煤层群煤系多套含气系统特征及其合采效果

煤系含气系统特征影响了煤层气井多产层合采的工程效果。基于铁法盆地阜新组层序地层、含气单元及其分隔层特征,划分了叠置的多套含气系统,分析了发育煤层群煤系多套含气系统的含气性、渗流条件和流体压力特征,探讨了其对上、下含煤段分采及合采工程效果的影响。研究认为,白垩系阜新组上含煤段5个含气单元为一套统一的含气系统,下含煤段7个含气单元可划分为三套含气系统。湖进体系域下,三角洲前缘沉积环境形成的含气单元资源丰度较大,滨浅湖沉积环境形成的（泥质）粉砂岩厚度大且构成稳定的隔水阻气层,是研究区含气系统划分的关键层。随埋深的增加,各含气系统储层孔隙度、平均渗流孔容、裂隙发育情况、储层渗流能力降低趋势明显。上下含煤段分属明显不同的含气系统,其储层压力、解吸压力差异较大,煤层气合采时上下含煤段储层产出气液具不同步性,气水产出层间干扰大。阜新组煤层气合采效果由好到差的相对顺序是上含煤段合采、上下含煤段合采、下含煤段合采。阜新组上含煤段独立开发的效果最好,是由于各个含气单元形成了一套兼容性含气系统,储层具有明显地富气高渗优势。     

“多层叠置独立含煤层气系统”形成的沉积控制因素

基于黔西地区晚二叠世含煤地层的实测资料, 初步探讨了"多层叠置独立含煤层气系统"形成的沉积控制因素.研究表明, 含煤地层的沉积条件奠定了"多层叠置独立含煤层气系统"的物质及物性基础, 层序地层格架特点限定了含气单元间含气性的连通性.最大海泛面附近的菱铁质泥岩等低渗透岩层控制了垂向次级含气单元间的含气性相对独立, 且煤层含气量与海平面升降之间存在一定的相关性, 即最大海侵面附近煤层含气量相对较低, 此界面似乎可作为含煤层气系统内独立含气单元的成藏边界; 层序界面沟通了含气单元间的含气联系, 使得靠近层序界面附近的煤层具有相似的含气性特征.      

黔西上二叠统龙潭组菱铁矿层的沉积成因及地质意义

基于黔西地区晚二叠世含煤地层钻井岩心观察及样品分析测试结果,研究了煤系中含菱铁矿与黄铁矿层的岩石学特征,划分了6种含菱铁矿与黄铁矿层的垂向沉积序列,归纳总结了5种菱铁矿与黄铁矿的发育模式,指出含菱铁矿层的发育对"多层叠置独立含煤层气系统"的发育具显著的控制作用。研究结果表明,研究区内菱铁矿中CO_2的来源与沉积有机质和海相碳酸盐岩有关,其中,形成于海平面上升背景下的菱铁矿中CO_2的同位素特征与海相碳酸盐岩同位素特征相似,形成于海平面下降背景下菱铁矿中的CO_2主要来源于沉积有机质,海平面持续较高背景下的发育的菱铁矿则受沉积有机质与海水的共同影响,此外成岩环境的改变导致形成菱铁矿与黄铁矿的共生组合。含煤岩系中含菱铁质(黄铁矿)的泥岩及粉-细砂岩具低孔、低渗特征,可作为含气单元间的隔水阻气层,这种岩层的分布受控于沉积环境及区域海平面变化,对"多层叠置独立含煤层气系统"的形成具有分划性的阻隔作用。     

论多层叠置独立含煤层气系统—— 以贵州织金—纳雍煤田水公河向斜为例

基于贵州织金—纳雍煤田水公河向斜的实测资料,采用地质分析等方法,探讨了煤层气地质条件在垂向上的非均质分布规律,提出和初步论证了“多层叠置独立含煤层气系统”的学术观点。研究表明,上二叠统龙潭组单一煤层甲烷平均含量及相邻主煤层之间含气量梯度均呈波动式变化,煤层埋深—压力系数关系在垂向上分为截然不同的两套系统,层序地层格架中二级层序与含气量梯度的独立分段高度吻合。由此揭示,含煤地层地下流体在不同主煤层之间总体上缺乏交换,导致不同煤层群之间的煤层气系统相对独立。笔者等认为,龙潭组层序地层格架特点奠定了该类系统形成的物性基础,含煤地层与上覆、下伏含水层之间缺乏水力联系而构成了该类系统产生的水文地质基础,即多层叠置独立含气系统是沉积—水文—构造条件耦合控气作用的产物。笔者等也指出,在以三角洲—潮坪—潟湖沉积体系为主的多煤层含煤地层中,该类含气系统可能具有普遍意义。     

松辽盆地榆树林油田下白垩统泉头组扶余油层浅水三角洲沉积特征及其演化

松辽盆地榆树林油田下白垩统泉头组四段扶余油层沉积时期发育大型浅水三角洲沉积。本文基于12 口探井岩心与
2268 口钻井资料,通过单井岩心相分析、测井相分析、连井相对比和平面沉积微相研究,认为研究区发育浅水三角洲平原、
内前缘、外前缘和前三角洲亚相,以浅水三角洲平原亚相为主,平原分流河道和内前缘水下分流河道为主要沉积微相。在
扶三段（F Ⅲ）早期,研究区主要为浅水三角洲内前缘亚相,物源只来自北部 ;其后,三角洲向南进积,全区变为平原亚
相 ;F Ⅲ 3 小层沉积时期,南部物源进入,并与北部物源交汇,一直持续至扶一段（F Ⅰ）末期;在 F Ⅰ 3 小层沉积末期,湖
平面快速上升,南北两个三角洲退积,研究区中部依次出现浅水三角洲内前缘、外前缘和前三角洲。     

鄂尔多斯盆地东缘含煤地层水动力条件及其控气作用

      鄂尔多斯盆地东缘南北跨度大,含煤地层水动力区域分布规律不明。基于含煤地层含水层分布及孔渗条件、煤层气
井产水量、产出水化学及同位素特征、煤层甲烷浓度等的分析,探讨了区内煤层气生成和富集的水动力条件控制作用。结
果显示,砂岩含水层北部较南部发育,北部孔渗条件好于南部;太原组灰岩含水层在三交-吉县地区最为发育,导致山西
组煤层含气量高于太原组;煤层气井产水量及产出水钙、镁离子含量北部高于南部,煤层含气量与矿化度呈正相关关系。
分析认为,该区含煤地层水动力条件在北部较南部活跃,北部地区的山西组水动力强于太原组,三交-吉县地区太原组水
动力强于山西组 ;在保德以南的中- 高煤阶区,地下水弱径流－滞留带有利于煤层气富集 ;在保德及其以北的中－低煤阶区,
较活跃的水动力条件和良好的封盖条件为次生生物气的生成和富集提供了关键条件。     

滇东老厂矿区多层叠置独立含煤层气系统

滇东煤田煤炭资源丰富,主要含煤地层为龙潭组,煤层厚度适中,埋藏适宜,煤层气含量高。从沉积、构造、煤层煤质、煤储层特征等方面对滇东煤田煤炭资源较好的老厂煤矿煤层气赋存地质条件进行分析。研究表明:老厂矿区龙潭组第三段是多层叠置含煤层气独立系统,是沉积—水文—构造条件耦合控气作用的产物。含煤地层的层序格架特点奠定了多层叠置独立含煤层气系统的地质基础,每套独立含煤层气系统分别被限定在对应的二级层序格架内;含煤地层与上覆、下伏含水层之间缺乏水力联系,含煤地层内部不同岩层(组合)之间相互封闭,这些条件构成了多层叠置含气系统的水文地质基础。老厂煤矿煤层气由四个含煤层气系统组成,各系统间相互独立,其岩性分段具备完整的生储盖层,形成了一多层叠置独立含煤层气系统。     

黔西红梅井田煤层气有序开发的水文地质条件

在多煤层含煤地层中,往往形成垂向上叠置发育的多个独立含煤层气系统,系统之间的相互干扰严重妨碍了煤层气井的有效排水降压。解决这一问题的关键,是查明不同系统之间水文地质条件的差异。基于水文地质勘探成果,分析了黔西织纳煤田红梅井田上二叠统含煤地层不同含煤段的水动力条件和水化学特征,提取视储层压力、压力系数、钻孔单位涌水量、渗透系数、影响半径等与煤层气开发相关的有用信息,发现不同含煤段之间的水文地质条件差异显著,垂向上可能发育与三级地层层序格架相吻合的多层叠置独立含煤层气系统,运用灰色关联分析建立了基于水文地质信息的煤层气开发条件评价因子。在此基础上,评价了不同含煤段的煤层气开发潜力,对煤层气开发顺序进行了概念性设计。研究认为,17~30号煤层段的煤层气开发条件优于其上、下2段,应优先开发,其次是6~16号煤层段;31号煤层至底部开发条件相对较差,应最后开发。     

煤层群条件下的煤层气成藏特征

基于对我国煤层群发育特征的分析,在概述前人多煤层条件下煤层气成藏特征研究成果的基础上,发现煤层群成藏特征主要表现在垂向上存在“多层统一煤层气系统”或“多层叠置含气系统”, 陆相河流-三角洲-湖泊相的煤层群一般为“多层统一煤层气系统”,海陆过渡相的三角洲-潮坪-泻湖相煤层群一般为“多层叠置含气系统”。进一步解剖比德-三塘盆地实测钻孔资料显示,层序组合是煤层群独立含气系统发育的关键。依据该区抽水钻孔资料分析亦证明,至少存在4套独立含气系统。泻湖潮坪相发育的煤组存在超压的可能,但储层能势分布不均匀。另外,煤层群内部各煤层之间由于“烃浓度封闭效应”及煤层本身的低渗透性对流体流动存在“叠加封闭”作用,使煤层群储层存在“超压”可能性增大。这些结论深化了对煤层群成藏特征的认识。      

鄂尔多斯盆地东缘煤层气储盖特征及其控气作用

煤层气储盖组合在一定程度上控制煤层气的保存条件。依据煤层顶(底)板的封盖能力,将鄂尔多斯盆地东缘煤层气储盖组合划分为4种类型。优势储盖组合主要发育于保德-临县地区太原组泻湖、潮坪相带以及大宁-吉县地区山西组滨浅湖相带,对煤层气的封盖能力强。次优势储盖组合主要发育于保德-河曲地区太原组、石楼-三交地区山西组以及韩城-合阳地区三角洲前缘相带,对煤层气的封盖能力较强。一般储盖组合主要发育于三交-吉县地区太原组浅海陆棚相带、保德-临县地区山西组三角洲平原、河流泛滥盆地相带,对煤层气的封盖能力较弱。不利储盖组合主要发育于河曲以北山西组辫状河上游、冲积扇相带,对煤层气的封盖能力差;煤层气储盖组合类型在一定程度上控制煤储层含气量分布,是煤储层含气性预测的重要参考依据。      

黔西松河井田多层叠置独立含煤层气系统

从研究区含煤岩系地质、沉积构造和水文等方面入手,探讨了松河井田龙潭组含煤层气系统垂向上的分布规律。结果表明:该区煤层硫分与灰分总体上呈上、下高,中间低的规律;煤层含气量由顶部至底部总体呈现“上升-下降-上升”的趋势;煤层埋深-压力系数关系揭示煤层垂向上至少可划分为2套压力系统。龙潭组3个二级层序与3个岩性分段的地层界限较为一致,奠定了独立含煤层气系统的物质基础;每套系统之间缺乏水力联系,富水性呈“弱-中等-弱”的变化规律,构成了独立含煤层气系统的水文地质基础。龙潭组多层叠置独立含煤层气系统,是沉积-水文-构造条件耦合控气作用的产物,划分为3个独立含煤层气系统。研究结果为松河井田煤层气勘探开发提供地质依据。      

华北煤变质作用对煤含气量和渗透率的影响

通过华北和美国煤层气地质条件的对比, 基于华北煤变质特点, 指出了区域岩浆热变质有利于提高煤层含气量和渗透率, 并对其作用机理进行了初步探讨.在中国, 经受燕山期岩浆侵入影响之前的煤级较低, 因此在快速增温的高温作用下, 煤层气再次发生即“叠加生烃”或“叠加成气”的潜力大, 孔、裂隙系统发育更趋完善, 区域岩浆热变质的生气时间晚而利于煤层气保存.叠加有区域岩浆热变质形成的煤级分带, 包括高煤级煤和中煤级煤在内都将明显提高煤的含气量和渗透率, 因此, 华北地区应重视在区域岩浆热变质煤中寻找煤层气勘探目标.      

黔西北可乐向斜中段煤层气与致密砂岩气共探潜力评价

针对黔西北（贵州毕节）可乐向斜中段晚二叠世含煤地层具有含煤层数多、主力煤层埋藏较深的特点,结合该区探井钻遇致密砂岩气层的实际情况,从沉积环境、储层厚度、源储配置及含气性等方面评价了该区煤层气与致密砂岩气"两气"共探的勘探潜力。研究表明:可乐向斜下煤组和中煤组分别沉积于龙潭早期和晚期,这两个时期地层主要处于曲流河、河控三角洲平原等沉积相带,有利于煤岩与致密砂岩储层的形成;龙潭组中煤组煤层和致密砂岩层分布较稳定,累积厚度分别在16 m和20 m以上;煤系中煤岩、泥岩、砂岩互层叠置出现,具备良好的源储配置关系,可形成多套"生储盖组合";根据X1井气测录井和测井结果,在煤层和致密砂岩层均显示全烃值异常,煤层段异常值最大可达78.35%,钻遇的两层致密砂岩层含气饱和度分别为39.97%和12.79%,说明煤系中有"两气"共存的情况。      

贵州纳雍地区含煤地层龙潭组中上段三角洲沉积体系

贵州纳雍地区含煤地层龙潭组中上段形成于三角洲沉积体系,其中中段形成于潮汐影响的河控三角州沉积体系;上段形成于坝后河控三角洲沉积体系。每一种沉积体系的持续发展形成了一个沉积幕,分别包括4个成因单元。每个成因单元代表了该沉积体系在某一阶段内受海平面升降影响而沉积的一套完整的进积至后期废弃沉积。这些沉积由5种沉积相,即上三角洲平原;下三角洲平原;水下三角洲平原;三角洲间湾（或边缘）以及三角洲废弃相组合构成。两种不同类型的三角洲沉积体系聚煤作用有着根本的差别:受潮汐影响的河控三角洲沉积体系代表了龙潭组最活动的碎屑沉积部分,聚煤差,煤层普遍不可采;坝后河控三角洲沉积体系相对较稳定,聚煤好,煤层普遍可采。不同环境和相组合中聚煤作用也不同,本区以上三角洲平原和三角洲间湾（或边缘）环境聚煤最好。总之该三角洲沉积体系是我国海陆交替相含煤地层中沉积厚度大、聚煤最丰富的三角洲沉积体系之一。     

鄂尔多斯盆地东北缘保德地区煤层气成因

       鄂尔多斯盆地东北缘保德地区煤层气井组试采取得较好效果,但煤层气成因尚未形成统一认识,影响到对区域煤层 气勘探开发潜力的进一步认识。本文基于各类煤层气样品组分和稳定同位素的分析,对其成因进行了探讨。结果表明,煤 层气组分以甲烷为主,重烃浓度极低;δ13CCH4明显偏轻,部分δ13CCH4和δDCH4分布在热成因与二氧化碳还原型生物成因气过 渡区间;δ13CCO2相对较重,且与δ13CCH4之间存在负相关关系。分析认为,该区煤层气具有混合成因,以热成因气为主,兼 具生物成因气的特征,生物甲烷形成于二氧化碳还原途径,煤层水的化学和动力条件以及煤岩孔渗条件有利于产甲烷菌的 大量繁殖。     

珠江口盆地番禺气田沉积特征与成岩演化研究

番禺气田含气层为典型的海相三角洲沉积,而主要含气层段MFS18.5层以三角洲前缘沉积为主,而SB13.8层则为三角洲平原沉积。依据岩心、薄片、扫描电镜、X衍射等资料,详细研究该气田储集层特征及成岩作用,按照最新碎屑岩成岩阶段划分标准,SB13.8层处于开启型弱碱性水循环环境（pH>7.5）,胶结作用不强烈,成岩作用较弱,属于早成岩B期; MFS18.5层属于中成岩A期,处于相对封闭型弱酸性水循环环境（pH值<6.5）,温度的增加催化了有机酸水溶液对硅酸盐矿物的溶蚀进程,为次生孔隙带的发育提供了条件,并据此建立了海相石英砂岩类储集层的成岩模式。从储集层特征上来看,MFS18.5层的结构成熟度与矿物成熟度均高于SB13.8层,而且呈现出由下向上逐渐降低的趋势;同时MFS18.5层比SB13.8层受波浪改造的作用要强,其搬运距离要远。从阴极发光和扫描电镜观察的结果可以看出,MFS18.5层石英次生加大可以到3级,且自生高岭石也相当发育。这是MFS18.5层砂岩与珠江口盆地其它油田同类储层相比,孔隙度差别不大,但渗透率偏低的重要原因。另外,应用精细的单井盆地模拟,在埋藏史的基础上模拟孔、渗的垂向变化,可以直观而较为准确的分析垂向上多个储盖组合的相互差异与特征。     

准南煤田硫磺沟矿区向斜-承压式煤层气富集模式

通过系统收集、分析准南煤田硫磺沟矿区最新的勘探资料和生产资料,对影响硫磺沟矿区煤层气富集的煤阶、构造、水文、盖层等诸多因素进行研究。结果表明:多期构造活动形成了阿克德向斜及其北翼逆断层,三角洲平原沼泽控制了厚煤层发育,扇三角洲相、河流相、湖泊相控制了封盖层,火烧区影响下的弱径流地下水动力系统封堵了煤层气。上述因素共同控制了硫磺沟矿区向斜-承压煤层气富集模式。具有深埋藏、高矿化度地下水及封闭盖层条件的阿克德向斜轴部和临近轴部的两翼地区为煤层气有利富集区。     

成岩-极低级变质作用及油气勘探意义

采用粘土矿物学、成岩变质矿物组合、镜质体反射率及流体包裹体数据等指标,综合讨论了准噶尔盆地西北缘晚古生代地层成岩极低级变质作用的特征和油气勘探意义。变质指示矿物和古地温梯度研究确认,西北缘玛湖坳陷北段下二叠统火山岩存在极低级变质作用,具水热变质特征,变质相为葡萄石阳起石相,温度为２２０～３２０℃,压力ｐ＜２００ＭＰａ,表明极低级变质事件发生于早二叠世,未对上二叠统地层产生影响;下二叠统风城组和上二叠统地层于侏罗纪（１５０Ｍａ）达到最大古地温,为１３０～１８０℃,压力ｐ为１００～２００ＭＰａ,处于晚成岩Ａ,Ｂ期。与西准噶尔界山上古生界相比,盆地西北缘变质程度较低。因此,盆地深部上古生界仍是寻找油气、尤其是天然气的有利地带