鄂尔多斯盆地东缘煤层气有利区块优选

鄂尔多斯盆地东缘经过20 a的勘探开发,煤层气仍然没有实现产业化。随着勘探资料的不断丰富,有必要对该区进行煤层气有利区块的优选和重新认识。在前人研究基础上,首先将鄂尔多斯盆地东缘埋深1 500 m区域分为6个区块,选取煤层厚度、含气量、构造条件、水文条件、煤体结构、含气饱和度、储层压力梯度、渗透率和临界解吸压力与储层压力比9个参数作为区块优选指标,结合国内外及研究区实际情况制定了相应的评价临界值。将上述参数作为评价指标集合,以评价单元作为对象集,以有利、较有利和不利作为评级等级集合,然后运用模糊数学综合评判方法得到各评价单元的不同评价参数对评价等级的隶属度,并运用层次分析法确定了各指标的相对权重,最后得到了评价单元对评价等级的隶属度。根据最大隶属度原则,吴堡-柳林属于有利区,大宁-吉县和韩城属于较有利区,准格尔、府谷、河曲-临县属于不利区,吴堡-柳林的煤层气可采性好于大宁-吉县和韩城。因此,建议将吴堡-柳林、大宁-吉县和韩城定为研究区煤层气优先开发区块。      

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。      

河东煤田CO_2煤层地质封存条件及潜力评价

通过河东煤田煤炭、煤层气资源赋存地质条件及地震烈度的综合研究,分别对河东煤田(聚气盆地)保兴含气区、三交北含气区、三交-柳林含气区、石楼含气区、大宁-吉县含气区煤层封存CO2的潜力进行了初步评估,认为该区CO2煤层封存具有一定的潜力和前景。评估结果表明:河东煤田煤层可存储CO2总量为23.93×108t。依据CO2封存区块适宜性评价指标体系及评价公式对含气区块CO2煤层地质封存适宜性进行评价,煤层埋深1 000~1 500m,三交-柳林含气区为适宜区,其余含气区为基本适宜区;煤层埋深1 500~2 000 m,三交-柳林含气区、保兴含气区为适宜区,其余含气区为基本适宜区。     

鄂尔多斯盆地东缘构造-水文地质控气特征

基于大量野外地质工作,结合钻孔抽水试验资料分析,探讨了鄂尔多斯盆地东缘构造、水文地质条件及其对煤层气 保存的控制特征。结果显示,盆地边界近NS 向的压性断裂和褶皱构造发育,构造变形程度向盆地内部逐渐减弱,即盆地边 缘和内部的构造条件均有利于煤层气保存。依据构造、地下水补给及排泄条件和地貌等特征,研究区可划分为5 个水文地 质单元,西南部韩城单元的水动力条件强于东部各水文地质单元,东部各单元中又以柳林泉流域水动力条件最强,这种差 异在构造背景上的叠加,导致煤层气保存条件发生分异。中部黄河东断凹单元煤层含气量随埋藏深度的加深而增高,北部 柳林单元在柳林泉以西发育有利煤层气保存的地下水动力场条件,中南部龙门山单元北部的地下水动力条件可能有利于煤 层气保存,西南部韩城单元西北段地下水处于滞流环境而使煤层气保存条件较好。     

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。     

鄂尔多斯盆地煤层气资源及开发潜力分析

鄂尔多斯盆地含石炭—二叠纪和侏罗纪两套含煤岩系,煤层发育,厚度大。石炭—二叠纪煤层煤级高,为气煤—无烟煤,含气量高,为2.46～23.25m3/t;侏罗纪煤层煤级低,以长焰煤为主,含气量低,为0.01～6.29m3/t。全盆地煤层气总资源量为107235.7×108m3,占全国煤层气总资源量的1/3,煤层气勘探开发潜力巨大。煤层气开发最有利区块包括鄂尔多斯东缘的河东煤田和陕北石炭—二叠纪煤田、鄂尔多斯南缘的渭北煤田,有利区块包括鄂尔多斯南部黄陇煤田、鄂尔多斯西部庆阳含煤区和灵武-盐池-韦州含煤区。可见煤层气最有利和有利区块主要沿盆缘分布。鄂尔多斯盆地东缘、渭北煤田、黄陇煤田是目前煤层气勘探的热点地区,勘探成果预示出良好的开发前景。     

大宁?吉县区块深层煤层气生产特征与开发技术对策

鄂尔多斯盆地埋深超过2 000 m的深层煤层气资源丰富,是煤层气勘探开发重要领域,鄂尔多斯盆地东缘大宁?吉县区块开展了一批深层煤层气工艺试验,初步取得一定效果,但规模效益开发主体技术亟待攻关。基于实验分析、生产数据和裂缝监测等资料,通过对大宁?吉县区块深层煤层气储层特征、生产动态和压裂改造效果开展评价,分析了深层煤层气生产特征并提出开发技术对策。研究认为:(1) 深层煤储层具有“低渗、高含气、高含气饱和度、富含游离气”的特征;(2) 深层煤层气产能主要受资源富集、微构造和有效改造规模控制,在正向微构造发育区,资源越富集、加液强度越大、加砂强度越大,越有利于扩大供气能力和提高单井产量;(3) 深层煤层气生产井呈现出以游离气产出为主的高产期、游离气和吸附气共同产出的稳产及递减期和以吸附气产出为主的低产期三段式产出特征。基于上述认识,提出了深层煤层气开发技术对策,实施的D6-7P1井取得较好生产效果,证实在有利区实施超大规模加砂压裂可有效提高深层煤层气产能。      

鄂尔多斯盆地东部深层煤层气成藏地质条件分析

       鄂尔多斯盆地东部目前的煤层气开发深度浅于1200 m,丰富的深部煤层气资源有待勘探开发。鉴于此,本文分析了 区内深部煤层赋存特征、热演化程度、煤层含气量及其分布规律。认为上古生界埋深的总体分布格局与两个向西凸出浅埋 带的叠加,可能导致煤层含气性和渗透性区域分布格局的进一步复杂化。发现上古生界煤阶区域分布格局与煤层埋深类似, 指示深成变质作用对区域煤阶分布起着主要控制作用。预测了深部煤层含气量的分布格局,认为煤层埋藏一旦超过临界深 度时煤层含气量随深度的加大反而有所降低。建立了自生自储、内生外储两类煤成气藏模式,认为吸附型煤层气藏与游离 型煤成气藏的共生为合采提供了丰厚的资源条件。     

昭通褐煤盆地煤层气富集规律及主控地质因素

随着美国粉河盆地煤层气商业开发的成功,褐煤盆地煤层气资源受到广泛关注。我国昭通褐煤盆地蕴藏着丰富的煤层气资源,开发潜力巨大。在分析煤层气分布规律的基础上,厘定了煤层气富集的主控地质因素,对煤层气资源开发潜力进行了评价。研究表明:昭通盆地褐煤演化程度低,煤层生气量少,且大量孔裂隙被水充填,煤层含气量低,预测埋深150 m煤层气含量为1.45 m3/t,埋深500 m煤层气含量为2.00 m3/t。研究区煤层气富集的主控地质因素包括煤层厚度、煤层埋藏深度、构造地质特征、煤层顶板岩性及封闭条件等。由于褐煤煤化程度低,煤层生气量少,加之盆地内煤层埋藏深度不大,易遭受氧化,致使煤层含气量较低,但盆地内煤层厚,赋存的煤炭资源量大,单位面积内煤层气资源丰度高,为煤层气富集提供了良好的内部条件;同时盆地沉积后期构造相对稳定,煤层顶板为粘土及砂质粘土,封闭条件较好,有利于煤层气的保存。     

山西煤层瓦斯分布规律研究

山西晚古生代含煤岩系是华北大型聚煤盆地的一部分,晚石炭世至中生代三叠纪为连续沉积,煤层埋藏深度、深成变质作用由北往南逐渐加深,生烃量也相应增多;燕山期是构造变形最为强烈的时期,也是侏罗纪聚煤盆地的形成期,大同、河东、宁武、沁水等4个聚煤(气)盆地构造格局基本形成,煤变质仍然是随埋深的加大而增高,属再次深成变质作用,煤化程度进一步加深,生烃作用持续发生;喜马拉雅期为强烈拉伸的构造环境,造就了山体整体抬升和雁行排列的新裂陷盆地的沉降。就山西煤层瓦斯而言,上覆基岩厚度是煤层瓦斯保存的主控因素,其次为岩浆活动、不同构造类型及水文地质条件等。区域岩浆热变质作用表现为在深变质作用背景上的叠加效应,山西境内的两个东西向高变质带与岩浆岩体的分布吻合,使阳泉矿区和晋城矿区成为煤层瓦斯(煤层气)开发利用基地;从聚气构造背景来说,封闭型构造使煤储层中瓦斯含量较高,如沁水盆地的沁南区、古交、邢家社、东社区以及河东盆地的石楼、大宁—吉县区、三交—柳林区,瓦斯含量在10～15m3/t或更高;开放型构造具有逸散煤层瓦斯的便利通道,瓦斯含量较低,如河东盆地的离石矿区、沁水盆地霍西构造区以及浑源、五台煤产地等。     

鄂尔多斯盆地东缘煤层气勘探开发历程与启示

鄂尔多斯盆地东缘煤层埋深变化较大,不同埋深的煤层气成藏特征及储层改造方式差别较大.目前煤层气勘探开发深度逐渐从1000 m以浅延伸到2000 m以深,为了研究不同埋深条件下煤层气资源高效勘探开发理论技术,系统梳理回顾了鄂尔多斯盆地东缘近30年的勘探开发实践,按照地质认识转变、技术发展、勘探工作量、勘探成果和产气量变化,...     

澳大利亚加里里盆地煤层气控气因素及富集区预测

加里里盆地为澳大利亚东部主要的含煤盆地,也是其煤层气勘探开发的主要区块。通过煤质特征、气源条件、构造演化、盖层条件和水文条件等对煤层气富集的主控因素和富集区进行研究。结果表明,该区煤质及生气能力相当,白垩纪中期煤层开始持续生气;白垩纪晚期的区域构造抬升使气藏遭到破坏;扇三角洲主扇体间的局部泥岩相对发育,可形成良好盖层;靠近盆地中心存在地层水滞留区,地层水矿化度高,氯化钙型为主,对煤层气保存有利,含气量和氮气组分也显示含气性变好。因此,良好局部盖层的发育和滞水环境是该区煤层气富集的主控因素;Hulton-Road构造东北、Marathon单斜以东区域及中部Berly突起以北部分区域煤层的富气条件好,是煤层气的富集区。      

煤层气井无杆排采工艺应用与改进方向

鄂尔多斯盆地东缘地区煤层气资源量巨大,现已成为我国煤层气主力产区之一。区块自开发以来,针对中浅层煤层大斜度井与水平井开展了液力无杆泵、水力射流泵、电潜泵、隔膜泵排采工艺试验,生产中发现上述4类无杆排采工艺具有能有效避免大斜度井与水平井管杆偏磨的优点,但同时存在防煤粉防砂能力一般、防腐蚀防垢能力一般,存在高压刺漏风险、下泵深度受限、地面设备可靠性不强等缺点。通过分析区块前期中浅层煤层气井无杆排采工艺试验效果,总结了各类无杆排采工艺的优缺点,并指出中浅层煤层气井无杆排采工艺的改进方向。目前,随着煤层气勘探开发领域由中浅层煤层逐步转向深层煤层,原有中浅层煤层气井无杆排采工艺已无法满足深层煤层气井的排水采气需求,针对深层煤层气 “原生结构煤发育、地层压力高、高含气、高饱和、游离气与吸附气共存”的地质特征和 “见气早、气液比高”的生产特点,认为深层煤层气井无杆排采工艺需跳出中浅层煤层气井无杆排采工艺的思路,可以借鉴区块内致密气和海陆过渡相页岩气先导试验井的采气工艺经验,在生产现场开展“同心管气举”工艺、“小油管+泡排”工艺与“连续油管+柱塞+气举”工艺试验,能在有效避免传统无杆排采工艺缺点的同时实现深层煤层气的高效开发。      

鄂尔多斯盆地东部上古生界煤系页岩气藏特征及勘探方向

煤系页岩气是未来非常规天然气的勘探方向。以鄂尔多斯盆地东部为例,对区内上古生界煤系太原组和山西组页岩气成藏的构造条件、储层特征和资源潜力进行了分析。研究认为,区内构造简单,泥页岩储层埋藏浅,厚度大,泥页岩有机质演化程度较高,有机碳含量较高,页岩气含量较高,页岩气成藏条件较优越,页岩气勘探开发的有利区位于府谷-神木-临县一带。鄂尔多斯盆地东部上古生界煤层发育,煤层气含量较高,局部层段存在砂岩气,页岩气可与煤层气、煤系砂岩气等综合勘查、共同开发。      

沁水盆地寺家庄区块煤储层含气性及产能控制因素

为研究沁水盆地东北部煤层气成藏特征与产出控制因素,基于寺家庄区块煤层气勘探和生产资料,从地质构造、煤厚与煤层结构、埋深和水文地质特征等方面研究了煤层含气性影响因素,并结合压裂排采工艺和煤体结构等因素探讨了煤层气井产能控制因素。结果表明:(1) 研究区煤储层含气性受构造影响较大,在褶皱的轴部及旁侧构造挤压带,多呈现出高含气量,尤其是向斜轴部。在陷落柱和水文地质条件叠加作用下,15号煤层含气量整体较8、9号煤层低,且8、9号煤层含气饱和度也整体高于15号煤层。(2) 8、9和15号煤层含气性均表现出随煤层埋深增加而增大的趋势,但随埋深增加,构造应力和地温场的作用逐渐增强,存在含气量随埋深变化的“临界深度”(700 m左右)。煤层含气性也表现出随煤层厚度增加而增大的趋势,煤层结构越简单,煤层含气性越好。(3) 研究区中部的NNE?NE向褶皱与EW向构造叠加地区,因较大的构造曲率和相对松弛的区域地应力,具备较好渗透率条件和含气性,故成为煤层气高产区。(4) 发育多煤层地区采用分压合采技术可以有效增加产气量,多煤层可以提供煤层气井高产能的充足气源,且多个层位的同时排水降压可使不同煤储层气体产出达到产能叠加,实现长期稳产,含气性较好及游离气可能存在的区域可出现长期持续高产井。      

区域构造热事件对高煤阶煤层气富集的控制

中国高煤阶含煤盆地经历了多期构造活动影响,使高煤阶煤层气藏具有其独特的复杂性。通过对沁水盆地高煤阶煤层气藏的实例进行剖析,从煤层的热演化程度,煤系地层的方解石脉、石英脉体中的包裹体温度和压力,磷灰石、锆石的裂变径迹古地温分析,中生代火成岩的同位素年龄,岩浆活动产生的大地热流值方面证明了构造热事件的存在。结合煤岩的热解实验分析发现,构造热事件过程中产生的高温、高压的环境促使煤层的生烃,提高了煤层的吸附能力,使沁水盆地煤层的含气量比美国同期形成的黑勇士盆地煤层含气量高5~13m3/t,岩浆侵入产生的温度变化是沁水盆地煤层气含气量欠饱和的原因之一,高温高压的地层环境改善了煤层的物性。