新疆典型矿区低煤阶煤层气成藏差异对比研究

基于沙尔湖矿区和阜康白杨河矿区两个发育煤层火烧的典型低煤阶含气地区的地质背景和煤储层物性研究,结合两矿区火烧区水文地质条件的差异对比分析,阐明了新疆火烧区低煤阶煤层气成藏差异及主控因素。研究结果表明:两矿区煤层厚度大、构造样式简单、孔隙发育良好,但沙尔湖矿区由于地下水动力条件较弱,且为矿化度极高的原生水,不利于低煤阶煤层气的生成,且矿区东部煤层火烧使得气体发生逸散,导致矿区内含气量偏低;阜康白杨河矿区水源补给充足,在火烧区低洼处形成滞水层,一方面,滞水层为次生生物成因气的生成提供了有利条件,另一方面形成水力封堵利于煤层气的保存。火烧区滞留水对煤层气富集成藏具有指向作用,因此本次研究成果将为新疆低煤阶煤层气勘探提供理论参考。

基于熵权模糊综合评价模型的多层叠置含煤层气系统合层排采水源判别

结合熵权理论和模糊综合评价方法,建立多层叠置含煤层气系统合层排采水源识别的熵权模糊综合评价模型,判识合层排采过程中含气系统间流体相互干扰程度。研究表明:在煤层气井合层排采过程中,中部含水系统具有较高的储层压力,先排水降压,抑制了上部含水系统储层水的产出;随着中部含水系统储层压力不断下降,上部含水系统储层压力随之下降,使得该含水系统储层水自井口流出。对多层叠置含煤层气系统合层排采过程中的动态进行诊断,结果与实际排采情况一致,为有效控制含气系统间干扰,制定科学合理的有序开采方案提供可靠依据。

阜康向斜煤层气开发高产关键地质要素

在前人划分的阜康向斜煤层气开发地质单元的基础上,结合煤层气井测井和生产数据,研究了阜康向斜煤层气井高产地质特征。结果表明,在阜康向斜已经划分的14个煤层气开发地质单元中,滞留区煤矿床层间裂隙水主要来源于上覆松散岩类孔隙潜水和同层含水层的侧向补给,在水力封闭或封堵作用下,煤层气易成藏,产量高于径流区;由于埋深对储集层垂向应力的影响,使得中部埋深滞留区渗透性好,产量高于深部滞留区;利用双侧向电阻率测井曲线判断煤层裂隙发育程度,深部轻微变形储集层渗透性较好,产量高于严重变形储集层;煤系非常规天然气的联合开发有助于煤层气井高产。

准南煤田低煤阶煤层气甲烷风化带的确定及影响因素分析

通过对准南煤田两大矿区低煤阶煤层气勘探和开发资料的对比研究,发现硫磺沟矿区甲烷风化带深度为670 m,阜康矿区甲烷风化带深度为450m,水文地质条件的差异导致了两大矿区甲烷风化带的巨大差异。进一步研究发现火烧区滞水层的存在与否是导致两矿区甲烷风化带差异的主控因素:阜康矿区由于火烧区的存在,火烧区烧变岩系渗透性被强烈改造,成为最直接的地表水下渗补偿通道,一方面由此形成的滞水层有效隔绝了氧气,避免了煤层氧化,另一方面地表水的下渗有效抑制了煤层气的逸散,减少了煤层气的损失,从而导致其甲烷风化带较不存在火烧区的硫磺沟矿区浅。

阜康矿区煤层气成因探讨

以准噶尔盆地南缘阜康矿区为研究区,对研究区内10口煤层气井的排采气进行了气体组分、甲烷碳同位素、乙烷碳同位素及二氧化碳碳同位素测试,并结合研究区特殊的地质环境特征对煤层气的成因进行了判别。研究发现:阜康矿区煤层气组分包括CH4(81.79%)、CO2(14.36%)、N2(2.28%)和C2+(0.99%),煤层气甲烷碳同位素值δ13C1分布范围为-58‰~-49‰,平均值为-53‰,乙烷碳同位素值δ13C2分布范围为-32.2‰~-23.1‰,平均值为-28.1‰,二氧化碳的碳同位素值δ13C(CO2)分布范围为+8.5‰~+14.2‰,平均值为+12.9‰;研究区煤层气为热成因和次生生物成因的混合成因气,其中的热成因气为热降解成因,次生生物气主要是醋酸发酵形成的产物;急倾斜煤层和火烧区为微生物进入煤层提供了通道;温度适宜、偏酸性且矿化度较低的地下水环境为微生物提供了生存环境;地下水渗流方向与煤层气运移方向相反,具有水力封堵控气作用;火烧区滞水层与煤层顶底板一同对煤层气藏进行有效圈闭,保证了混合成因气的储存。

纹层发育程度对页岩储层的影响——以渤海湾盆地东营凹陷沙四上—沙三下亚段页岩为例

为明确纹层发育程度对页岩储层的影响,以渤海湾盆地东营凹陷沙四上—沙三下亚段页岩为研究对象,采用岩心观察、铸体薄片、扫描电镜、高压压汞和低场核磁共振等方法,分析不同岩相页岩的储集空间类型及孔隙结构特征,研究页岩纹层发育程度对储集空间及渗流通道的影响因素。结果表明:渤海湾盆地东营凹陷沙四上—沙三下亚段页岩油储层的储集空间类型由孔隙及裂缝组成,其中孔隙类型主要为粒间孔、粒间微缝、晶间孔和溶蚀孔,裂缝包括层间裂缝、异常压力裂缝和构造裂缝;纹层状页岩的孔隙结构为大孔细喉型,层状页岩的孔隙结构为中孔中喉型;纹层状页岩T_2谱呈“三峰”特征,层状、块状页岩T_2谱主要呈“双峰”特征,纹层状页岩样品孔裂隙发育好于层状、块状页岩样品的;纹层发育程度一方面影响页岩储层的孔隙度,页岩的纹层越发育,孔隙度越高,含油性越好;另一方面页岩纹层改善页岩储层的渗流能力。该结果为渤海湾盆地东营凹陷沙四上—沙三下亚段页岩油勘探开发提供参考。

煤体结构与宏观煤岩类型对煤体吸附/解吸瓦斯的影响

为研究高阶煤中煤体结构和宏观煤岩类型对煤体吸附、解吸的影响,收集了沁水盆地南部3号煤层55口煤层气井的79个煤岩样品的煤岩、煤质、等温吸附及解吸资料,对比研究了相同宏观煤岩类型、不同煤体结构煤样和相同煤体结构、不同宏观煤岩类型煤样的兰氏体积(VL)、兰氏压力(PL)、解吸率和解吸速率等的变化规律,探讨了煤体结构和宏观煤岩类型对煤体吸附、解吸的影响机理。研究结果表明:研究区煤样的VL平均为37.00 m^(3)/t,其中86.61%煤样VL分布在33.00~41.00 m^(3)/t,PL平均为2.82 MPa,其中82.28%煤样PL分布在2.30~3.30 MPa;碎裂煤的吸附、解吸能力均优于原生结构煤,由构造破坏引起的孔隙连通性的差异是导致原生结构煤和碎裂煤解吸、吸附特征差异的根本原因;原生结构煤与碎裂煤的孔裂隙发育程度不同,碎裂煤因孔隙更发育导致其破碎后的甲烷放散效果好于原生结构煤;煤吸附甲烷时表面自由能降低值规律为糜棱煤>碎粒煤>碎裂煤>原生结构煤,反映了不同煤体结构煤吸附甲烷能力的差异;3种宏观煤岩类型煤的吸附能力和解吸能力均表现为光亮煤>半亮煤>半暗煤,一方面是由煤的比表面积大致按照光亮煤、半亮煤和半暗煤的顺序逐渐减小反映的煤基质表面吸附点位差异所致,另一方面是由于镜煤与暗煤中镜质组和惰质组含量的差异所引起。研究旨在进一步揭示高阶煤储层煤层气赋存、产出机理,为煤层气有利区及目标层位优选提供依据。