黔西-滇东地区煤岩吸附-解吸特征及其对多层合采的指示意义

为研究黔西-滇东地区煤岩变质程度控制下的煤岩吸附-解吸特征,基于83块煤岩样品的甲烷等温吸附曲线系统分析,建立煤岩吸附-解吸特征参数与煤岩变质程度之间的数学统计模型,并探讨其对多煤层合采产层组合优化的指示意义。研究结果表明:随着煤级的增高,煤岩趋于致密化,微小孔的比表面积大幅增加,对甲烷的吸附能力也显著增强;解吸关键压力节点(启动压力、转折压力、敏感压力)及各解吸阶段(低效解吸阶段、缓慢解吸阶段、快速解吸阶段、敏感解吸阶段)覆盖压差也随之增大。当镜质组反射率大于3.0%时,煤岩储渗空间及吸附-解吸特征参数开始趋于稳定。研究区煤岩变质程度的差异分布和叠置压力系统的空间分异,进一步导致不同煤层解吸产气过程的复杂化。从多层合采的角度而言,在煤层暴露之前,确保产层实现较高的解吸效率,才能保证合采产能和分层贡献,并据此划分出产层组合评价的七类约束条件,进而用于指导多层合采方案的设计。

黔西-滇东煤层气地质信息数据库系统

通过对黔西-滇东数据的管理,建立煤层气地质信息数据库;并运用VS2005开发软件,实现对煤田基础数据、各井田煤层基础数据等的添加、修改、查询、删除、生成报表和统计分析等功能。

滇东-黔西地区现今地应力场与二叠系煤储层渗透率特征

现今地应力状态(大小和方向)和煤储层渗透率是影响煤层气勘探开发的重要地质因素。基于震源机制解反演、水力压裂等方法确定了滇东-黔西地区现今地应力状态,揭示了二叠系煤层地应力大小垂向变化规律,并在此基础上剖析了滇东-黔西地区二叠系煤储层渗透率发育特征及其控制因素。研究结果表明:滇东-黔西地区水平最大主应力(S_(H,max))方向总体为WNW-ESE向;水平最大主应力为2.67~29.84 MPa,平均为14.10 MPa,水平最小主应力(S_(h,min))为1.85~23.76 MPa,平均为10.36 MPa,垂向应力(S_(v))为0.86~31.93 MPa,平均为14.49 MPa。现今地应力大小随煤层埋深的增加而增大,在垂向分布上呈现出分带性,在600 m以浅,地应力分布整体表现为S_(H,max)>S_(v)>S_(h,min),水平最大主应力起主导作用,为大地动力场型,而在700 m以深之后,地应力机制转换为S_(v)>S_(H,max)>S_(h,min),垂向应力起主导作用,为大地静力场型,地应力垂向转换深度为600~700 m。滇东-黔西地区二叠系煤储层渗透率的变化受多种因素的综合影响,天然裂隙发育特征与现今地应力状态耦合对该区煤储层渗透性具有重要的控制作用。

滇东-黔西地区峨眉山玄武岩Nb-Ga-REE富集机制及赋存状态初步研究

滇东-黔西地区的宣威组底部广泛发育一套Nb-Ga-REE多金属矿化富集层,其底板为峨眉山玄武岩。为探讨峨眉山玄武岩与该矿化层的成因联系,对玄武岩进行了主、微量元素分析测试,对Nb、Ga、REE的富集机制及赋存状态进行了研究。结果表明,与其他地区相比,滇东-黔西地区峨眉山玄武岩的P、Ti含量高且富集REE、Nb、Ga等成矿元素,这与橄榄石、辉石、斜长石等矿物的大量分离结晶有关。另外,玄武岩喷发后的冷凝过程中单斜辉石、斜长石、Fe-Ti氧化物快速结晶,从而导致仅占基质10%~30%的磷灰石、榍石及隐晶质/玻璃质高度富集REE、Nb、Zr、Ga等成矿元素。这些矿物在后期风化淋滤过程中形成黏土矿物,成为宣威组底部Nb-Ga-REE多金属矿化富集层的主要成矿物质来源。

滇东-黔西二叠系龙潭组层序格架内致密天然气储层特征

在沉积序列、沉积特征和物性分析基础上,研究滇东-黔西地区二叠系龙潭组层序格架和致密储层类型及其空间展布规律。龙潭组是扬子板块在二叠纪碳酸盐台地基础上形成的以煤系为特点的海陆过渡相沉积,主要物源区是西部川滇地区,相带走向为北东-南西向。滇东-黔西一带靠物源一侧的西部地区以河流相细砂岩为主,往东为以含煤层系为特点的中间过渡相带和靠海一侧的河口湾海岸相带。龙潭组岩石类型主要有煤岩、泥页岩和致密砂岩,这3种岩石构成了3种致密天然气储层,都具有一定的含气性,但含气量从煤岩→泥页岩→致密砂岩具有逐渐变弱的变化规律。煤岩物性相对较好,泥页岩物性较差,致密砂岩物性最差。煤岩储层在黔西的大方-金沙-六盘水地区和滇东的富源-曲靖-罗平-丘北地区较为发育,三角洲平原、潮坪-潟湖相是煤层气发育的有利相带;往东南靠海方向主要发育泥页岩致密储层的潮坪-潟湖相带;致密砂岩储层主要发育在北西方向靠物源一侧的三角洲前缘亚相。煤岩和泥页岩在相邻的黔北地区、四川泸州、重庆永川和云南的弥勒、普者黑等地延展分布,这些区域的龙潭组可能存在相应的致密储层和天然气藏。

基于组合权重的煤层气有利区块模糊优选

为优先对黔西-滇东煤层气聚气区内有利含气区块进行开发,以6个代表性煤层气区块为研究对象,选取储层因素、资源因素和开发因素3方面9项指标构成评价矩阵,运用灰关联分析和层次分析法建立组合权重向量,通过多层次多目标模糊优选模型对研究区进行优选排序,并通过专题地图反映优选结果。结果表明,最优目标区块是织纳煤田,较优目标区是盘县、老厂、六枝和水城矿区,恩洪矿区则为一般目标区。

主成分分析法在煤层气选区评价中的应用

为了对黔西-滇东地区煤层气有利区块进行优选,以6个主要区块为研究对象,选取资源丰度、含气饱和度、平均含气量、含气面积、煤层总厚度、Ro,max、平均渗透率、兰氏体积、视储层压力和地应力10个评价指标,采用主成分分析法,在众多指标中提取3个主成分,分别为煤储层物性因素、煤储层能量因素、煤层气资源因素,依据主成分得分加权求和获得各区块的综合得分。研究表明:织纳矿区的煤储层物性条件较好,盘县矿区的资源条件和煤储层能量条件较好,属于煤层气开发的最优区块;水城矿区和六枝矿区的资源条件和煤储层能量条件较好,属于煤层气开发的较优区块;老厂矿区和恩洪矿区总体上也受煤储层能量因素和资源因素控制,但煤储层物性条件较差,符合"小而肥"的特点,是煤层气开发的一般区块。

基于排采初期生产特征的煤层气合采地质条件分析

煤层气高效合采的基础是深刻理解合采兼容性,其中的关键在于合采地质条件的量化分析。以滇东-黔西这一典型地区为例,主要基于11口合采试验井前150 d生产历史资料,采用地质统计及因素差异对比法,分析了合采地质条件特点,提出了研究区合采兼容性阈值及工程设计优化的地质建议。研究发现,合采产层组外在地质因素对排采初期效果的影响不一:产层组底界埋深显著影响排采初期生产行为,这是单采及合采的共性特征;产层组存在一个最佳跨度,但跨度阈值因地而异;产层组层数与初期产气量关系存在极大值,与初期产水量关系存在突变点,与压裂增渗倍数呈负相关关系,压裂增渗倍数随产层数增多而降低。产层组内在地质因素并非对排采初期效果都有影响:加权平均含气饱和度及其差异指数阈值因地而异,地层能量越低及储层可改造性越差,含气饱和度差异对初期生产效果的影响越强;原始压力状态差异对见气时间的影响主要存在于不同区块之间,在同一区块内没有实质性意义。发现产层组见气时间随平均压裂渗透率增大呈指数规律缩短,压裂改造效果与煤储层原始渗透率之间不存在必然联系,统一的压裂改造措施可能导致产层组各产层属性差异拉大,抑制了整体产气潜力的充分释放。为此,提出了合采产层组分层均衡压裂改造的设计思想,目的是通过差异性改造来弱化原始储层属性差异。先前采用的储层改造技术不适应于滇东地区800 m以深的煤储层;合理确定产层组的关键在于单井储层压力剖面精细分析;影响研究区储层可压裂改造性的关键地质因素是煤体结构;实现产层组产气潜力释放最大化的工程措施是各产层之间的均衡改造;合采井憋压与否、憋压程度因区块乃至因井而异,放气时机的把握十分重要。在合采井现行排采管控制度不变的前提下,建议控制产层组底界埋深和最大跨度,优选加权含气饱和度高、饱和度差异系数小和压力状态差异系数小的产层组,注重产层组中各产层的均衡改造。