西北煤层气资源特征及开发潜力评价

通过对中国西部低阶煤储层煤层气资源分布及赋存特征的研究,认为西北地区煤储层含气量较低,但因煤层巨厚特征导致它含有巨大的煤层气资源量,占中国低阶煤层气总资源量的53.1%。另外,煤层气资源分布极不均匀,主要分布在新疆地区的准噶尔盆地和吐哈盆地。当前的开发实践显示,西北地区具有巨大的开发前景,但勘探开发主要集中在准噶尔盆地和吐哈盆地局部地区,仍需要加大勘探开发力度,加强煤层气战略选区评价。

准噶尔盆地低煤级煤层气成藏地质特征

从煤层气控制因素入手,对准噶尔盆地的煤层气成藏特征和煤层气藏的分布进行了分析,认为准噶尔盆地是西北地区主要的聚煤盆地,煤层厚度大、煤层层数多、煤级低,具有典型低煤级煤层气盆地的特征。准噶尔盆地煤层气资源量很大,南缘无论是井下还是地表,煤层气显示都很活跃。准噶尔盆地低煤级煤层气成藏模式是盆缘陡坡和缓坡模式。通过构造、水文地质特征分析对准噶尔盆地划分出乌鲁木齐河—白杨河煤层气藏、昌吉南煤层气藏、四棵树煤层气藏、小拐煤层气藏、克拉玛依煤层气藏、乌尔禾煤层气藏、彩南—大井煤层气藏,这些区域是开展煤层气勘探的有利区块。

准噶尔盆地低煤阶煤储集层吸附特征及煤层气开发潜力

等温吸附实验表明,准噶尔盆地侏罗系西山窑组、八道湾组低煤阶煤储集层具有较强的煤层甲烷吸附和储集能力。层位上,西山窑组煤储集层对甲烷的吸附和解吸能力明显较强,储集性相对更好,也更利于煤层气开采。地域上,盆地南缘昌吉—乌鲁木齐—阜康、东部彩南—巴里坤矿区、腹部地区均达到较富—极富甲烷煤储集层级别,对甲烷的吸附、储集能力较强。兰氏体积随镜质体反射率Ro增大而增大,与Ro呈三阶多项式函数对应关系。煤储集层对甲烷的吸附量随着压力增大而变大。依据兰氏体积划分出贫气区、含气区、较富气区、富气区4类区块,盆地南缘清1井—齐8井区、昌吉—乌鲁木齐—阜康矿区、西北缘斜坡区及盆地腹部主要为较富气区,盆地东部彩南—巴里坤煤矿区为富气区,其与周边厚煤区和腹部较深层煤层气开发潜力较大。

高煤阶与低煤阶煤层气藏物性差异及其成因

利用扫描电镜、煤层气成藏物理模拟及热变模拟实验手段,系统研究了高煤阶、低煤阶煤储层在孔隙特征、渗透性、吸附/解吸特征等方面的根本性差异,并深入剖析了该差异的形成机制。研究结果显示,高煤阶气藏的孔隙度低,渗透性差,吸附平衡时间长且较分散,初期相对解吸率与相对解吸速率低;低煤阶气藏孔隙度高,渗透性好,吸附平衡时间短而集中,初期相对解吸率与相对解吸速率高。煤的化学分子结构、物理结构及显微组分的差异是导致其差异的主要原因。因此,高煤阶煤层气藏解吸效率较低,开发难度较大,而低煤阶煤层气藏开发较容易。同时,构造热事件对高煤阶煤储层的改造作用很显著,有利于高煤阶煤层气藏开发。

构造抬升对高、低煤阶煤层气藏储集层物性的影响

构造抬升对高、低煤阶煤层气藏储集层物性的影响具有显著差异。低煤阶煤层主要为基质型孔隙,高煤阶煤层主要为裂隙型孔隙。煤岩储集层原地受力分析表明,构造抬升使得基质承受的压力降低。构造抬升模拟实验及煤基质、裂隙渗透率应力敏感性实验表明,构造抬升后煤层压力传导加速,割理开启,渗透率变大;基质渗透率比裂隙渗透率的应力敏感性弱。分析认为:构造抬升对高煤阶煤储集层物性影响明显,地层压力降低,割理、裂缝开启,裂隙渗透率显著增强;高煤阶煤层强烈抬升会使其渗透率增大,造成气体大量散失,对煤层气聚集不利;低煤阶煤层储集层物性受构造抬升影响较弱,由于构造抬升,压力降低,煤层气运移速率增大,对煤层气开采有利。

黄陇煤田低煤阶煤储层孔隙特征及吸附储集性能研究

为了研究黄陇侏罗纪煤田低煤阶煤煤储层孔隙特征和吸附储集性能,采集了黄陇煤田不同矿区的煤样,利用液氮吸附、扫描电镜和等温吸附试验等测试方法,研究了低煤阶煤储层煤比表面积、孔容特征、孔隙特征、孔径分布特征、微裂隙发育程度及煤样的吸附特征。研究结果表明:黄陇煤田低煤阶煤BET比表面积集中分布在1~5 m^2/g,比表面积较小;BJH孔容分布区间集中在0.003~0.030m L/g,煤孔径分布特征主要以微孔和小孔为主,中孔次之;煤样表面微孔隙发育,Langmuir体积分布在7.95~16.52 m3/t,Langmuir压力分布在1.22~5.77 MPa,吸附能力一般,易解吸。结合以往地勘资料研究认为彬长、焦平及黄陵矿区有利于煤层气的勘探开发。

中国低煤阶煤层气地质特征

低煤阶煤层气是中国煤层气勘探开发一个相当重要的潜在接替领域。中国含煤盆地的地质构造背景复杂,多数煤田经历了不同期次、不同性质构造及其组合以及应力-应变对煤储集层的改造,煤层气的富集成藏有自身的特点:厚度大、层数多、含气量低、渗透性较好、煤层气资源量和资源丰度大,厚度大而分布广泛的煤层及巨大的煤炭资源弥补了含气量小的缺点,使得低煤阶煤层气具有良好的勘探开发前景。低煤阶煤层气藏开发过程中解吸引起的基质收缩效应造成储集层渗透率增大,从而有利于低煤阶煤层气的开发,易形成工业性气流。低煤阶煤层气成藏过程简单,多为一次沉降,一次调整,如果构造、成煤环境及水文地质等主控因素能够有利匹配,有可能形成煤层气高产富集区。

陆相盆地低煤级煤储层特征研究——以准噶尔、吐哈盆地为例

研究了准噶尔、吐哈盆地低煤级煤储层的特征 ,结果表明 :该储层几何形态复杂 ,且受成煤环境的控制 ,表现出显著的规律性变化 .煤体形态可归纳为与成煤环境对应的 4种类型 ,其中形成于湖成三角洲的朵状、舌状煤体成藏规模最大 .浅部煤储层以含气量低、甲烷浓度低、含气饱和度中等、含气强度大为特征 ;但在构造相对简单的盆缘斜坡深部具有很好的勘探开发潜力 .煤储层孔容及比表面积都很大且变化范围也大 ;中值孔径、孔隙率的变化特征与孔容一致 ,预示了低煤级煤储层较高的基岩渗透率 .兰氏体积和兰氏压力都显著低于中、高煤级煤储层 ,煤储层达到饱和的机率更大 ,更容易解吸 .古构造应力场控制着煤储层割理裂隙系统的发育程度和分布规律 ,现代构造应力场特征影响煤储层割理裂隙系统的开合程度 ,盆缘斜坡多为高渗区 .

黄陇煤田永陇矿区煤层气成藏条件及主控因素研究

黄陇侏罗纪煤田属于典型的低阶煤含煤层气区带,煤炭勘查结果显示其西部具有一定的煤层气开发潜力,为了弄清该煤层气成藏条件,以黄陇煤田永陇矿区麟北区为例,从煤层气地质、煤储层特征、气藏保存条件3个方面研究了黄陇煤田西部地区的煤层气成藏条件及主控因素。研究结果表明:黄陇煤田西部地区延安组煤变质程度低,煤层厚度大,埋深适中,含气性较好,但煤储层渗透性较差;煤层气富集主要受水动力条件影响,埋深其次,构造和盖层影响较小,埋深500~700 m是该区煤层气成藏的最佳深度;因受成煤后期燕山运动等多期次构造运动的影响,原生生物气和热成因气大量逸散,新生代以来煤层接受浅部地表水和大气降水的补给,接受次生生物气的补充,是煤层气成藏的关键,属典型的盆缘缓坡晚期生物成藏模式。

低煤阶煤层气藏水动力条件的物理模拟实验

水动力条件是影响低煤阶煤层气成藏的重要因素之一。利用煤层气成藏模拟装置模拟了低煤阶煤层气藏水动力条件。研究表明,强烈的水动力交替作用使煤层气藏中的H2S含量降低、甲烷碳同位素变轻、甲烷含量降低、氮气和二氧化碳含量增大。这些变化对煤层气成藏造成不利影响。同时,对鄂尔多斯盆地东缘水动力条件进行了分析,对比了煤层气藏保存条件的差异。

澳大利亚苏拉特盆地Surat区块低煤阶煤层定量表征与区带划分优选

澳大利亚苏拉特盆地东缘Surat区块低煤阶煤层地质特征差异显著,如何优选有利区是实现研究区煤层气规模经济开发的关键。以大量测井数据、岩心实验数据、试井数据为基础,对巨厚煤系地层的多而薄的煤层进行精细刻画,定量表征煤层厚度、含气量和渗透率等参数的空间分布特征。以三维地质模型为平台,根据煤层参数空间分布差异特征,将研究区划分为3类区带:Ⅰ类区带位于斜坡带构造高部位,毗邻剥蚀区,煤层气藏为高渗高丰度区,煤层厚度为18~40m(埋深大于等于150m),干燥无灰基含气量为3.8~6.5m^(3)/t,渗透率为20~550mD(平均为250mD),为后期规模开发最有利区带;Ⅱ类区带位于斜坡带顶部内剥蚀区,煤层气藏为高渗较低丰度区,煤层厚度为8~20m(埋深大于等于150m),干燥无灰基含气量为2.8~4.2m^(3)/t,渗透率为500~900mD(平均为680mD),属于潜力区带;Ⅲ类区带位于斜坡带构造低部位,煤层气藏为中低渗高丰度区,煤层厚度为18~41m,干燥无灰基含气量为4.8~7.8m^(3)/t,渗透率为0.1~20mD(平均为5mD),煤层气自然可采性相对较差。根据区带划分结果认为,Ⅰ类区带为研究区产能建设的有利选区,Ⅱ类区带可作为Ⅰ类区带开发中后期接替补充,Ⅲ类区带渗透性相对较低,可考虑小井距开发,实现产量提升。

鄂尔多斯盆地乌审煤田煤层气地质特征与勘探开发前景

鄂尔多斯盆地乌审煤田是我国煤层气勘探的重要区块。为搞清该区煤层气藏富集规律,通过气测录井和现场解吸等手段研究了该区煤层气地质特征;通过分析不同煤层气井的含气量、煤层顶底板岩性等资料,认为影响勘查区煤层气富集的关键因素是上覆有效盖层的厚度;通过煤层气样的气体组分分析,确定了甲烷风化带的大致影响范围。预测结果显示,乌审煤田煤层气主要赋存于中、北部3-1煤层800 m以深地区,顶底板封盖良好区域含气量可达到8 m3/t,具有良好的勘探开发前景。

二连盆地吉尔嘎朗图凹陷煤层气储层特征及勘探潜力

通过分析二连盆地吉尔嘎朗图凹陷煤层的煤厚分布、煤岩煤质、孔隙、等温吸附等特征,并从生气条件和保存条件方面分析其勘探潜力。结果表明,吉尔嘎朗图凹陷煤层厚度10~394 m,显微煤岩组分以腐植组为主(体积分数为80.5%~96.7%),为低煤级褐煤;煤层Langmuir体积为3.55~10.88 m^3/t,平均7.29 m^3/t;煤孔隙结构以微孔和小孔为主,孔隙形态多为开放型的圆筒孔或平板孔,这类孔隙结构对煤层气的吸附能力强,煤层气含量为0.97~3.83 m^3/t,平均2.08 m^3/t。综合以上分析认为,研究区东南部为下一步煤层气勘探目标区,其优势特征为:煤层离正断层较远,煤层气不易散失;煤层顶板岩性以泥岩和粉砂质泥岩为主,有利于煤层气的保存、次生生物气的补给。

中国低煤阶煤层气成藏模式研究

借鉴国外煤层气成藏理论研究的思路和方法,开展了中国低煤阶煤层气藏的地质特征和成藏模式研究。研究表明,中国低煤阶煤层气藏具有煤储层厚度大、含气量低、渗透率易改造、吸附时间短和两个解吸峰值的特征;存在深部承压式超压成藏模式、盆缘缓坡晚期生物气成藏模式及构造高点常规圈闭水动力成藏模式3种低煤阶煤层气成藏模式。在目前技术条件下,构造高点常规圈闭水动力煤层气藏和盆缘缓坡晚期生物煤层气藏是勘探开发的首选目标。

水动力对煤层气成藏的差异性研究

水文地质条件是煤层气富集成藏的关键因素,一般认为地层总矿化度高值区的形成反映为闭塞的水动力环境,水体外泻条件差,封闭条件极好,因而,地层水的矿化度是反映煤层气运聚、保存和富集成藏的一个重要指标。通过研究发现,高煤阶煤层气符合上述规律,但是低煤阶煤层气却正好相反,低煤阶由于其生气量较小,其煤层气富集成藏的关键在于二次生物成因气,而活跃的、低矿化度的地层水有利于二次生物气的生成。研究结果对我国西北低煤阶煤层气勘探具有实际意义。

彬长大佛寺井田低煤阶煤层气直井产气差异性评价

大佛寺井田内4号煤组属低煤阶煤组,煤储层物性较好,煤层气资源丰富,然而井田内煤层气直井产气效果差异性较大。在研究煤储层参数特征的基础上,结合煤层气直井地面开发的实践,运用模糊数学方法,构建了4口工程参数一致、产气差异较大的煤层气直井储层各参数的评价隶属函数,通过计算评价值对4上煤和4号煤储层进行了综合评价,评价结果与实际煤层气产能情况一致,即DFS-133和DFS-45井储层有利于地面煤层气开发,DFS-69和DFS-105井储层不利于地面煤层气开发。基于4口直井4号煤组煤层气储层的综合评价,认为在储层强化措施一致的情况下,井田内煤层气直井产气效果主要受储层资源因素、保存因素和开发因素3方面的控制。同时,研究结果对大佛寺井田4上煤的煤层气勘探开发及选区具有重要的地质意义。

珲春盆地低煤阶煤层气富集规律

珲春盆地煤层气取得工业突破对我国低煤阶含煤盆地的煤层气勘探具有重要意义。通过对珲春盆地低煤阶煤层气成藏条件的深入剖析,探讨了低煤阶煤层气富集的主控因素及其成藏模式。结果表明,珲春盆地具有煤阶低、煤层多、煤层薄的特点,构造作用、沉积特征和岩浆岩侵入是其富集成藏的主控因素。盆地西部的褶皱和断层伴生带不仅为生物气创造有利环境,而且为煤层气二次成藏提供场所,形成"连续褶皱"富气模式;沼泽和天然堤微相的垂向叠置,使得作为煤层直接顶底板的泥岩和致密砂岩对煤层气起到更好的封闭作用;局部辉绿岩侵入体促使煤层再次生气,同时大大改善了煤岩的物性。因此,珲春盆地西部是煤层气高产富集区,具有巨大勘探开发潜力。

低阶煤储层甲烷吸附解吸过程中导电性变化规律

为了系统探究甲烷吸附解吸过程中低煤阶煤储层导电性变化规律,以彬长地区4#煤层为研究对象,通过测定不同煤岩组分样品甲烷吸附解吸过程中的电阻率,探究吸附和解吸过程中煤的导电性变化规律及机理,并对比分析不同煤岩组分导电性变化差异。研究认为,升压吸附过程中煤的导电性逐渐增强,电阻率与吸附量、平衡压力之间的关系可用一元二次函数描述;降压解吸过程中煤的电阻率小幅度回升,其与吸附量、平衡压力之间为线性关系;甲烷吸附过程中放热和煤基质膨胀变形,使得导电性增强,解吸过程中吸热和煤基质收缩,使得导电性变差;甲烷吸附会导致煤的结构发生不可逆转的变化,即使甲烷解吸后,煤的电阻率也难以恢复到初始水平;暗煤灰分高,孔喉结构相对均匀,双电层带电粒子更少,导电性较镜煤弱,加之暗煤吸附能力强,使得其在吸附过程中电阻率下降幅度和速率更大。

低阶煤层气富集主控地质因素与成藏模式分析

针对我国低阶煤层气分布和富集受多种地质因素控制的现状,对沉积环境、构造作用及水文地质条件等关键地质因素进行了分析,结果表明:低煤化作用阶段,镜质组(腐植组)对于煤岩吸附能力具有一定的贡献作用;煤质中的水分起消极作用。沉积环境影响煤系地层厚度和总资源量,煤层顶、底板厚度越大,岩性越致密,越有利于煤层气保存;含气量与煤厚呈正相关。构造运动可能造成封盖层破坏,导致煤层气逸散,也可能形成良好的侧向封堵。水动力系统对低阶煤层气的生成和保存均有控制作用,其与低阶煤盆地中煤层气富集的利害关系必须结合水文地质与构造耦合关系加以判识。对于低阶煤层气藏,游离气含量不可忽视,在有利成藏模式选择上应重视构造动力条件的分析及构造圈闭点的评价。

中国低阶煤储层特征分析

文章通过对我国鄂尔多斯盆地东北缘的石炭-二叠纪含煤区,西北侏罗纪含煤盆地,鄂尔多斯盆地、准噶尔盆地、吐哈盆地、伊犁盆地、内蒙古海拉尔盆地、云南昭通盆地的煤层样品进行实验分析,论述了该地区低阶煤的物质组成、孔隙分布特征、分布形态、气体吸附特征、储集能力、渗透性、束缚水饱和度等储集特征。