鄂尔多斯盆地东南缘黄陵矿区中生代煤系烃源层构造—热演化过程与生物气生成

煤系烃源层的构造—热演化过程研究对揭示煤系气的生成机制具有重要意义.为揭示鄂尔多斯盆地东南缘黄陵矿区向斜核部中生代煤系烃源层的构造—热演化过程、生排烃阶段及煤系气成因类型,根据含煤地层岩性、剩余地层现今埋深、储层孔隙度、镜质组最大反射率、甲烷碳氢同位素组成和生物甲烷产率等数据,运用Petromod 1D模拟软件与回剥反演法及EASY％Ro法对研究区煤系烃源岩的受热和生烃演化过程进行重建.研究结果表明:黄陵矿区自晚三叠世以来,煤系主要经历了3～4次"沉降—抬升"过程,其生烃演化过程可分为原生生物成因气、热成因气和次生生物成因气3个阶段.晚三叠世末期至中侏罗世早期,煤系烃源岩镜质组最大反射率演化至0.3％,对应原生生物成因气生成阶段;中侏罗世早期至早白垩世末期,煤系埋深及受热温度逐渐升高至最大值,镜质组最大反射率演化至0.67％～0.74％,热解生烃作用停止,对应热成因气生成阶段;自始新世早期至今,煤系发生抬升且埋深浅于2077～2148 m,受热温度低于75℃,对应次生生物成因气生成阶段.侏罗系延安组3号和2号煤层中甲烷碳、氢同位素组成数据和微生物降解煤岩生成生物气实验(甲烷累计产率为10.5～16.1μmol/g)为该区存在次生生物成因气提供了直接证据.     

煤层气生物工程关键预处理技术及其作用机制评述

煤层气生物工程是以实现煤炭资源清洁化利用和煤层气资源强化采出为目标的一项新兴技术。为探究煤层气生物工程关键预处理技术的特点、生烃潜力及其作用机制,对不同预处理技术进行了归纳与总结,并按煤(有机质)与菌(微生物)的作用方式将预处理技术分为菌群优化与改良、煤的溶解与氧化、生物刺激与协同3种类型,通过不同预处理技术下微生物降解煤生成甲烷能力的强弱关系的比较,认为不同预处理技术均对生物甲烷具有增产作用,其中,菌群优化与改良技术增产效果最高,达到428.6%~2 335.2%(平均1025.4%),是通过提高产甲烷菌丰度或提升菌群数量来达到增产甲烷的效果,适用于烟煤储层及微量元素充足条件;其次是煤的溶解与氧化技术,甲烷增幅达17.6%~733.3%(平均223.4%),作用机制是增加生物酶水解作用位点、降低煤分子间作用力、脱落含氧官能团、降低煤结晶度和破坏煤的芳香结构使煤更容易被微生物利用,适用于高阶煤储层及低孔低渗条件;生物刺激与协同技术,甲烷增幅达28.3%~620.5%(平均148.6%),是利用不同方式刺激微生物体内的生物酶活性和增加菌?煤接触面积来增产生物甲烷,适用于褐煤储层及胍胶压裂条件。研究结果对于丰富煤层气生物工程基础理论和指导现场工程应用均具有重要的科学意义。      

多层叠置含煤层气系统成藏模拟软件研制

在前人成果基础上,优化改进了多层叠置含煤层气系统成藏演化史地质模型,在Microsoft Visual Studio 2008中运用C++语言开发成功,在Windows平台上测试通过后选取贵州织纳煤田水公河向斜为例进行了试算,计算结果能够较好地反映煤层气成藏演化历程。     

地震成藏学及其应用

地震成藏学是继地震地层学、地震沉积学和油气成藏学之后的一门新兴边缘交叉学科分支,是地球物理勘探技术及其成果与现代油气成藏理论相结合的产物.通过对其研究方法、内容及关键技术分析,认为直接利用地震解释成果(构造解释剖面、岩性反演剖面、烃检测剖面等)进行油气成藏分析是其研究的独特方法,它以精细地震构造解释技术、高精度地震岩性反演技术和稳定的地震弹性参数反演及烃类检测技术为手段,以现代油气成藏理论为指导,结合地震资料及解释成果,在油气潜力预测和勘探开发方面展示出良好的应用前景.以塔南凹陷t46井区为例,发现日产近万方的油气井,论证了高精度地震岩性反演技术在隐蔽油气藏(主要是岩性油气藏)预测中的重要价值.     

煤层气合采地质研究进展述评

煤层气合采是提高多煤层区煤层气开发效率的重要途径,但成藏作用的特殊性决定合采方式与产能效果复杂多变,高效开发面临较大挑战。我国煤层气地质工作者围绕多煤层煤层气成藏与合采可行性开展大量基础研究与工程实践,取得丰富的阶段性成果,为深化煤层气开发地质理论、推动产业发展提供有力支撑。从叠置煤层气系统成藏机理、合采地质约束条件、合采可行性判识方法、合采储层伤害4个方面,系统分析评述我国煤层气合采地质领域的最新研究进展,以期为后续研究开展、工程实施与产业建设提供参考。主要认识可概括为:(1) 深化了叠置煤层气系统成藏的层序控气机理以及成岩作用与地应力的后期改造效应;构建了煤系地下水环境化学封闭指数,为判识含气系统叠置性及流体动力条件提供了新的参数,结合流体压力剖面识别出3类含气系统叠置地质模式(增长型、衰减型和稳定型);进一步将叠置煤层气系统理念扩展到煤系气范畴,提出煤系复合储层叠置含气系统“共采兼容性”理论与方法体系,并应用于煤系气合采先导示范工程,取得初步应用成效;(2) 华北石炭?二叠系(太原?山西组)与黔西?滇东上二叠统(长兴?龙潭组)是煤层气合采研究与工程实践的热点区域(层域),压力系统及渗透性差异是合采中最受关注的地质因素。华北山西组、太原组的水动力系统与供液能力差异是制约合采效果的重要因素,黔西?滇东地区合采煤层的最大层间跨度、累计煤厚、煤体结构受到更多关注,表层水干扰是制约织金区块煤层气合采效率的关键;(3) 产能分析、物理模拟、数值模拟、产出水地球化学分析是煤层气合采可行性与干扰判识的重要方法,提出了基于产出水地球化学解析合采井产出水源和判识干扰程度的基本思路、技术图版和评价流程及基于产能曲线分峰剥离的产层贡献分析方法,技术方法的不断成熟、创新为煤层气合采方案、工艺优化与效率提升提供了有力支撑;(4) 煤层气合采对地质条件与工程扰动更为敏感,易诱发储层伤害,涉及产层暴露诱发的贾敏效应与气锁伤害,压力系统与渗透性差异诱发的应力与速度敏感伤害。均一化储层改造、分压力系统开采(分时间或分空间)、精细化排采设计与管控是降低储层伤害的有效途径。      

不同成因类型煤型气地球化学特征及其判识意义

通过数理统计前人公开发表的国内外21个盆地或地区的324组煤型气地化数据, 分析不同成因类型煤型气地层分布和稳定碳、氢同位素组成及空间分布特征, 提出多个煤型气成因类型判识图版, 并以实例论证这些图版的可行性.研究结果表明: 与煤层相关的生物成因气不同于常规生物气, 最显著区别在于前者δ13C(CH₄)上限值低, 即生物成因气δ13C(CH₄)＜-60‰, 热成因气δ13C(CH₄)＞-40‰, 混合成因气δ13C(CH₄)介于二者之间.随着有机质演化程度增强, 从生物成因气至热成因气, δ13C(CH₄)、δ13C(CO₂-CH₄)、δ13C(C₂H₆-CH₄)及CH₄/(C₂H₆+C₃H₈)具有变重趋势且相关性明显, δ13C(CH₄)与δ13C(CO₂-CH₄)、δ13C(CH₄)与δ13C(C₂H₆-CH₄)及δ13C(CH₄)与CH₄/(C₂H₆+C₃H₈)是划分煤型气成因类型最可靠的图版.      

中新生代以来华北能源盆地与造山带耦合演化过程及其特征

受欧亚、印度—澳大利亚及太平洋三大动力体系的联合和复合作用,自中生代以来,华北能源盆地由周缘开始逐渐向盆内发育了复杂的盆-山耦合演化过程,形成了不同的构造变形和耦合演化特征。自西向东构造变形依次为西部稳定弱变形亚区、中部过渡变形亚区以及东部伸展变形亚区。同时,由西向东,构造变形由弱挤压至伸展,构造活动性由微弱到显著,且华北陆块东西两侧构造演化特征各不相同。华北能源盆地盆-山展布、耦合演化及其盆-山演化的动力学过程直接控制着盆地各种地质作用的发生和盆地类型及其演化,进而总体制约着能源矿产的赋存规律及成藏机制。     

多层叠置含煤层气系统成藏模拟技术及实例研究

在前人研究成果基础上．开发了多层叠置含煤层气系统成藏演化史数值模拟软件,并利用该软件对贵州织纳煤田水公河向斜多层叠置含煤层气系统进行了试算。研究结果表明,软件计算结果能够较好的反映煤层气成藏演化历程。通过研究获得的计算机软件和多层叠置含煤层气系统成藏模拟技术方法有助于复杂条件下煤层气成藏过程的研究,并为其勘探开发提供科学依据。     

二叠纪-三叠纪之交的古海洋水化学条件变化证据--以贵州织金剖面为例

基于贵州织金剖面的二叠系-三叠系界线附近的岩石薄片鉴定及古生物化石识别,划分出了2种碳酸盐岩沉积相、2种亚相和5种微相;有机质碳同位素组成测试结果表明晚二叠世时期有机质的δ13C_org值（-27.7‰）向早三叠世时期的δ13C_org值（-28.3‰）逐渐偏负,反映了有机质类型由高等植物向低等微生物变化的过程;全岩的δ13C_rock值由晚二叠世（-24.2‰）向早三叠世（-20.9‰）变大,反映了二叠纪末期生物大灭绝事件造成了海洋生物的消失,进而引起12C在海洋中强烈富集;Fe-_HR/Fe-_T、Fe_py/Fe-_HR以及微量元素V/（V+Ni）与V/（V+Cr）比值大小,反映了二叠纪末期该区域的海水为氧化环境或弱还原环境,而三叠纪初期海水处于还原与铁化环境,在盆地内部没有发生硫化作用;V/Ni的值从晚二叠世的0.97~1.97向早三叠世的1.67~7.33明显变大,表明水体逐渐加深的过程,该结论与沉积微相变化相符;在生物演化上,从二叠纪末期的有孔虫-藻屑-三叶虫生物组合演变到三叠纪初期小型介壳-微生物组合,反映了该时期中国南方统一的两幕式生物灭绝与演化样式。