渝东南彭水地区页岩储层构造应力场模拟解析

渝东南彭水地区自中新生代以来,构造变形作用复杂,精细解析古构造应力场的方向与构造演化时序,对彭水地区地应力进行定量表征,对整个彭水地区甚至整个渝东南地区页岩气的勘探和开发都具有重要的指导意义。通过对彭水地区以及周缘野外节理和断层擦痕进行统计分析处理,结合流体包裹体均一温度和磷灰石定年方法,重建研究区古构造应力场演化过程。同时,应用Abaqus对五峰组-龙马溪组页岩储层两期古构造应力场的应力值进行了定量计算。结果表明,渝东南彭水地区主要经历了两期构造作用,中燕山期,受到江南隆起SE-NW的递进扩展作用;晚燕山期-喜马拉雅期,青藏高原的隆升在研究区引起NE向的挤压。构造应力场数值模拟显示,最大主应力的高值区主要分布在向斜核部、断裂带末端和断层交汇处。应力数值模拟是研究裂缝发育程度以及深层压裂效应的基础,能够有效提高钻探的成功率。

沁水盆地南部煤中矿物赋存特征及其对煤储层物性的影响

煤中矿物可以影响煤储层物性,进而影响煤层气的开发。运用光学显微镜和扫描电镜研究沁水盆地南部煤中矿物的种类、含量和赋存特征。基于煤储层的平衡水等温吸附实验和压汞实验,研究了沁南地区煤中矿物对煤储层吸附性能和孔渗性能的影响。结果表明,柿庄北区块3号和15号煤平均矿物含量分别为10.68%和12.81%,且15号煤硫化物含量较高。扫描电镜下可观察到充填煤储层胞腔孔、粒间孔隙和微裂隙的方解石、黄铁矿、高岭石和石英。孔隙度和渗透率以及兰氏体积和煤中大中孔比例均随灰分产率的增加而减小,表明煤中矿物的存在会降低煤储层的吸附性能和孔渗性能,煤储层中矿物充填主要影响煤的大中孔和裂隙,影响煤层气在割理和裂隙中的渗流,导致孔隙度和渗透率下降,而少量粘土矿物充填微孔可导致煤的吸附性能下降。

沁水盆地晚古生代煤中硫的地球化学特征及其对有害微量元素富集的影响

煤中硫是多种有害微量元素的重要载体。基于形态硫分析、电感耦合等离子质谱及X射线衍射等方法分析沁水盆地晚古生代煤中硫和有害微量元素的分布规律,探讨了煤中硫对有害微量元素富集的影响,运用带能谱的扫描电镜和光学显微镜划分煤中硫化物的微观赋存特征。结果表明,沁水盆地煤中硫整体上以有机硫为主,平均占全硫的78%,只有在太原组个别高硫煤中以黄铁矿硫为占优势。显微镜和扫描电镜下可识别出煤中黄铁矿的微观赋存状态包括莓球状、薄膜状、晶粒状、结核状、团窝状黄铁矿和细粒黄铁矿集合体,白铁矿的微观赋存特征包括聚片状、板状和矛头状白铁矿,部分白铁矿与黄铁矿共生。沁水盆地煤中有害微量元素含量整体较低,黄铁矿是有害微量元素As、Se和Hg的重要载体,而有机硫决定了煤中U的富集。研究认为,成煤时期海水对泥炭沼泽的影响导致太原组煤中全硫和黄铁矿硫较高,太原组煤中硫的来源具有多样性,煤中黄铁矿具有多阶段演化的特点。

沁水盆地晚古生代煤中稀土元素地球化学特征

运用电感耦合等离子质谱、X射线荧光光谱、X射线衍射等方法分析了沁水盆地晚古生代煤及其顶底板炭质泥岩、粉砂岩、灰岩和黄铁矿脉中稀土元素的地球化学特征,探讨了煤中稀土元素的赋存特征及富集成因。结果表明:沁水盆地晚古生代煤中稀土元素含量整体较低,剖面上太原组煤中稀土元素的含量大于山西组,平面上具有南高北低的分布特征。煤中稀土元素主要赋存在黏土矿物中,黄铁矿脉中富集稀土元素,碳酸盐矿物和氧化物中稀土元素含量较低,相当部分的稀土元素赋存在有机质中。相关分析表明,稀土元素与Si,Al关系密切。研究认为,沁水盆地煤中稀土元素的富集受控于聚煤古环境,煤层及其顶底板岩石中稀土元素的来源具有一致性,成煤时期海水对泥炭沼泽的影响导致太原组煤中相对富集重稀土,但没有导致Ce的亏损。

高阶煤的吸附性能及其影响因素——以沁水盆地柿庄区块为例

对沁水盆地柿庄区块48件煤样进行煤岩测试、工业分析和平衡水等温吸附实验,分析了柿庄区块煤储层的吸附性能,探讨了高阶煤储层吸附性能的影响因素。实验表明,柿庄区块煤储层吸附能力较大,3号和15号煤平均兰氏体积分别为31.84 m3/t和33.00 m3/t,2层煤的兰氏压力中等偏低。研究表明,煤级是影响煤储层吸附能力的主控因素,兰氏体积随煤级的增大而增大,但当Ro大于3.2%时,兰氏体积逐渐下降。煤的吸附能力与镜质组含量呈正相关,与惰质组含量呈负相关,煤中水分和矿物的存在会降低煤储层的吸附性能。研究区兰氏压力的变化与兰氏体积相似。

深部中-高煤级煤储层孔隙结构与吸附性

为了探讨中-高煤级深部煤层孔隙结构特征和吸附性,以陕西宜川和山西柿庄地区埋深100～1800m的中-高煤级样品为研究对象,对样品进行了煤岩煤质分析以及压汞法、核磁共振、低温液氮和等温吸附等测试,结果表明：（1）随着深度的增加,煤层吸附孔含量增多,渗流孔含量减小,渗透性降低,储层物性变差.（2）比表面积和总孔体积在1000m附近出现高值区域,随后才出现如前人所述的随深度逐渐降低的趋势,这与小孔的贡献率一致,可见比表面积和总孔体积并非完全由微孔决定,小孔作用显著.（3）深部煤层吸附性是压力的正效应与温度的负效应共同作用的结果,随着压力的增高,吸附量明显增加,温度每升高1℃,吸附量平均减少0.25cm^3/g;兰氏压力并不是简单地随温度递增而递增,而是存在随温度变化的拐点（35℃）,大于拐点温度时,兰氏压力才呈现增高趋势.

构造煤的测井曲线判识——以柿庄北区块为例

为定量判识构造煤并获取其分布信息,以测井曲线技术为指导研究了构造煤的地球物理特征。总结了煤体结构测井参数变化规律并做出了测井曲线模版,并应用此原理对柿庄北区块煤体结构进行了研究。结果显示:构造煤具有自然伽马负异常、声波时差正异常、低电阻率、井径扩径、人工伽马高幅值等特征;人工伽马与声波时差组合对于煤体结构划分具有较好的判识性。柿庄北区块15号煤构造煤(46%)比3号煤更为发育(13%),为制约15号煤煤层气产量的关键因素;柿庄北区块东北部与西南部构造煤发育,主要受西部NE-NNE向断层及褶皱的控制。

沁水盆地南部3号煤层含气量主控地质因素分析

以沁水盆地南部四个矿区不同深度的3号煤岩样品为研究对象,采用压汞、低温液氮吸附、显微镜和扫描电镜等试验方法对煤样的孔径、裂缝和孔隙连通性、渗透性以及吸附性进行表征,结合研究区的构造特征、储层特征以及水动力特征,研究该地区3号煤层含气量的主控地质因素。研究区处于一个大型复式向斜构造上,3号煤层煤样总比表面积和总比孔容积与煤层埋深呈负向关系。煤岩类型以半亮煤为主,镜质组含量较高,生气能力较强,顶底板密封性较好。盆地接受大气降水,从向斜翼部流向轴部,有效阻止了煤层气的逸散。研究结果表明,该区3号煤层含气量主控地质因素包括:煤岩类型、孔裂隙结构、水动力特征以及顶底板封闭性,煤层气的富集是上述几项地质因素耦合作用的结果。

柿庄地区15号煤层低渗透率影响因素分析

为了探讨沁水盆地南部柿庄地区15号煤层低渗透率的原因,以柿庄地区15号与3号煤层2层主采煤层的钻井和煤矿样品为研究对象,采用低温液氮、压汞测试、扫描电镜、显微镜观察、X射线衍射、全硫及形态硫分析等方法,并结合对钻井数据的分析,对控制15号煤渗透率的孔隙结构特征、孔隙-裂隙发育特征和煤中矿物发育特征等煤体因素和沉积环境、埋深等煤层赋存条件进行了对比研究。结果表明:15号煤层具有孔隙结构较差、裂隙-孔隙充填严重、煤中矿物较发育、灰分高,垂直应力较大等特征,以上特征是导致15号煤层渗透率较低的主要原因。

Q型主因子分析法在沁水盆地南部煤储层特征评价中的应用

为了定量表征沁水盆地南部山西组3#煤层和太原组15#煤层孔隙结构的差异性,采用压汞试验和Q型主因子分析的方法对煤储层孔隙结构特征进行了研究。结果表明:研究区煤储层孔隙度较小,孔隙类型以微孔及小孔占优,不同煤样所测得孔隙结构参数具有较大的差异;由样本总得分将煤储层划分为3种类型:Ⅰ类储层压汞曲线滞后环较大、孔隙连通性较好,Ⅲ类储层进退汞曲线几乎重合、半封闭型孔隙含量较高,Ⅱ类储层居中;通过分析对比,研究区主力产层3#煤层以Ⅱ类储层为主,15#煤层主要为Ⅲ类储层。

考虑基质孔缝特征的湖相致密灰岩类型划分——以四川盆地中部侏罗系自流井组大安寨段为例

为提高致密储集层甜点预测的准确度与精度,根据储集层基质孔缝特征及其与岩石组构的关系,将四川盆地中部侏罗系自流井组大安寨段岩性进行细分,据此讨论不同岩性的物性、含油性特征及其对产能特征的影响。大安寨段灰岩中发育大量、多类型的微—纳米孔缝。以介壳为主的生屑、方解石/白云石晶粒以及硅酸盐矿物为影响储集层基质孔缝的三端元组构。据此将研究区灰岩划分为10种类型,每种岩石类型对应独立的沉积成岩演化史和孔缝特征。含硅介壳灰岩、含泥介壳灰岩等储集性好;介屑灰岩、泥粉晶介屑灰岩渗流能力强;含泥介壳灰岩含油性好;含硅、含云、含泥介壳灰岩可增加单井产量。岩性差异是造成大安寨段单井产能差异的重要原因。

沁水盆地南部煤储层显微裂隙发育的影响因素

为研究沁水盆地南部3号和15号煤储层显微裂隙的发育情况,借助扫描电镜显微裂隙分析、荧光显微镜显微裂隙统计、X射线衍射分析等手段,总结了地应力、煤岩显微组分、煤变质程度、煤中矿物质与显微裂隙发育的关系,探讨了影响煤储层显微裂隙发育主要因素。结果表明,该区煤储层显微裂隙较为发育,显微裂隙密度一般为7~59条/9 cm^2,以C型和D型裂隙为主,扫描电镜下常见张性裂隙、剪性裂隙,对煤储层渗透性贡献较大,内生裂隙较少见。显微裂隙通常发育于镜质组中,裂隙密度随变质程度的升高表现出降低的趋势,煤中矿物的充填作用对于显微裂隙的发育影响较大,对煤样渗透性造成了直接破坏作用,地应力场的方向和大小控制着外生显微裂隙的开合程度,进而对煤储层的渗透性产生影响。因此认为,地应力和煤中矿物是影响该区煤储层显微裂隙发育的主要因素。

柿庄北区块3号煤含气量影响因素关联性分析

为了确定沁水盆地柿庄北区块3号煤层含气量变化的主控因素，在综合选取了地质构造、顶板盖层、水文地质条件、埋深、煤变质程度、煤厚、孔隙特征、镜质组、水分、灰分这10个地质影响因素的基础上，运用灰色关联分析法，对各地质因素对含气量的影响程度进行定量分析，计算了各地质影响因素与含气量之间的关联度。结果表明：各地质影响因素与含气量的关联度为0.5189~0.8513，均大于0.5，即各地质因素对含气量变化均有影响，其中地质构造与含气量之间的关联度最大，表现出褶皱控气的特点，而煤层厚度与含气量之间的关联性最差，水文地质条件对煤层气分布也具有一定的控制作用，其它几个地质因素与含气量的关联度较小且相互之间比较接近，对含气量变化的控制作用不是十分明显，因此认为地质构造是导致沁水盆地柿庄北区块3号煤层含气量变化的主控因素。

沁水盆地南部3号与15号煤层孔隙特征对比分析

为了弄清沁水盆地南部3号和15号煤层开发效果差异较大的原因,对研究区35块煤岩样品进行扫描电镜观察、压汞试验测试、低温液氮吸附试验测试结果表明:3号和15号煤孔隙类型分为4大类,孔隙结构均以微小孔为主,占总孔隙含量的86.03%。15号煤层微小孔、中孔比例较3号煤层略高,大孔较3号煤层低得多,与矿物对煤层孔隙的充填作用有关,这种孔隙结构导致其孔隙度、渗透率15号煤层较3号煤层低。3号煤层吸附能力、渗流性能较15号煤层好,但储集能力较15号煤层差。3号煤层孔隙以开放型微孔为主,对煤层气的吸附、解吸、扩散均有利,15号煤煤层气孔隙主要为一端封闭的微小孔,极易导致渗流的'瓶颈'问题。矿物充填作用、孔隙结构和孔隙形态是导致3号和15号煤产能差异的重要因素。

塔里木盆地塔北地区上震旦统奇格布拉克组白云岩储层形成与成岩演化

古老白云岩储层在深层油气勘探中的地位愈发重要,其成孔-保孔作用复杂,超深层规模优质白云岩储层形成机理一直是核心议题.随着国内外震旦系白云岩深层油气的突破,塔北地区上震旦统奇格布拉克组开始受到关注,但其储集空间差异和形成机理尚未厘清.本文以塔北地区超深钻井岩芯和野外露头为研究对象,基于宏观-微观、定性-定量的储层岩石学分析方法,对其岩相学、储集空间差异和成储机制进行了系统分析:(1)白云岩类型可分为5大类,包括微生物白云岩、颗粒白云岩、残余颗粒白云岩、结晶白云岩和岩溶角砾白云岩,进一步可分为11小类;(2)绵层格架孔、绵层铸模孔和非组构选择性溶蚀孔洞为主要储集空间类型,泡沫绵层石白云岩、岩溶角砾白云岩和细晶白云岩为优势储层岩石类型;(3)(准)同生期高频沉积旋回和表生期大气淡水岩溶是关键成储作用,形成两套规模优质储层,其中奇格布拉克组顶部储层主要受柯坪运动表生岩溶控制,而中上部储层主要受准同生期高频沉积旋回控制,规模储层为“浅成深埋”模式;(4)深部储层品质取决于增孔和减孔地质事件的动态平衡结果,准同生-浅埋藏阶段的白云石胶结作用和深埋藏阶段的压实压溶作用是最主要的破坏性成岩作用,但在多期大气淡水溶蚀、早期白云岩化、油气充注与热液溶蚀改造等成岩作用下,规模储集空间仍可有效保存.在资料稀缺及研究薄弱的背景下,相关研究对于揭示塔里木盆地上震旦统深层白云岩成储机理和优质储层预测具有重要的理论和实践意义.

沁水盆地南部15号煤储层物性特征分析

为了探讨沁水盆地南部研究程度尚低的15号煤储层在煤岩煤质、孔-裂隙、渗透性、吸附性等方面的特征,运用矿物测试、宏观微观观察、压汞、低温液氮等温吸附测试等方法并结合煤层气井数据分析,对15号煤与3号煤进行对比研究。结果表明:15号煤显微组分特征有利于孔-裂隙发育和产气率,吸附性较好、含气量较高,裂隙较为发育;矿物种类多、含量高,矿物充填了孔-裂隙,严重降低了孔隙结构优度和渗透率。因此矿物充填,低渗透率和孔隙结构差是制约15号煤煤层气开发的主要因素。