临兴区块深部煤层气富集规律与勘探开发前景

临兴地区位于鄂尔多斯盆地东缘,横跨晋西挠褶带和伊陕斜坡,东部断层发育,西部地层平缓,中部紫金山岩体侵入。煤层气富集受到构造、成熟度和水文地质条件的三重控制,较高的成熟度反映煤岩已经大量生烃;后期构造破坏煤层气藏,但地层水滞留,水文条件有利于煤层气保存。含气量呈现东低西高的整体趋势。中部紫金山热液作用和断层破坏作用形成了环形含气量低值区和高值区。区内含气饱和度总体受到成熟度的控制,与含气量总体规律不一致,研究区中部出现含气饱和度高值窗口（1 600～2 000 m）。本区煤岩微孔发育,煤岩孔隙的差异小,结构相对均匀,整体扩散性和渗透性较强。总体评价该区煤层气资源量大、丰度高、含气饱和度高和物性较好。在评价有利区具备进一步开展先导试验的条件。

量化指标在煤层气开发潜力定量评价中的应用

等温吸附曲线蕴藏了丰富的煤储层信息,对于认识煤层气开发潜力至关重要。为了更好地挖掘等温吸附曲线蕴含的丰富信息,定量评价煤层气开发潜力,首先对不同盆地/地区煤岩等温吸附曲线进行了对比分析,探讨了含气饱和度和临储比比值指标的意义和局限性,在此基础上,提出临储压差、临废压差和有效解吸量3个量化指标,并结合具体实例对其应用效果进行分析和论述。研究表明,含气饱和度和临储比是比值指标,可以用来对比评价不同区块、不同煤层、不同井之间开发潜力的优劣和定性评价煤层气开发潜力;相比而言,临储压差、临废压差和有效解吸量可应用于区块和单井不同层次煤层开发潜力定量评价中,能够更好地反映煤层气开发潜力。实例分析表明,寿阳区块15号煤储层有一定的开发潜力,但因其煤岩吸附时间长(扩散速度低),需在见气后通过较长时间的缓慢排采,实现产气潜力的释放;恩洪EH-C6井需要较长时间的前期排水降压过程,但其开发潜力比较乐观。

中国煤储层渗透率主控因素和煤层气开发对策

我国煤储层渗透率比美国煤储层渗透率低1~2个数量级,低渗透率是制约我国煤层气勘探开发的主要因素之一,本文系统分析了我国煤储层渗透率的主控因素。研究表明,煤储层的渗透率主要受煤体结构、宏观裂隙以及割理/裂隙系统充填状况和现今地应力等因素的控制,适度构造变形产生的碎裂煤中因宏观裂隙发育导致其渗透率高于原生结构煤的渗透率,但强烈构造变形形成的碎粒煤和糜棱煤则使渗透率降低;割理/裂隙系统矿物充填和高应力不利于渗透率保存。在不同地区,控制煤储层渗透率的关键因素不同,针对性对策是煤层气开发的关键:针对复杂煤体结构,在压裂井层优选时要在煤体结构测井解释的基础上考虑避开糜棱煤;针对我国华北地区石炭—二叠系煤层割理/裂隙普遍以方解石充填为主的煤储层低渗透成因,建议探索和开发酸化压裂一体化储层增透技术;针对高应力和地应力类型在垂向上的转换,在压前搞清应力强度和类型的基础上,控制水力压裂隙高度以避免沟通煤层围岩含水层;针对煤储层的应力敏感性和高应力状态,建议采用逐级降压制度,以提高单井的累计产气量。

中国煤储层渗透率分级方案探讨

统计分析了国内外不同煤阶和地区的煤储层渗透率数据,显示国外相同煤阶煤储层的渗透率要比我国高1~2个数量级,且我国不同煤阶煤储层渗透率整体上差异不大。研究表明,煤储层的渗透性主要受现今地应力强度和构造史及与其伴随的流体活动史决定的煤体结构、割理发育程度和割理充填状况等因素控制,高应力、复杂煤体结构和割理充填,是中国低渗透煤储层的基本成因机理。基于我国煤储层渗透率分布特点和不同渗透率条件下单井产量的分析,将有效煤储层的渗透率下限定为0.01×10^(-15)m2,按渗透率将有效煤储层划分为低渗(k=0.01×10^(-15)~0.1×10^(-15)m2)、中渗(k=0.1×10^(-15)~0.5×10^(-15)m2)、中高渗(k=0.5×10^(-15)~1×10^(-15)m2)、高渗(k=1×10^(-15)~5×10^(-15)m2)和超高渗(k>5×10^(-15)m2)5个等级,煤层气井的实际产量除受渗透率影响外,还受到煤层厚度、含气量、压裂参数、地质构造、煤系地层含水性和排采工作制度等其他因素的影响,随着我国煤层气开发技术的进步,低渗煤储层(k=0.01×10^(-15)~0.1×10^(-15)m2)经合理配套的压裂技术和排采方案仍可获得理想的产气量。

鄂尔多斯盆地东缘上古生界煤系叠置含气系统发育的沉积控制机理

鄂尔多斯盆地东缘煤层气、致密砂岩气及页岩气"三气"共存,该区上古生界煤系储层垂向上存在着多个独立的含气系统,目前对该类煤系叠置含气系统发育的沉积控制机理尚缺乏系统深入的研究。为此,基于该区临兴区块上石炭统本溪组—下二叠统山西组钻井岩心观察及钻井、测井资料分析结果,探讨了上述问题。研究结果表明:(1)该区煤系叠置含气系统的发育受控于层序格架内具低孔隙度、低渗透率和高突破压力的含菱铁矿层(关键层)的空间展布;(2)关键层的发育受控于区域海侵事件层的空间分布,主要发育于最大海泛面附近并构成叠置含气系统隔水阻气的边界;(3)二级层序内最大海泛面附近广泛发育的关键层,构成了全区稳定发育的含气系统边界,三级层序最大海泛面附近发育的关键层常因后期(水下)分流河道冲刷切割而保存不全,促使相邻层序的煤系储层组合成统一的含气系统,为该区煤层气与致密砂岩气的共采创造了有利的地质条件。

地应力类型垂向转换及其对煤储层渗透率控制作用

以沁水盆地寿阳区块和柿庄区块为研究对象,揭示了不同构造应力强度作用下的地应力类型垂向转换机理及其对煤储层渗透率的控制作用。研究认为,构造应力强度决定地应力类型的垂向转化与否,而地应力类型的单一性或多样性是煤储层渗透率相对高低及其变化规律的决定性因素。在构造应力相对不活跃的寿阳区块,地应力类型单一,煤储层渗透率较高且随埋深和地应力增加呈单一指数递减的变化规律;在构造应力活跃的柿庄区块,出现地应力类型在垂向上的转换现象,三种地应力类型共存,煤储层渗透率较低且随埋深增加表现为分带指数递减规律。由于板块活动的影响,中国煤层气盆地承受较强的构造应力,但在不同盆地以及同一盆地内的不同构造位置,构造应力强度存在差异,地应力类型的单一性或多样性不同,煤储层渗透率随埋深变化规律也不同,区分各地区不同深度带所对应的地应力类型是研究煤储层渗透率变化规律的关键。

沁水盆地高煤阶煤吸附时间主要影响因素分析

为了达到更好的评价煤储层开发潜力的目的,对直接关系到煤储层流体可动性的煤层吸附时间进行了研究,通过对沁水盆地寿阳和柿庄区块3、15号煤层的煤岩进行测试,分析了高煤阶煤吸附时间的特征,讨论了镜质体最大反射率(Rmax)、煤质和气体组分等因素对吸附时间的影响。研究表明:煤阶,即Rmax是影响煤层吸附时间的主要因素,镜质组/惰质组比值、气体组分φ(CO_2)/φ(CH_4)和φ(CH_4)/φ(N_2)为次要因素,单一的显微组分(镜质组、惰质组)和灰分对吸附时间的影响不大。对高煤阶煤岩而言,当Rmax<2.9%时,吸附时间随Rmax的增大而增大;当Rmax>2.9%时,吸附时间随Rmax的增大而减小,主要是由于随煤岩演化程度增高,煤岩平衡水含量与比表面积综合作用引起煤岩孔隙度、微孔隙结构及比表面积下降,导致煤岩吸附能力下降。此外,受各显微组分吸附能力差异、各类气体吸附特点差异及煤层中气体浓度差等因素的影响,镜质组/惰质组、φ(CO_2)/φ(CH_4)和φ(CH_4)/φ(N_2)均与吸附时间表现为负向包络关系。

沁水盆地寿阳区块和柿庄区块煤层气开发条件对比

基于沁水盆地寿阳和柿庄区块的地质和排采资料,从主采煤储层的资源性、储层流体可动性、压裂工程条件开展2个区块的对比分析,讨论寿阳区块煤层气开发的关键问题,提出下一步开发对策。结果表明:柿庄区块各煤层的资源性和流体可动性较好,具备单层排采的条件,而寿阳区块主力煤层的累计资源丰度高达1.57×10~8 m^3/km^2,解吸潜力大,3套煤层的有效解吸量均为9 m^3/t左右,流体可动性强,渗透率平均7.57×10^(–3)μm^2,吸附时间大于15 d,具备多层合采的条件;与柿庄区块相比,寿阳区块煤系中砂体发育广泛,煤系外源水供给能力更强,且实际压裂规模更大,断裂和压裂缝沟通含水层造成煤层气井高产水的风险更大。建议寿阳区块坚持以合层排采为主,在井层优选时,首先应规避断裂,其次应考虑目标煤层顶底板的岩性组合,同时要注意优化和控制压裂规模。

沁水盆地石炭—二叠纪海陆过渡相含煤岩系页岩气地质条件及勘探潜力

为了查明沁水盆地石炭-二叠纪海陆过渡相含煤岩系页岩气的勘探潜力,对页岩层段的岩石类型、厚度展布、有机质丰度、热演化程度、有机质类型、储层特征及含气性特征等地质条件进行了研究。沁水盆地页岩可划分出4种岩石类型,即灰黑色页岩、灰色页岩、炭质页岩及灰黑色粉砂岩,主要形成于三角洲平原分流间湾、三角洲前缘、澙湖及潮坪。沁水盆地含煤岩系发育4套富有机质页岩层段,自下而上分别是太2段、太1段、山2段及山1段,虽然单层厚度较小,但累计总厚度较大,平均总厚度在4~32m;TOC含量较高,测试页岩样品整体上为有效烃源岩,含量在1.5%以上的样品约占60%;页岩镜质体反射率平均在2.0%左右,说明有机质成熟度整体处于成熟—高成熟阶段,处于较好的生气窗范围内;有机质类型整体上为III型,属于不利于生气型干酪根类型。沁水盆地页岩含气量在0.52~6.43m^(3)/t,平均为1.65m^(3)/t,已经达到工业开采的下限值。综合评价认为沁水盆地含煤岩系页岩层段具有一定的页岩气勘探潜力。

海陆交互相含煤盆地页岩气储量估算参数选取简析——以沁水盆地为例

中国海陆交互相页岩气资源量丰富,它的储层有特殊属性。通过对沁水盆地采取的467件样品进行的岩矿鉴定、TOC、Ro、扫描电镜、X衍射、热解有机碳、含气量、超低渗透率、等温吸附等多个项次的测试,发现在采用体积法进行储量计算的参数选择中,泥岩厚度、层系划分、含气量等方面与常规天燃气及煤层气均有较大差异。宜采用适用于含煤地层页岩气储量估算的方法与换算。

宁武盆地太1段页岩气富集地质特征及有利区评价

依据钻井、测井和测试资料,对宁武盆地太1段页岩的埋深、厚度、有机质丰度、有机质成熟度、含气量等页岩气富集关键地质因素进行了系统研究。研究表明:宁武盆地太1段页岩埋深由北向南逐渐增大,页岩厚度存在3个高值区,有机质丰度中等,有机质成熟度处于成熟阶段,含气量整体偏低。在此基础上确定了太1段页岩气有利区优选指标的临界值,优选出窑子头南部和静乐县南部2个页岩气有利区。

宿州煤层气田8~#煤吸附特征及影响因素研究

通过等温吸附实验揭示了宿州煤层气田8#煤的吸附特征,并探讨了埋深、煤岩煤质、煤阶对煤吸附性能的影响。研究结果表明,宿州煤层气田8#煤具有较好的吸附性能。埋深对煤吸附性能的影响呈现先增大后减小的趋势,在埋深为790 m附近存在临界转换深度。镜质组和惰质组对煤吸附性能具有正效应,而煤中的水分、灰分和挥发分对煤的吸附性能起负效应。煤阶对煤的吸附性能也具有明显的正效应。

滇东-黔西煤层气井排采动态影响因素及初始排水速度优化步骤

基于滇东-黔西地区40余口(排采井12口)煤层气井资料,通过单井排采动态典型指标提取和地质、工程因素综合分析,并结合数值模拟,探讨了恩洪、老厂、土城区块煤层气井排采动态影响因素,提出了相应的初始排水速度优化步骤。结果表明,研究区排采动态差异较大,其中,单井动用资源丰度、渗透率作为基础因素,决定了煤层气井产气能力,单井动用资源丰度越高、渗透率越大,产气量越高,同时,I类和II类煤体结构与III类煤体结构相比,煤层气井产气量高。初始排水速度是煤层气井排采动态的关键控制因素,排水速度较大时,即使渗透率较高,单井动用资源丰度较大,产气量仍然较低。控制初始排水速度具有双重意义:一是减缓绝对渗透率(应力敏感)降低速度,二是减缓水相渗透率降低速度。基于前述认识,通过全国煤层气开发区现行排采工作制度调研和研究区排采动态分析,指出研究区应以慢排为原则,把握阶段降压特征,提出了多煤层合采低速-阶梯降压初始排水速度优化步骤,对滇东黔西多煤层合采煤层气井生产具有一定的实际意义。

云南恩洪煤层气区块单井多煤层合采方式探讨

云南恩洪区块属于多薄煤层发育区,煤层气资源丰富,但勘探开发程度较低。以恩洪区块煤层气井资料为基础,分析了前期单井产气量低的原因,探讨了多煤层合采的必要性及开发层系划分方式和单井开发潜力,进而结合流体可动性和国外煤层气开发经验,提出适合恩洪区块的煤层气开发方式。研究表明:恩洪区块单煤层资源丰度较低,前期煤层气井动用的资源不足是产气量低的重要原因;恩洪区块单井多煤层合采动用储量多,单井合采尽可能多的厚度大于0.5 m的原生–碎裂结构煤层是提高单井产气量的有效方式;恩洪区块煤层气吸附时间短,扩散能力强,但受地应力强度大、非均质性强和煤体结构复杂影响,渗透率较低且空间变化剧烈;分段压裂适合恩洪区块多薄煤层和弱含水的煤系地层特点,多煤层合采可依据煤层垂向上分布特点合理划分开发层系进行分段压裂合层排采,进行排水阶段缓降液面—见套压后憋压—稳产期稳压,之后缓慢降压的排采措施,最后形成各组整体降压提高产量。

沁水盆地柿庄区块3号煤层压裂曲线类型及其成因机制

煤层气井压裂曲线提供了煤储层中压裂缝扩展的动态信息,压裂曲线的形态特征可在一定程度上反映出煤储层的压裂效果。基于柿庄区块单层压裂3号煤层的45口煤层气井的压裂资料,划分了压裂曲线类型,探讨了压裂曲线类型和排采效果的关系,并首次从地应力类型和压裂缝类型的角度深入分析了不同类型压裂曲线的成因机制。研究表明:根据携砂液阶段形态特征,柿庄区块3号煤层压裂曲线可划分为稳定、下降、上升和波动4种类型。稳定型和下降型曲线对应的煤层气井的排采效果一般较好,而波动型和上升型曲线对应的煤层气井的排采效果往往较差。地应力类型通过影响压裂缝形态影响压裂曲线类型,在II类(σH>σh>σv)地应力区域,多发育以水平压裂缝为主的"T"型或"工"型压裂缝系统,容易形成上升型或波动型压裂曲线;而在III类(σH>σv>σh)或I类(σv>σH>σh)地应力区域,多发育垂直压裂缝或以垂直压裂缝为主的"T"型或"工"型压裂缝系统,容易形成下降型、稳定型或波动型压裂曲线。柿庄区块3号煤层的压裂曲线类型平面上呈现出一定的规律性,在以II类(σH>σh>σv)或III类(σH>σv>σh)地应力类型为主的东部,出现稳定、下降、上升和波动多种压裂曲线类型;而在以I类(σv>σH>σh)地应力类型为主的西部,压裂曲线类型单一,多为稳定型和波动型。

临兴地区煤系泥岩微量元素特征及其地质意义

为了研究鄂尔多斯盆地东缘临兴地区煤系泥岩微量元素特征及其对沉积、物源及古气候方面的指示意义,采用ICP-MS和ICP-AES对18个泥岩样品做微量元素分析。结果表明:微量元素中Li、Sc、Nb和Th等相对富集,而Sr、Rb、Ba和Cs等相对亏损,Be、Co、Zn和Mo等元素和地壳黏土岩中元素的平均含量相当;聚类距离选择为25和11时,微量元素的"Q"型聚类结果与沉积相划分结果吻合;Th/Sc、Th/U-Th、K2O-Rb以及多元素物源判别图等表明,研究区物源来自上地壳,以长英质物源和再旋回沉积物为主,有少量中基性物质的加入,且含砂率变化和重矿物组合的分布特征表明物源来自于临兴地区北部;利用泥岩Sr/Cu值及Sr、Ti和P等特征元素的含量变化推测,临兴地区从晚石炭世到早二叠世气候以湿润为主,且向干热转变。

不同形态压降漏斗模型对煤层气井产能的影响

为了研究压降漏斗形态对煤层气井产能的影响,探讨不同排采阶段煤储层压力变化规律,以期对煤储层解吸效果进行量化研究。针对径向流压力分布模型对数函数模型难以准确反映各阶段的压降漏斗形态这一问题,建立了对数、线性、抛物线和椭圆型函数压降漏斗模型,提出了煤储层“解吸系数”与“有效解吸系数”的概念,并分析不同函数模型对煤层气解吸半径、产能和采收率的影响。研究结果表明,在同等解吸半径条件下,椭圆函数模型的解吸气量、采收率最高(38.05%),对数函数模型的解吸气量、采收率最低(低于5%);相同压降漏斗半径条件下,对数、线性、抛物线、椭圆函数模型的解吸半径及有效解吸半径依次增大,其中椭圆函数模型的解吸系数、有效解吸系数最大,压降半径达到140 m时,其解吸半径达到135 m,有效解吸系数达到0.725,解吸半径范围内的煤储层中气体得到充分解吸。研究结果及认识对于掌握煤层气井排采过程中的储层压降规律,指导煤层气井排采具有重要意义。

甘肃地球化学景观特征及区域地球化学方法技术评价

在总结甘肃省地质矿产局20年来区域地球化学工作方法的基础上,系统地分析了甘肃省的地质、地形、地貌及气候特征,将甘肃省划分为6个不同的景观地球化学分区。通过统计过去区域化探的工作方法,分析现有数据,总结近年来的找矿效果,认为在甘肃省的区域化探工作中,除甘肃东南部工作方法正确,找矿效果突出外,其他各景观区1:20万水系沉积物测量的工作方法技术不同程度地存在问题,有待进一步研究。

江西省乐平地区煤层气储层特征及勘探潜力分析

本文通过对江西省乐平地区煤储层发育展布、煤层埋深、煤岩特征、煤层含气量、变质程度和顶底板岩性特征分析,认为研究区构造有利于煤层气保存,发育多套煤层,平面上煤层展布较稳定,含气量总体较好,埋深适中,盖层较好,总体煤储层条件较好,具有一定煤层气勘探潜力。安源组煤层是研究区煤层气勘探重点层系。

黑龙江省煤种分布与煤变质特征

介绍了黑龙江省煤种分布及煤变质特征,阐明了黑龙江省煤种的变质作用是在深成变质作用的基础上,叠加区域岩浆热变质作用、热液变质作用和接触变质作用而完成的。