沁水盆地南部柿庄地区山西组三角洲平原聚煤模式

不同聚煤模式下控制的煤层分布规律制约着煤层气的勘探开发。为明确三角洲平原含煤岩系聚煤模式,选取沁水盆地柿庄地区山西组3号煤层及其下伏和上覆岩层为研究对象,在岩心观察、建立高分辨率层序格架的基础上,对含煤岩系沉积相进行划分。研究表明:①研究区山西组为三角洲平原沉积,自下而上呈现逐步海退、陆相作用增强、从北向南逐渐进积的过程。②三角洲平原中发育分流河道、天然堤、决口扇及分流间湾等沉积微相类型,在垂向上形成由砂岩、泥岩构成的煤层顶、底板,组成了4种类型复合砂体叠置模式。其中,分流间湾泥岩夹煤是对煤层气保存最优的叠置模式类型。③在泥炭沼泽发育过程中,初期的地势低洼处优先形成低位泥炭沼泽,但灰分产率较高,而后形成高位泥炭沼泽,形成厚煤层,灰分产率降低。泥炭沼泽发育前、发育过程及终止后三个阶段形成的空间组合共同组成了三角洲平原聚煤模式。该模式为三角洲平原煤层气的勘探开发提供地质理论依据。

沁水盆地柿庄地区15号煤煤层气避水压裂思路与现场实践

为了解决顶板高含水型煤层气藏开发过程中“高产水、低产气”的问题,探索适用于该类煤储层的煤层气开发模式,以沁水盆地柿庄地区15号煤为研究对象,分析了前期开发该煤层过程中“高产水、低产气”的原因。研究表明15号煤层直接顶板K2灰岩多发育含水性较强的溶蚀性孔缝,前期开发过程中主要采取“直井+水力压裂”的传统模式,压裂过程中缝高失控支撑剂容易进入灰岩顶板孔缝中,不能对煤储层进行充分改造,还容易沟通K2灰岩含水层和煤储层之间的联系,引起K2灰岩中的地层水通过压裂缝进入煤层,造成了15号煤井普遍“高产水、低产气”。根据15号煤的煤层结构及其与上下围岩的岩性组合关系,提出了“直井/定向井集中射孔压裂”和“水平井精准地质导向及优化压裂选点”两种开发模式,控制了压裂缝高,现场应用取得了较好的产气效果。

沁水盆地柿庄地区构造煤定量分析及其物性特征

构造煤由于煤体结构不稳定及低渗透率的特点影响了煤层气的开发,基于测井资料的煤体结构定量分析有利于识别构造煤,有效预防构造煤对煤层气的不利影响。利用煤岩地球物理响应特征及地质录井资料,对构造煤进行了识别。针对柿庄地区煤岩特点,首先进行测井响应参数与煤体结构之间地相关性探讨,主成分分析结果表明,柿庄地区构造煤的测井响应特征主要与声波时差、补偿中子、密度及井径等4个测井参数相关性较大,相关性均高达0.8以上,相比而言,电阻率测井参数与构造煤体之间相关性较弱。基于以上4种高相关性参数响应特点并结合柿庄地区煤岩骨架测井参数基值进一步提出了煤体结构指数e作为判识构造煤的指标,当e>1.8时,煤体结构普遍为构造煤。不同煤岩结构物性对比研究表明:与原生构造煤及碎裂结构煤相比,研究区构造煤具有低含气量、高演化程度及高黏土矿物含量的特点。

沁南柿庄地区含煤岩系沉积微相展布特征及演化模式

以柿庄地区的常规测井曲线为基础,结合钻井资料和野外露头,对柿庄地区沉积微相进行了划分,总结出了用于沉积微相识别的测井曲线特征。同时,在高分辨率层序地层格架下,研究了太原组和山西组沉积微相的平面展布特征及沉积演化模式。结果表明:研究区太原组可划分为5个四级层序,发育障壁-泻湖-潮坪沉积体系;山西组可划分为3个四级层序,发育下三角洲平原沉积体系,以分流河道和分流间湾为主体;研究区太原组和山西组经历了3个沉积演化阶段,即大规模海侵阶段、缓慢海退阶段、明显海退阶段。

沁水盆地柿庄北地区致密砂岩含气性测井评价研究

运用三孔隙度测井曲线法、常规测井与阵列声波测井对比法和气测资料与含气相关性解释法等三种综合评价的方法,力求对致密砂岩的含气性和富集规律做出综合正确的评价。通过研究发现,含气层在三孔隙度测井曲线上呈现时差值高而中子值和密度值低的测井响应特征,在SX-006井3~#煤层下砂岩三孔隙度曲线形成一定的包络面积,含气特征明显,综合解释为含气层;通过常规测井曲线和阵列声波测井曲线对比,两者对砂岩含气性的解释呈现明显的一致性,可以用来对比解释砂岩储层的含气特征;柿庄北地区煤层含气性的解释与气测解释相符,而砂岩段与气测资料解释相关性不强;沁水盆地柿庄北区块致密砂岩气富集区总体上呈现NNE向展布,在石炭系的本溪组、太原组和二叠系的山西组、上下石盒子组砂岩含气性较好,尤其以下石盒子组砂岩气最为有利,而山西组也有一定的勘探开发潜力。研究表明柿庄北砂岩层含气显示厚度大、品位中等,含气性较好的层位在埋深1000m左右及更深部。

沁水盆地柿庄南煤层气井产出水的化学特征及意义

以沁水盆地柿庄南部煤层气井产出水的测试数据为依据,采用统计、对比方法,系统研究了3号煤和15号煤煤层气井产出水离子成分、矿化度及pH动态变化规律。结果发现,排采210d内3号煤煤层气井产出水水型基本保持不变,而15号煤煤层气井产出水类型变化较大,由Na·Mg-Cl型逐渐过渡为Na-HCO3·Cl型。通过分析3号煤和15号煤煤层气井产出水的矿化度变化规律及原因,将15号煤煤层气井产出水的矿化度划分为三个阶段,15号煤煤层气井产出水的pH受季节变化的影响较大,表现为夏季煤层气井产出水的pH值较低,说明受大气降水的影响较严重。

影响煤层气井钻采工艺的工程地质因素分析

基于沁水盆地柿庄北部地区煤层气开发实践,分析了影响煤层气井钻采工艺的工程地质因素,认为煤层及其顶底板岩石力学性质、坚固性、研磨性、可钻性、破裂压力和坍塌压力等是制约煤层气井钻采工艺的主控工程地质因素。其中煤层岩石力学性质是关键,不同围压或埋深下岩石的力学性质大不相同,相应的煤层气井钻采工艺也要发生变化。通过对各种工程地质因素的分析和研究,为沁水盆地柿庄北部地区煤层气井钻采工艺提供参考依据和技术支持。

沁水南部柿庄南区块3号煤层现今地应力特征及其与渗透率的关系研究

为了研究沁水盆地柿庄南区块3号煤层地应力特征,揭示地应力对渗透率的影响规律,根据研究区3号煤层形成后的古构造应力场特征,划分出煤层褶皱不同部位叠加区,采用水压致裂法和声波测井互相印证法计算出煤储层地应力,应用实测和地质强度指标(geological strength index,GSI)相结合的方法得出煤储层渗透率,对煤层现今地应力与埋深的关系进行回归分析,查明了地应力随埋深的变化特征,在此基础上总结了地应力对煤储层渗透率的影响规律。结果表明:研究区煤层地应力随埋深增加呈线性增大;在700 m以浅地区,σV>σH>σh,现今地应力状态为大地静力场; 700～900 m,σH≈σV≈σh,为准静水压力场; 900 m以深,σH>σV>σh,最大水平主应力起主导作用,具有大地动力场特征。对于同一构造部位,煤储层地应力与埋深相关性较好,呈负指数关系;不考虑多期构造叠加时,应力差与渗透率关系不明显,考虑构造分期后,同一叠加区其应力差与渗透率符合指数关系。

基于层次分析法(AHP)的煤层气区块产能潜力分区——以山西柿庄镇北区块3~#煤为例

划分煤层气产能潜力区,弄清地下资源展布特征,对节约勘探成本,早日实现经济效益具有重要意义。以柿庄北区块3#煤为例,选取对煤层气产气情况有重要影响的地质因素,将这些地质因素分为开采条件和资源条件两大类;然后通过层次分析法,为各地质因素赋权重并分级赋值;最后根据所求结果对柿庄北区块进行产能潜力区划分,并运用实际生产资料对划分结果进行验证。希望我们的工作可以对本区以后的煤层气勘探开发提供指导,为其他区块相关研究提供借鉴。

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。

沁水盆地南部柿庄地区煤层气U型水平井低产原因分析

本文基于柿庄地区煤层气水平井资料,从地质、工程、排采三个方面系统分析水平井低产原因,认为断层沟通含水层、煤体结构破碎,邻井压裂沟通含水层、井眼轨迹上倾、排采速度过快、排采时效低为区内煤层气水平井主要低产原因。通过水平井低产原因分析,为该区煤层气勘探开发提供依据。

基于测井的柿庄地区宏观煤岩类型划分

以柿庄地区3号煤层的钻井取心数据为基础,划分了研究区3号煤层宏观煤岩类型,结合测井资料,分析了宏观煤岩类型与补偿密度测井、声波时差测井和自然伽马测井的相关关系,利用多元线性回归方法,建立了柿庄地区3号煤层宏观煤岩类型测井解释模型,并划分了该煤层宏观煤岩类型。结果表明:该预测模型能较准确地对研究区3号煤层宏观煤岩类型进行划分,为研究区煤层气甜点区预测提供依据。

基于灰色关联的沁南柿庄地区含气量主控因素分析

沁南柿庄地区煤储层含气性影响因素众多,为了揭示影响研究区煤储层含气量的主控因素,从煤层埋深、煤变质程度、煤岩煤质、孔隙度等4个方面进行相关性分析,并利用灰色关联法对埋深、Ro,max、镜质组和惰质组含量、固定碳含量、挥发分、水分+灰分和孔隙度等因素与含气量的关联度进行计算。结果表明:柿庄地区3#煤储层含气量影响因素关联度分布于0.653~0.733,平均0.696,其中,镜质组含量、固定碳含量与埋深为含气量主控因素,且与含气量呈正相关关系,Ro,max、挥发分、孔隙度、水分+灰分与惰质组含量为次要因素,其中惰质组含量、挥发分和水分+灰分与含气量呈负相关关系。

沁水盆地柿庄南地区3号煤层裂缝特征研究

煤层裂缝是影响煤层渗透率的主要因素,而渗透率制约着煤层气的勘探开发。针对柿庄南地区煤层裂缝方面研究有所欠缺的问题,采用数值模拟的裂缝预测方法,在数值模拟区内古、今应力场的基础上,再结合应力、应变与裂缝参数的定量计算关系,获得了煤层构造裂缝的开度、孔隙度和渗透率的定量输出。研究结果显示,裂缝开度、孔隙度及渗透率分布规律相似,分带性明显,高值区分布在背斜核部等高构造部位,低值区分布在向斜核部等低构造部位,断层周围出现相对高值;裂缝孔隙度、渗透率和裂缝开度相关性较高。

沁南柿庄地区高煤阶煤储层吸附性及其影响因素

为了探讨高阶煤吸附性的影响因素,以柿庄地区山西组3#煤为研究对象,采用灰色关联分析方法定量评价了煤储层不同性质与其吸附能力的相关性。结果表明,在温压条件和吸附质相同的条件下,高煤阶煤的固定碳、镜质组与Langmuir体积呈正相关关系,煤的变质程度、孔隙度与Langmuir体积显示出阶段性的变化规律,而挥发分、灰分、水分、惰质组、无机组分与Langmuir体积呈现负相关关系。其中,固定碳对高煤阶煤的吸附能力的正效应最为显著,次为镜质组;挥发分对煤的吸附能力的负效应最为明显,次为灰分、水分和惰质组。