沁水盆地左权地区山西组米氏旋回识别及其天文年代标尺

依据地层序列的旋回信号进行地球轨道参数周期的识别,是确定深时时间尺度的有效方法之一。以沁水盆地左权地区山西组为例,使用时间序列分析法与相关系数法对钻孔剖面自然伽马测井曲线进行旋回性分析,并据此建立山西组年代地层标尺。使用频谱分析,在区内山西组识别出7.13 m、1.62~2.23 m的优势沉积旋回,分别对应405 kyr的长偏心率周期和91.9~126.4 kyr的短偏心率周期,经过天文检验,证实沁水盆地山西组受到天文周期驱动。通过高斯带通滤波,建立沁水盆地山西组“浮动”天文年代标尺,确定出9个405 kyr长偏心率旋回,据此获得山西组沉积时限为3.82 Myr。建立的天文年代标尺可为沁水盆地山西组古环境、古气候和各种地质事件的演化提供年代学依据。

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。

沁水盆地南部山西组煤储层产出水氢氧同位素特征

水化学成分及特征对煤层气开发有重要指导意义。为研究沁水盆地南部柿庄南煤层气开发区块3号主采煤层的地下水径流与水化学特征,从该区采集了煤层气井排出水样,进行主要离子浓度及氢氧同位素测定,分析离子浓度与氢氧同位素的展布特征。同位素组成研究结果显示,3号煤层产出水均来自大气降水补给,表现出^(18)O与D漂移的特点。研究区由东向西δD和δ^(18)O值呈增大趋势,和Na^+、K^+、Cl~–等离子浓度呈现出一定的正相关性,并与研究区由东向西水文径流区(氧化环境)到滞流区(还原环境)的过渡特征相符合,说明δD和δ^(18)O值也可以作为判断煤层水径流条件与煤层气开发有利区的参考指标。

沁水盆地南部山西组煤储层产出水的化学特征

为研究沁水盆地南部柿庄南煤层气开发区块山西组3号主采煤层的地下水径流与水化学特征,从该区采集了煤层气井排出水样,对主要离子浓度进行测定,并分析离子浓度展布特征。研究结果表明:研究区水质类型以Na-HCO_3-Cl或Na-HCO_3型为主;由东向西呈现出水文径流区(氧化环境)到滞流区(还原环境)的过渡特征,受控于矿物溶解反应,KDS、Na^+、K^+、Cl^-、Ca^(2+)、Mg^(2+)、HCO_3^-等离子浓度由东向西逐渐增加,SO_4^(2-)由于脱硫酸效应呈相反变化趋势,高产井多分布于高矿化度、高离子浓度的区域,离子浓度与矿化度指示了研究区的地下水径流特征,可以作为判断煤储层水动力条件与开发有利区的参考因素。

山西沁水盆地东缘太行大断裂构造变形特征及其成因探讨

太行大断裂是山西沁水盆地与太行山隆起的分界,也是华北克拉通内部重要的构造变形带。通过对断层破碎带、断层相关褶皱及共轭节理的野外详细测量,研究了太行大断裂的构造变形特征,探讨其形成的古构造应力场。研究认为,太行大断裂可能经历了3期构造应力作用:(1)印支期在华南、华北板块碰撞的远程效应作用下表现出近N—S向挤压构造应力场。(2)燕山期表现为E—W向至NWW—SEE向挤压构造应力场。(3)喜马拉雅期由NWW—SEE向挤压转换为NE—SW向挤压(或NW—SE向伸展)。太行大断裂由北至南可分为:(1)北段,由3条呈右阶斜列的大型逆断层组成,基岩出露,以逆冲推覆为主。(2)中段,地表出露斜歪褶皱和逆冲断层组合。(3)南段,发育强烈的挤压破碎带,该带中广泛发育构造角砾岩和构造透镜体,构造挤压带内的构造透镜体陡立,显示近水平方向的挤压。

沁水盆地南部山西组致密砂岩古构造应力场模拟及裂缝预测

以沁水盆地南部地区山西组为例,系统研究了煤系致密砂岩的裂缝发育特征,并对其古构造应力场进行了模拟,在此基础上,对裂缝发育区进行了预测。研究结果表明,山西组致密砂岩中发育不同级序的裂缝,主要为构造缝,其含量大于90%。构造缝主要为张性缝、剪切缝及挤压缝;非构造缝主要为溶蚀缝。目的层致密砂岩的裂缝充填类型主要为未充填及半充填,裂缝的有效性好。利用三维有限元法对山西组Ⅱ砂组进行了精细地质建模及古构造应力场模拟,恢复了目的层在喜马拉雅期最大一幕挤压应力环境下的古地应力场。考虑到目的层主要发育张性缝和剪切缝,同时还含少量挤压缝,构建了综合破裂率参数来定量预测裂缝的发育程度,预测结果与实际地质情况吻合较好。该方法可以实现复杂构造区致密气储层裂缝甜点的有效预测。

沁水盆地安泽区块煤层气藏水文地质特征及其控气作用

在我国华北地区,煤层气藏的水文地质条件与煤层气的运移、散失、保存、富集等关系密切,但过去很少有学者采取动态监测地下水特征的方式来分析其对煤层气藏的影响。为此,以山西沁水盆地安泽区块煤层气藏为研究对象,在动态监测煤层气产出水离子浓度、水质水型及矿化度变化的基础上,结合该区煤层气井开发实际与地下水动力场分布特征,讨论了不同水文地质单元的产气、产水情况,并利用微量元素检测结果分析了合层排采的井间干扰。最后,结合构造、煤质特征探讨了水文地质条件对煤层气富集与产出的控制作用。结果表明:①该区主力煤层为下二叠统山西组3号煤和上石炭统太原组15号煤,煤层顶底板大部分为砂岩和泥质砂岩:②煤层气产出水离子浓度和矿化度随排采时间的增加不断降低,水型以NaCl型和NaHCO_3型为主;③将该区划分为弱径流区、径流区和滞流区3个水文地质单元,其中径流区产气量最高,滞流区产气量最低,合层排采井受15号煤的干扰较大。结论认为:该区煤层气的富集主要受断层及水动力条件的控制,下一步应加大对煤层气优势富集区的开发力度。

沁水盆地山西组煤储层含气性及控制因素分析

依据实测资料，在统计分析研究区３号煤层含气性特征的基础之上，对控气地质机理进行了探讨．总体上来看，研究区甲烷含量较高及甲烷浓度较大，而含气饱和度偏低．在埋深１０００ｍ以浅，向盆地内部方向以及随煤层埋深加大，甲烷含量、甲烷浓度和含气饱和度具有增大趋势，显示出埋深控气以及次级向斜相对富气的特点，这种特征可能起源于地质历史时期中煤层抬升卸压过程所导致的煤层气解吸扩散作用．因此，进一步查明次级构造的发育展布特征，精细分析其与煤层含气性特征之间的相互关系。

沁水盆地郑庄区块山西组的沉积特征

郑庄区块山西组地层较薄,以K7和K8砂岩与上下地层分界,发育主煤层3号煤层。其沉积期处在陆表海背景下的海陆过渡演化阶段,发育了大面积的下三角洲平原沉积体系,主要沉积了分流河道、分流间湾、天然堤、沼泽等沉积相,三角洲前缘和前三角洲相不发育。在沉积环境分析的基础上,将山西组分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ3个砂组,进一步研究了区块沉积微相的平面展布及演化规律。在山西组的演化过程中,分流河道变宽且平直,分叉减少,河口砂坝沉积逐渐消失,自下而上沉积相呈现向陆过渡的特征。

沁水盆地煤层气提高钻井效率的技术措施

沁水盆地煤层气项目是全国已探明的大型整装煤层气田。由于煤层气低产出的特点,决定了煤层气施工将要围绕低成本、高效率运作方式进行钻井施工作业。对沁水盆地煤层气钻井的影响因素进行了分析,并结合工程实例论述了如何利用直螺杆与PDC钻头的复合钻进,钻铤与扶正器复合稳斜钻进等技术创新措施及煤层钻进时井内不垮塌和井斜不增加等技术手段,解决如何提高煤层气施工的钻井效率等问题,为今后在该地区的煤层气钻井施工提供有效的借鉴作用。

沁水盆地石炭-二叠煤系地层烃源岩特征及生烃有利区评价

对山西沁水盆地石炭-二叠煤系地层烃源岩的有机地化资料进行分析总结。结果表明,山西组和太原组煤岩样品显微组分以镜质组为主,其次为惰质组,稳定组分(壳质组+腐泥组)的质量分数一般低于11.2%;干酪根H/C原子比主要集中在0.20~0.85,O/C原子比主要集中在0.02~0.10,属高演化Ⅲ型有机质;煤岩碳同位素普遍偏重,为-23‰^-25.6‰;沥青"A"中,饱和烃的质量分数大多数<25%,芳烃为11%~58%,饱/芳比值一般为<0.4。煤系泥岩显微组分以镜质组为主,其次是惰质组,壳质组较低;H/C原子比主要在0.25~0.75,O/C原子比主要在0.03~0.20,属高演化Ⅲ型有机质,小部分属于Ⅱ2型有机质;碳同位素偏重,为-23.5‰^-25.9‰,饱和烃质量分数<25%,大部分<20%。太原组灰岩以Ⅱ2型干酪根为主,碳同位素轻于山西组及太原组煤岩及泥岩,主要在-26.0‰^-30.0‰。制定了适合沁水盆地煤系地层中煤岩和泥岩的生烃潜力评价标准,对烃源岩有利生烃区进行评价。综合认为,沁水盆地山西组煤岩总体上是中等-好烃源岩,以盆地两翼为好,中部和南部为中等-差烃源岩;太原组煤岩总体上为中等-好烃源岩,两翼大部分为好烃源岩,沁县-祁县-榆次-榆社一带以及南部地区为差-中等烃源岩;沁水盆地山西组泥岩总体上为中等偏差的烃源岩,只有西部部分地区为好烃源岩,盆地中部地区烃源岩生烃潜力比两翼差;太原组泥岩总体上为中等偏差的烃源岩,西部局部地区为好烃源岩,盆地边缘比盆地中央的生烃潜力稍大一些。

利用潜在产气效率指数预测柿庄区块煤层气开发有利区

沁水盆地柿庄区块处于煤层气开发早期阶段,对煤储集层进行精细研究并预测开发有利区是下一步井位部署的重要依据。通过分析柿庄区块3号煤层特征,提出一套新的煤储集层定量表征方法,即选取含气量、厚度、渗透率、吸附时间作为表征参数,利用储气地质潜力、产气地质潜力和潜在产气效率指数分别反映煤储集层的资源丰度、产气潜力和潜在产气效率,并根据潜在产气效率指数进行煤层气开发有利区预测。研究表明,柿庄区块3号煤层资源丰度高,开发潜力大;区块的东部和中南部潜在产气效率指数较高,煤层气开发最为有利。该预测结果与现场煤层气井排采效果吻合度高,说明利用潜在产气效率指数预测煤层气开发有利区具有较高的可信度和可行性,对优选煤层气开发有利区具有重要的应用价值。

沁水盆地山西组煤岩的生气热模拟实验研究

热模拟实验是研究烃源岩有机质成烃演化的重要手段。为了客观了解沁水盆地高演化煤系烃源岩的生烃特征和生气性能，采用封闭高压釜体系对沁水盆地山西组煤岩样品进行了生气热模拟实验。结果表明：沁水盆地山西组煤岩样品可以生成大量的气态烃（其产率高达226 m^3／t），是良好的气源岩；随着热模拟温度的增加，气态烃产率增大，气态烃产率表现出“两急两缓”的增加模式，高演化阶段以产甲烷为主，主生气期为热模拟温度450～600℃（ Ro＝1．2％～2．7％）；温度影响煤岩热解气组分碳同位素值的变化，总体上甲烷、乙烷、丙烷的碳同位素值随热模拟温度升高有逐渐变重的趋势，并且相同热模拟温度时具有δ13 C1＜δ13 C2＜δ13 C3的特征，符合气态烃碳同位素正序系列。

山西沁水煤层气田煤层气成藏条件分析

沁水煤层气田单层煤层厚,分布在1～12m之间,一般大于6m,热演化程度高,R0分布在2.6%～3.7%之间,含气量大于14m3/t,煤层气资源丰富。煤层气组分和碳同位素组成特征表明沁水煤层气田热成因的煤层气在煤层中经历了解析-扩散-运移等作用,在构造高部位富集成藏,成藏期后的煤层气藏保存条件好,在上述3个因素的作用下,使得沁水煤层气田煤层气成藏条件较好,富含煤层气资源。

山西沁水盆地热史演化特征

沁水盆地是华北克拉通内的构造盆地，是天然气勘探的潜在重要区域，盆地的热史研究是天然气储层评价的重要基础。重点应用磷灰石裂变径迹的分析与模拟，配合镜质体反射率的分析与模拟以及区域构造地质背景分析，恢复了沁水盆地的古地温梯度和地热演化模型：早古生代地温梯度稳定，为3℃／100m，晚二叠世至三叠纪地温梯度较前期略有降低，约为2．5～3．0℃／100m；早、中侏罗世地温梯度开始上升，约为3．0～4．0℃／100m；晚侏罗世-早白垩世地温梯度大幅度上升，为4．5～6．5℃／100m；晚白垩世至古近纪早、中期为高地温场的延续时期，地温梯度为5．5～6．5℃／100m；古近纪晚期-新近纪早期地温梯度大幅度降低，从6．0℃／100m骤降至4．2℃／100m左右；中新世以来地温场逐渐趋于稳定，地温梯度由4℃／100m演变到接近现代地温场的3℃／100m左右。

1957—2019年沁水县气候变化趋势对农业生产的影响分析

本文利用1957—2019年沁水县气温、降水等气象资料,基于气候统计原理,对沁水县气候变化趋势及其对农业生产的影响进行了分析。结果表明:1957—2019年沁水县气温上升趋势明显,气候倾向率为0.10℃/10 a;气温年代际变化显著,21世纪后气温明显上升;春、冬季增温尤其明显,夏季气温降低;≥0℃积温增加18℃/10 a,粮食作物春播期提前,秋播期推迟,作物生长期延长;冬、春季热量资源增加,有利于冬小麦生长,春季小麦返青、果树萌动等发育期提前;年降水量波动较大,且呈下降趋势,降水量的减少主要集中在春季和秋季,夏季降水略有增加,冬季降水变化不明显,作物生长期内降水明显减少,干旱发生频率增加;气候变化对沁水县作物生长、产量等均有一定的影响。

不同补偿模式下失地农民生活水平比较研究——以山西省沁水县为例

为提高失地农民生活水平,完善土地征收补偿体系,以山西省沁水县失地农民为例,建立失地农民生活水平评价体系,运用层次分析法及多目标线性加权函数法精确量化不同补偿模式下失地农民的生活水平,研究表明组合补偿模式在提高失地农民生活水平方面更具优越性,而土地换社保的补偿模式还待优化完善。

山西沁水煤层气田地质特征和钻井注意事项

樊庄区块位于沁水盆地东南部斜坡,为山西组3#煤层发育区,井区周围厚度在5.6m左右。钻遇山西组3#煤层顶界的深度为450m^475m。井身结构为二开结构。文章总结了14项钻井注意事项,有针对性,可推广。

武乡区块山西组泥页岩孔隙结构及分形特征研究

沁水盆地东部煤系伴生泥页岩广泛发育,页岩气资源潜力大,开展该区泥页岩孔隙结构特征的研究对页岩含气性评价及实现煤层气、页岩气合探共采具有重要意义。本文以盆地内武乡区块Y井二叠系山西组泥页岩为研究对象,通过XRD、高压压汞和低温液氮吸附等实验手段对泥页岩孔隙结构特征及分形特征进行了研究。结果表明,Y井山西组泥页岩的矿物组成以黏土矿物和石英为主;泥页岩中小于50 nm的孔隙大量发育,结构形态上以狭缝平板型孔隙和"细瓶颈"孔隙为主;泥页岩样品吸附曲线呈倒S型,属于Brunauer分类方案中的Ⅱ型曲线,其脱附曲线属于IUPAC分类方案中的H2型(兼具H1型及H3型),属De Boer分类方案中的B型(兼具E型及C型);Y井山西组泥页岩分形维数接近3,非均质性较强,矿物成分、总孔体积、平均孔径和TOC含量是影响泥页岩分形维数的重要因素。

定向羽状水平井在晋南沁水盆地煤层气开发应用中存在的问题

Multi-lateral directional horizontal drilling (MLDHD) is a kind of new technology integrating drilling, well completion and stimulation operation and very fit for the development of coalbed methane (CBM) in low-perm formations, so it has good prospects in China. The Qinshui basin is one of the most promising areas for CBM commercization in China, so the exploration and production in the area account for a large proportion in China. Based on an analysis of the features of MLDHD, this paper presents some points that need attention when the multi-lateral directional horizontal drilling technology is applied in the Qinshui basin.