煤储层含气性深度效应与成藏过程耦合关系

埋深是影响煤层气富集程度的综合要素,理解含气性深度效应是认识深浅部煤层气赋存状态与聚集机制的重要基础。基于煤层气勘探现状,在剖析鄂尔多斯盆地东缘煤层气探井资料的基础上,综合常规-非常规油气成藏地质学理论,探讨了煤层含气量、饱和吸附量、含气饱和度深度效应及其与成藏过程的耦合关系。煤层气成藏是构造沉降阶段生烃供气和回返抬升阶段相态转化、逸散的耦合结果,体现为自封闭成藏和浮力成藏的深度耦合,含气性变化存在饱和吸附量转折和游离气滞留两个关键深度界限,且二者不具备绝对同步性:(1)饱和吸附气量是煤在特定温压条件下的固有属性,不受保存条件的严格限制,其随深度的演化过程是控制相态转换的基础,压力梯度和变质程度补偿效应会引起现今区域饱和吸附量转折深度(带)的明显滞后。(2)游离气的运聚成藏与改造定型受控于地层回返抬升阶段的遮盖条件,涉及埋深-构造-水动力场三元耦合效应及浮力、储盖层毛管力的综合影响,抬升幅度小且改造强度弱时方可具备游离气滞留保存条件,滞留深度以浅地层封闭性降低,游离气普遍散失。鄂尔多斯盆地东缘柳林-延川南一带煤层总含气量随埋深增大近乎线性增高,深部收敛趋势不明显,不同变质程度煤理论饱和吸附量转折深度为1600~2200 m,但煤阶的区域分异致使原位饱和吸附量随埋深持续增大;大宁-吉县区块游离气滞留临界深度约2000 m,2500 m处含气饱和度平均约120%,3000 m处含气饱和度预计可达136%。不同地区煤层气成藏背景和地质条件存在差异,含气性深度效应需具体分析,分析重点应聚焦于甲烷相态转换、地层封闭条件的时空演化对现今气、水分布的综合影响,以实现深部煤层气的分区分带评价和高效开发设计。

鄂尔多斯盆地中东部石炭纪本溪组致密砂岩储层含气性测井综合评价

鄂尔多斯盆地中东部石炭纪本溪组致密砂岩粒度较细,泥质含量较高,孔隙度低、渗透率极差,使测井对其含气性的解释难度增大。基于化验分析资料,重点应用核磁共振、阵列声波、阵列感应等成像测井资料,结合常规测井,建立了4类7种方法的本溪组细粒致密砂岩储层含气性测井评价方法研究,利用测井资料综合开展储层含气性的有效识别。研究表明,综合运用常规和成像测井,对本溪组细粒致密砂岩储层含气性综合评价提供了更加有效的途径。开展本溪组细粒致密砂岩储层含气性测井综合评价研究,对煤系致密砂岩气的勘探和开发具有重要的理论意义和应用价值。

深层致密砂岩储层成岩演化对含气性的影响——以鄂尔多斯盆地西南部庆阳气田二叠系山1段为例

为研究深层致密砂岩储层成岩作用特征,分析成岩演化对储层含气性的影响,通过铸体薄片、扫描电镜、物性、测井综合解释等资料,结合前人研究成果,对庆阳气田二叠系山西组1段(山1段)进行研究。研究结果表明:(1)庆阳气田山1段分流河道中部多期厚层砂岩具有连续沉积型和间隔沉积型两类叠置关系,前者孔隙组合类型以溶蚀孔+粒间孔+晶间微孔为主,后者以溶蚀孔+晶间微孔为主。相较于后者,前者填隙物含量更低、物性更好、含气性更好。(2)压实作用是影响山1段储层含气性最主要的破坏性成岩作用,连续沉积型与间隔沉积型砂岩储层压实率分别为55.4%与61.2%;溶蚀作用是影响储层含气性最主要的建设性成岩作用,二者溶蚀率分别为27.9%与19.7%。连续沉积型砂岩储层受中等压实作用—中等胶结作用—中等溶蚀作用的成岩演化影响,破坏性成岩作用较弱;间隔沉积型砂岩储层受中等-强压实作用—中等-弱胶结作用—中等-弱溶蚀作用的成岩演化影响,破坏性成岩作用较强。(3)研究区山1段储层以先致密后充注为主,受成岩演化影响,连续沉积型砂岩储层较间隔沉积型砂岩储层致密化程度低,天然气充注规模大,含气性好。(4)引入成岩综合指数定量判断山1段储层成岩作用强度。平面上,西部主河道以间隔沉积型砂岩为主,储层成岩综合指数较低,含气性较差;东部主河道以连续沉积型砂岩为主,储层成岩综合指数较高,含气性较好。含气储层主要发育在庆阳一线以东地区。

黔南地区下石炭统打屋坝组页岩气储层孔隙结构特征及含气性评价

通过场发射扫描电镜观察、全岩X射线衍射分析、N2与CO_(2)等温吸附实验等,对黔南地区下石炭统打屋坝组页岩孔隙结构特征及含气性进行系统研究。研究结果表明:①黔南地区下石炭统打屋坝组页岩岩相类型主要为灰质页岩相和灰/泥混合质页岩相,含硅泥质页岩相少量发育;页岩有机质丰度偏低,成熟度较高。②研究区打屋坝组页岩孔隙类型可分为无机质孔隙、有机质孔隙和微裂缝,其中无机质孔隙占主导;页岩孔径分布呈多峰态,以小于1nm的微孔及2.0~2.4nm和6.0~8.0nm的低值介孔为主;页岩孔体积主要由介孔和宏孔提供,可控制游离气的赋存;页岩比表面积主要由微孔和介孔提供,可控制吸附气的赋存。③研究区打屋坝组页岩含气性主要受孔隙结构和保存条件的控制,其中孔隙结构的主要影响因素为有机质和矿物组分,有机质和黏土矿物含量对孔隙的发育具有积极作用,而脆性矿物含量在一定程度上抑制了孔隙的发育;强烈的构造变形是导致研究区页岩气保存条件较差的主要原因,可利用保存指数定性-定量评价打屋坝组页岩气的保存条件并进行有效分级。

宁武盆地深部煤储层地温场特征及其对含气性的影响

温度是影响深部煤储层含气性的重要因素,继而影响深部煤层气的开发效果。因此,明确煤储层地温条件及其对深部煤储层含气性的影响是系统认识深部煤层气富集特征及生产规律的关键。宁武盆地太原组9号煤层埋深大于1000 m的面积占比超过90%,盆地腹部煤层埋深基本大于1500 m,最大埋深超过2500 m,属于典型的深部煤层气。以宁武南区块为例,基于井温测井数据、实验测试数据、录井资料及试井资料,确定宁武南煤储层地温场特征及其对含气性的影响效应。结果显示,宁武南区块9号煤储层温度为15.5~40.1℃,与煤层埋深具有显著的正相关性,地温梯度为1.27~1.95℃/hm,平均为1.52℃/hm,显示出低地温场特征。研究区煤储层含气饱和度为40.1%~93.7%,平均为71.7%,显示出深部煤储层低含气饱和度的特征。随着埋藏深度的增加,较低的地温梯度使得研究区煤储层温度增加缓慢,导致在相似埋深下,温度对研究区深部煤储层吸附能力的负效应显著低于大宁-吉县、临兴等深部煤层气区块,使得研究区煤储层吸附气向游离气的转换深度加深且转换比例降低。低地温条件是影响研究区深部煤层含气性的重要因素之一,继而影响其可开采程度。在深部煤层气的勘探开发中应重视煤储层地温条件的研究。

川东南林滩场地区五峰组—龙一段页岩储层特征及含气性影响因素

以川东南林滩场地区五峰组—龙马溪组一段(龙一段)富有机质页岩为研究对象,采用X线衍射全岩矿物分析、干酪根镜检、镜质体反射率、孔隙度、含气性、微量元素测试和测井解释等方法,分析页岩储层有机地球化学、孔隙结构和储集物性等含气性影响因素。结果表明:林滩场地区五峰组—龙一段划分9个小层,主要岩性为黑色炭质笔石页岩夹粉砂岩,干酪根类型以Ⅰ型为主,有机质成熟度介于3.27%~3.47%,w(TOC)介于0.58%~6.43%,孔隙度介于0.52%~10.81%,渗透率介于(0.002~0.684)×10^(-3)μm^(2),含气量介于1.12~3.85 m^(3)/t;沉积环境整体为深水陆棚相过渡到浅水陆棚相,气候湿热,为缺氧还原环境,储层物性好。页岩气探井效益开发最有利的埋深为2.0~3.0 km,林滩场南区埋深在2.5~4.0 km之间,埋深较为适中;页岩气井与断裂距离大于1.2 km,气井测试产量与断裂距离成正比。林页1井附近2.0 km范围内发育5条大尺度断裂,林页3井附近2.0 km范围内发育1条中尺度断裂,林页3井测试产量高于林页1井的。该结果为川东南复杂构造区页岩储层勘探开发提供指导。

基于正交各向异性介质频变AVAZ反演的裂缝含气性预测

依赖频率的AVO反演方法(FDAVO)可以提取与流体有关的异常信息,但由于没有考虑实际储层中各向异性的影响,难以适用于裂缝性油气藏。另外,各向异性通常与频率相关,这一特性有利于利用OVT域叠前地震数据识别有效裂缝。为此,提出基于正交各向异性(OA)介质频率相关的AVAZ(OA-FDAVAZ)反演的裂缝含气性预测方法。首先基于Chapman模型的数值模拟分析弹性参数随频率、入射角等参数的变化特征;然后基于OA介质纵波反射系数近似式推导出OA-FDAVAZ反演的目标方程,构建了新的频散属性Iani;最后利用最小二乘法反演正交各向异性频散属性。模型试算表明:含气裂缝层的正交各向异性频散属性明显强于含水裂缝层,而不含裂缝的各向同性层频散响应微弱,验证了所提频散属性对流体的敏感性。实际OVT域叠前地震数据应用结果表明:正交各向异性频散属性的预测结果与钻探结果吻合较好。与传统方法对比,该方法受背景干扰小,可准确刻画储层中裂缝含气性的空间分布特征。

黔东北地区震旦系-寒武系黑色页岩含气性分析——以铜页1井为例

雪峰隆起西缘作为晚抬升型基底隆起带,寒武系牛蹄塘组经历深埋藏的持续时间相对较短,有机质演化程度普遍有利于页岩气保存,具有良好页岩气资源潜力。本文以黔东北地区铜页1井为例,通过分析寒武系牛蹄塘组和震旦系老堡组纵横向黑色岩系总有机碳含量、有机质成熟度、沉积厚度、优质页岩厚度等数据变化,探讨各参数与含气性差异的关系。基于对铜页1井的分析结果表明:牛蹄塘组富有机质页岩厚约56 m,TOC含量平均为4.49%;Ro平均值3.35%,总体达过成熟阶段;干酪根类型均为Ⅰ型,生烃潜力较好。脆性矿物含量>50%,储层孔隙度平均为0.81%,渗透率平均为0.37×10^(-3)mD,均较低,属于低孔超低渗储层。页岩孔隙多以孤立的不规则状溶蚀孔为主,有机质孔保存较差,孔隙连通性差。含气性测试显示,牛蹄塘组含气量总体较低,最高仅0.07 m^(3)/t,老堡组含气量最高仅0.33 m^(3)/t,老堡组含气性较牛蹄塘组相对更好。研究表明,牛蹄塘组有机质热演化程度越高,有机质孔及溶孔数量越少,储层连通性越差;储层岩性致密,缺乏可容空间,是牛蹄塘组含气性弱的主要因素。老堡组具有相对较好的页岩气显示,可能是牛蹄塘组底部的有机质受成岩后期改造,页岩气沿裂缝集中保存所致,具备一定的研究和开发利用价值。

川东南地区龙马溪组深层页岩储层差异性及其对含气性影响研究

通过对四川盆地东南缘永川地区Y-A井、以及林滩场构造区内L-B井钻井资料为基础,开展岩石学、微观孔隙结构等储层特征研究,并对比两个区块同一套深层页岩储层差异性及其对含气性的影响。结果表明:Y-A井和L-B井有机地化特征相差不大,有机质热演化程度适中;两井孔隙类型极为相似,均主要发育有机质孔、黏土矿物和黄铁矿晶间孔等。造成两井含气量差异的主要原因是所处构造位置,主要反应在Y-A井多是层内张裂缝或顺层剪切缝,而L-B井以高角度穿层裂缝为主,穿层裂缝使得页岩气逸散,造成含气性大大降低。

基于多分量地震资料的河道砂体刻画及含气性预测技术——以QL地区沙溪庙组为例

四川盆地中部地区中侏罗统沙溪庙组为三角洲前缘沉积,水下分流河道砂体发育,是新一轮非常规天然气勘探开发的新领域。但依靠现有纵波地震资料刻画出的河道砂体边界不清楚、部署的井位产能差异较大,难以满足致密气高效勘探开发的需求。针对勘探与开发的需求以及面临的河道砂体边界刻画不准确、储层含气性预测难等地质问题,利用2020年QL地区新采集的三维三分量地震勘探资料开展了研究,形成了基于多波地震资料融合的河道雕刻技术。该技术较单一纵波可更加清楚地刻画河道边界,补充中、高阻抗河道砂体的识别;形成了基于多波资料的含气预测技术,并利用河道砂体含气后纵波、转换波的地震振幅响应特征及相位特征的差异性,建立了高产气井的多波地震响应模式,从而获得含气性预测成果。该研究成果支撑了区内致密气开发井位部署,为致密气高效开发奠定了基础。

基于ARD-AVA反演的含气性预测技术及应用

为进一步优化AVA反演技术以提高储层含气性预测精度,需要解决反演方法中先验的选择和AVA反演近似式与部分叠加策略的选择两个关键问题。为此,利用自动相关判别(ARD)先验中的超参数从不同地震道估计可变的特定值,而不再用固定值(如高斯先验、柯西先验等)约束反演过程,可以在含气性预测时更好地反映储层地质特征的横向变化,获得高精度预测结果;在AVA反演近似式与部分叠加策略的选择时,参考了两个标准(参数灵敏度和条件数),给出反演近似式和最大、最小角度与角度间隔的选择建议。提出的ARD-AVA反演方法和近似式与部分叠加优选策略,在河道类型气藏含气性预测中效果很好。通过与传统方法的预测结果对比,结合测井和生产数据,证明了该方法的可行性和优势。

阵列声波测井在致密砂岩气藏含气性评价中的应用

四川盆地中部地区天府气田中侏罗统沙溪庙组致密砂岩气藏是近年来勘探的热点和重点,但有别于常规砂岩气藏,此类气藏岩性复杂、储集条件差,常规的电法测井难以准确反映储层含气性的变化。选取阵列声波测井,进行曲线含气敏感性分析,优选纵波时差差值法、拉梅系数—体积压缩系数曲线重叠法,对储层的含气性进行评价。并进一步开展岩石不同饱和度状态下声速实验,探索通过阵列声波测井定量计算储层含气饱和度的方法。研究结果表明:①针对川中地区致密砂岩储层,基于阵列声波测井的曲线包络面法,相较于电法测井含气性测井解释符合率明显增加,能够较好地对致密砂岩储层含气性进行评价;②综合纵横波速度比和体积模量计算含水饱和度,与密闭取心得到的含水饱和度相关性较好,可为致密砂岩储层划分和参数计算提供依据,对四川盆地其他致密砂岩储层含气性评价具有指导作用。

超致密砂岩储层裂缝与含气性识别

川西HX地区须二段储层属超致密砂岩储层。由于其非常致密 ,在测井曲线上储层孔隙空间以及所含流体的信息反映非常微弱 ,造成储层含气性识别非常困难。以实验分析结果为依据 ,建立了裂缝评价指标渗透率增大率 ,对超致密砂岩储层进行裂缝评价。在对测井曲线综合分析的基础上 ,筛选出对天然气反映敏感的测井信息进行储层聚类分析 ,对储层含气性差异作分类评价。最后 ,通过裂缝指标与聚类分析结果的综合研究 ,确定储层的含气性。

复杂构造区大隆组页岩裂缝特征及对含气性的影响——以鄂西鹤峰地区为例

鄂西地区二叠系大隆组页岩气勘探潜力大,而复杂构造背景的裂缝发育特征对页岩气富集及保存具有重要影响。利用鹤峰地区已钻井的岩心及测井资料,系统对比各钻井大隆组页岩裂缝类型及特征参数的差异,探讨裂缝的发育特征、主控因素及其对页岩含气性的影响。结果表明,鹤峰地区大隆组页岩裂缝类型丰富,发育剪切缝、张裂缝、剪张复合缝和网状缝等类型,且不同构造位置的单井裂缝类型差异大;裂缝发育控制因素为构造和岩性,当构造相对平稳时,脆性矿物含量高时裂缝更为发育,而当断层发育时,裂缝发育程度与离断层距离呈反比关系;裂缝对于大隆组页岩气保存具有双重影响,构造不稳定区域的裂缝对页岩气保存起破坏作用,构造相对稳定区域的裂缝在物质基础较差时有一定的扩展储集空间的能力,而在物质基础较好时直接成为逸失通道。

贵州正安地区五峰组—龙马溪组页岩气组分及含气性特征

选取贵州正安地区安场向斜7口五峰组-龙马溪组页岩气取心井为研究对象,根据现场解析及页岩气样品组分分析,以期了解正安地区五峰组-龙马溪组页岩气组分特征及含气性特征。结果表明:五峰组-龙马溪组页岩气组分中以甲烷为主,含量98.25%~98.36%,平均98.33%,氦气含量为0.06%~0.07%,达到了含氦气田标准;总含气量1.64~5.88 m^(3)/t,平均3.02 m^(3)/t,含气性总体表现出从向斜中部向南北两端逐渐减少,从向斜核部向两翼逐渐降低的趋势。随着深度的增加总含气量不断增加,并在龙马溪组底部达到最大;解吸气量约占总含气量的31.3%~66.7%,损失气量占比为32.5%~66.0%。游吸比为1.39~5.49,平均2.20,整体较高,位于向斜核部的Ay1、Ay4井的游吸比最高,具有较好的保存条件及可开采能力;含气饱和度整体较高,为58.85%~86.18%,平均75.60%,具有良好的资源前景。

川东南地区龙马溪组页岩孔隙结构全孔径表征及其对含气性的控制

页岩气主要赋存于页岩孔隙中,研究页岩孔隙结构特征是深入认识页岩气富集机理的关键。通过CO2吸附、N2吸附、CH4等温吸附和高压压汞实验,对川东南地区龙马溪组页岩的孔隙结构进行了全孔径表征,并阐明了孔隙结构对页岩含气性的控制作用。页岩的微孔（〈2.0nm）、中孔（2.0~50.0nm）和宏孔（〉50.0nm）都十分发育,且分布特征变化较大。在孔体积方面,中孔提供的孔体积最多,约40.8%,其次是微孔,约34.7%,宏孔的孔体积最少,只提供24.5%。在孔隙比表面积方面,微孔占有绝对优势,约提供76.87%,其次是中孔,约23.05%,宏孔只有0.07%。中孔和微孔提供了页岩中主要的孔体积,控制了游离气的含量。微孔的比表面积与CH4最大吸附量具有很好的正相关关系,且提供了页岩中主要的比表面积,控制了吸附气的含量。宏孔提供的孔体积和比表面积在页岩中不占优势,对吸附气和游离气含量的影响较弱,但可作为页岩气渗流的主要运移通道。因此,明确页岩的微孔、中孔和宏孔的分布特征,尤其是微孔对页岩中吸附气和游离气富集的贡献,对页岩气勘探与开发具有重要指导意义。

煤储层厚度与其渗透性及含气性关系初步探讨

煤储层厚度对其渗透率和含气性具有显著影响。研究表明 :华北石炭二叠系煤储层厚度与渗透率的关系明显分布在两个区域 ,构造煤发育的煤储层其厚度与试井渗透率之间具有负相关趋势 ,原生结构保存完好的煤储层其厚度与试井渗透率之间关系以渗透率 0 5m D为界 ,表现出截然相反的两种相关趋势 ;我国部分地区煤储层含气量具有随厚度增大而增高的规律 ;我国具有商业性开发价值的煤储层的临界渗透率似乎应在 0 5m D左右。煤储层厚度与渗透率之间关系分别受控于沉积作用、地应力、煤级煤岩特征或构造变形特征 ,但不同地质背景条件下的主要控制因素可能有所侧重。煤储层厚度越大 ,煤层气向顶底板扩散的阻力就越大 ,这也许就是某些地区煤储层厚度与含气量之间具有正相关越势的根本原因。

山西南部上古生界煤层含气性研究 Ⅰ推定区煤层含气性评价

山西南部上古生界主煤层含气量具有南高北低、东高西低、东南部最高的区域展布格局，并显示出“层控”特征；含气量与煤级及灰分产率密切相关。主煤层的平均含气性可划分为三类六型，富甲烷煤层和含甲烷煤层主要分布于东南部推定区以及盆地深部的推断—预测区，具有进一步开展评价的价值。

西页1井龙潭组海陆过渡相页岩含气性分析

目前,国内外在海陆过渡相页岩含气性方面的相关研究较少。位于贵州省毕节地区黔西县境内的页岩气参数调查井西页1井揭示了黔西北地区上二叠统龙潭组海陆过渡相黑色碳质页岩发育特征及其含气性特点。通过有机地球化学实验,获取了西页1井的有机地化参数：TOC含量分布范围为0.4%~17.85%,平均值为4.25%;Ro分布范围为2.68%~3.48%,平均值为3.06%。钻、录、测井资料分析显示该井钻遇上二叠统龙潭组富有机质页岩层系厚度为148.85m,在钻进过程中,共有6层出现气显示。利用测井资料、现场解吸和等温吸附实验数据分析和计算,认为龙潭组海陆过渡相页岩含气页岩层段多,具有良好的吸附能力,得到总含气量为1.40~19.60m3/t。通过以上结果分析表明：西页1井所揭示的上二叠统海陆过渡相龙潭组含气页岩具有层段数量多、单层厚度小、有机质分段富集、热演化成熟度偏高等特点,且含气性较好,故该区海陆过渡相龙潭组地层具有较大的页岩气资源潜力。

渝东北地区巫溪2井五峰组—龙马溪组页岩气储层及含气性特征

为深入研究渝东北巫溪地区五峰组—龙马溪组页岩气储层及含气性特征,以巫溪2井钻井资料为基础,以笔石生物地层作为黑色页岩地层划分对比的"标尺",对富有机质页岩有机地球化学特征、岩石学特征、储集空间类型及特征等进行系统分层研究,并分析其含气性及影响因素。研究结果表明:巫溪2井五峰组—龙马溪组富有机质页岩厚度达89.8 m,笔石序列发育完整连续;有机质类型好、丰度高、热演化程度适中,生烃条件较好;有机质丰度受沉积速率的影响,缓慢的沉积速率有利于黑色笔石页岩有机质的富集;由顶至底硅质含量逐渐增加,黏土矿物含量逐渐减少,脆性逐渐增强;富有机质硅质页岩、黏土质硅质页岩具有"既甜又脆"的特性,为页岩储层发育的优势岩相;纳米孔隙形态多为四边开放平行板状孔,连通性较好;联合孔径分布曲线具有"多峰"特征,主孔位于0.42~0.62nm、3~5nm段;有机质孔、黏土矿物层间孔对总孔容贡献最大,脆性矿物间孔的贡献最小;由顶至底有机质孔隙逐渐增多,黏土矿物层间孔逐渐减少;现场实测岩心含气量最高超过8 m^3/t,含气性受生烃、储集和保存条件的综合控制;凯迪阶沉积期—埃隆阶沉积早期(WF2—LM6带)对应Ⅰ类优质页岩气储层,赫南特阶LM1带为最佳层段,具有"最甜、最脆"的特性,可作为水平井最佳靶体位置"甜点段"。