大宁–吉县区块深层煤层气生产特征与开发技术对策

松辽盆地南部王府断陷煤层气资源量丰富,但深部煤层气勘探程度较低,在煤层气地质特征、富集成藏主控因素及有利目标优选等方面缺乏系统研究,制约了该区煤层气勘探进程。为此,在系统分析煤系地质特征的基础上,明确深部煤层气成藏主控因素,建立有利区优选指标体系,预测煤层气富集有利区。结果表明：(1) 王府断陷火石岭组宏观煤岩类型以光亮煤、半亮煤为主,具有低水分、低挥发分、低灰分的特征,镜质体最大反射率大于1.8%,孔隙率平均5.01%,CS38井计算的平均含气量为21.80 m³/t。(2) 王府断陷火石岭组火山喷发填平补齐沉积环境利于煤层发育,煤层主要发育于断陷双陡坡带之间与断陷中、东部的火山喷发的填平补齐效应形成的浅水区,形成了“填平补齐成煤模式”。此外,区内发育的大面积巨厚泥岩顶板与封闭断层使得煤层气得以富集保存。(3)王府断陷Ⅰ类有利区主要发育在断陷中部,煤层厚度大于5 m,断层断距<50 m,盖层厚度>80 m,气测全烃值>15%,具有较大勘探开发潜力;Ⅱ、Ⅲ类有利区主要发育在断陷的北部和南部,煤层厚度一般<5 m,盖层厚度<80 m,气测全烃值<15%,断层封闭性弱或不封闭,盖层厚度差异大,勘探开发风险较大。

     

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 m³/t,平均7.29 m³/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 m³/t,平均2.08 m³/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。     

沁水盆地郑庄区块北部煤层气直井低产原因及高效开发技术

为了实现沁水盆地南部中深部煤层气高效开发,以郑庄北−沁南西区块为研究对象,基于参数井取心分析测试、注入/压降测试、地应力循环测试结果和大量动静态数据,通过与浅部对比,阐述了中深部煤储层特征,分析了从浅部到中深部煤层直井压裂和水平井分段压裂两种开发技术的改进,进而提出了中深部煤层气主体开发技术。结果表明,郑庄北−沁南西区块3号煤平均埋深1 200 m左右,为中深部煤层气储层。随着埋深增加,研究区含气量和吸附时间均先增加后降低,含气量和吸附时间峰值分别位于埋深1 100~1 200 m和800~1 000 m;随着埋深增加,研究区地应力场类型发生了2次转换,埋深小于600 m时,为逆断层型地应力场类型,水力压裂易形成水平缝,利于造长缝;埋深大于1 000 m时为走滑断层型地应力场类型,水力压裂易形成垂直缝,裂缝延伸较短;埋深为600~1 000 m时,地应力场由逆断层型向走滑断层型转换阶段,水力压裂形成的裂缝系统较为复杂。与浅层相比,中深部储层含气量、解吸效率和应力场发生明显转变。随着埋深增加,无论是直井(定向井)还是水平井,均应采用更大的压裂规模才能获得较好的效果。对于直井,埋深大于800 m后,压裂液量达到1 500 m³以上、排量12~15 m³/min以上、砂比10%~14%以上,单井日产气量可以达到1 000 m³以上;对于水平井,埋深大于800 m后,压裂段间距控制在70~90 m以下,单段液量、砂量分别达到2 000、150 m³以上,排量达到15 m³/min以上开发效果较好,单井产量突破18 000 m³。随着埋深增加,水平井开发方式明显优于直井,以二开全通径水平井井型结构、优质层段识别技术和大规模、大排量缝网压裂为核心的水平井开发方式是适用于沁水盆地南部中深部煤层气高效开发的主体工艺技术。

     

断层流体锶、碳、氧同位素示踪评价断层垂向封闭性--以焦石坝背斜带为例

锶同位素不易分馏、年代可对比的特性决定其能够作为有效的断层流体示踪指标。氧同位素能反映温度、流体等因素,碳同位素能反映有机质的影响,是锶同位素的有力补充。利用流体示踪图可以判断断层不同部位开启的期次与可能联通范围。针对四川盆地焦石坝背斜带周缘的断层,利用脉体锶、碳、氧同位素开展断层垂向封闭性评价。评价结果表明:焦石坝地区志留系以下地层联通,存在一期深部壳源富锶流体,志留系下部的流体未通过断层向上运移。该地区后期至少经过两期构造运动,针对志留系龙马溪组页岩气,焦石坝背斜带周边不同断层的垂向封闭性具有明显差异。从平面上看,方斗山断裂带中部、大耳山断裂带南部、乌江断裂带南部断层垂向封闭性差;大耳山断裂带北部、乌江断裂带北部、天台场断裂带南部断层垂向封闭性中等;方斗山断裂带北部、南部、天台场断裂带北部垂向封闭性好。     

雅布赖盆地构造演化与油气聚集

雅布赖含油气盆地位于中国西部河西走廊地区北部, 处于华北克拉通阿尔善地块中南部过渡带, 属北祁连构造带, 中生代为走滑拉分盆地, 新生代为挤压冲断坳陷盆地.燕山早期, 形成东西向雅布赖拉张断陷, 主控断裂为北大山正断层, 沉积中心位于盆地南部; 燕山中期, 碰撞造山作用致使盆地北部急剧抬升, 北部中-下侏罗统地层遭受强烈剥蚀; 燕山晚期, 阿拉善地块及其北部地区处于伸展构造环境, 雅布赖山前产生东西向正断层, 急剧活动, 快速沉降, 形成了北东向展布的新的拉张断陷盆地.喜马拉雅期, 在挤压走滑作用下, 雅布赖盆地南部形成北西向南倾逆冲的推覆构造, 致使北大山正断层发生错断瓦解, 最终形成"东隆西坳, 南断北超"的挤压坳陷构造格局.雅布赖盆地主体沉积凹陷具有较强分割性, 沉降凹陷分布于南部, 最大沉积岩厚度为5 400 m; 凹陷内侏罗系最为发育, 中侏罗统新河组、青土井组暗色泥岩、煤岩为烃源岩, 砂岩为储集层, 新河组泥岩互层作盖层, 构成盆地内最主要的含油气组合.由于雅布赖盆地特定的早期深埋, 晚期抬升破坏构造格局, 造就侏罗系砂岩储层早期强烈压实致密, 侏罗系煤系烃源岩成熟较晚, 构造发育期与烃源岩排烃期不匹配, 生成油气主要表现为近源成藏与层内滞留, 形成源内自生自储, 致密油应是主要勘探对象.     

渤海海域埕岛低凸起东部南区新生代断裂系统及油气分布的控制作用

埕岛低凸起东部南区新生代受控于伸展与走滑作用,断裂构造复杂,传统认为中深层北东向与近东西向断层属于同期同沉积断层。针对这一观点及引起的问题,利用钻井和地震资料,运用构造地质理论解析断裂系统。研究区主要发育正断层、走滑正断层两种类型,断开层位有基底—东营组、平原组—东营组、平原组—基底三种情况,现今断裂以东营组与馆陶组之间的区域不整合面为时限划分为两期断裂系统。早期断裂主要切开基底—东下段,属于同沉积断层;晚期断裂主要切开平原组—东营组,可断达基底,其发育受早期断裂制约。北东向与近东西向断层分别属于早晚两期断裂系统,对油气分布各起关键性控制作用:先期基底升降引起的伸展作用形成北东向断层,控制洼槽地貌与深水重力流沉积环境,发育了连片的层状砂质碎屑流;后期郯庐断裂右行走滑派生了近东西向雁列断层,断层面既充当储层上倾方向的遮挡条件,又在东西向挤压时封闭性变差而变成油气垂向运移通道,断层及断层作用控制了圈闭分布与油气聚集的有序性,自东向西,圈闭及油水界面依次升高且充满度变小,呈全充满、欠充满、半充满等状态。断裂系统研究将地质体置于一定的构造应力场中,分析断层组合的空间排列和交切关系以及断层的力学机制和位移特征等,探究时空演化对油气分布的控制作用。断裂系统研究方法在构造作用叠合区具有适宜性,对该区及类似地区的勘探开发具有现实意义。     

岩体结构对含煤岩系变形的控制作用

含煤岩系变形规律的研究,对煤炭资源评价和开采、煤矿瓦斯灾害预测、煤层气的可开发性评价具有指导意义。基于含煤岩系的岩体结构是控制其变形的基础因素这一前提,以岩体力学和分形几何学基本理论为指导,提出取决于岩石杨氏模量和泊松比的岩体强度因子和取决于岩层厚度的分形维数两个参数,以断层发育的安阳双全井田、褶皱发育的沁水盆地煤层气开发区及滑动构造发育的荥巩谷山井田为例,系统探讨了岩体结构对含煤岩系变形的控制作用。研究表明,低强度因子和厚层岩层较多的分形维数低值区,含煤岩系以韧性变形为主,多形成褶皱,煤体变形程度深,为瓦斯灾害严重区和煤层气难以开发区;高强度因子和厚层岩层较少的分形维数高值区,含煤岩系以脆性变形为主,多发育断层,构造煤难以区域展布,只分布在断层附近。可见含煤岩系变形不仅与岩体强度有关,而且受岩层厚度的控制。统计层段内刚性岩层的存在增加了岩体强度,岩层复杂程度的增加同样提高了岩体强度。岩体力学和分形几何学的引入,为煤岩体变形行为和程度的描述和预测提供了一种新途径。     

吐哈盆地中下侏罗统煤成烃的形成与富集规律

吐哈盆地中下侏罗统水西沟群是一套厚达２０００ｍ的河沼－湖沼相煤系地层,其中的煤岩及暗色泥岩是已发现油气藏的主要源岩。形成于燕山期的古构造控制了油气富集,纵向上油气主要在中侏罗统聚集成藏。油气以垂向运移及短距离侧向运移为主,断裂控制了油气运、聚、保、散。多种构造样式与砂体交互配置,形成多种油气藏类型,构成复式油气聚集带     

鸡西盆地煤层气控气地质特征及有利区分布

为评价煤层气资源开发潜力,对鸡西盆地煤岩的煤质、显微组分、显微裂隙、等温吸附及压汞孔隙结构进行了分析测试,结合钻井资料、瓦斯解吸、瓦斯涌出量及煤与瓦斯突出的资料,研究了该区的煤储层地质及储层物性特征,并分析了煤层气资源的控气地质控制因素--构造、水文及顶底板封盖性。平麻逆冲断裂带及其附近的挤压揉皱构造有利于煤层气赋存,敦密断裂为导气断裂,不利于煤层气富集。水文控气主要分为3类：水力运移逸散控气作用、水力封闭控气作用及水力封堵控气作用,其对煤层气的富集控制作用迥异。顶盖板封盖性研究表明,穆棱组上部巨厚泥岩对煤层气有着良好的封闭性。基于GIS的多层次模糊数学评价方法计算了鸡西盆地城子河组的煤层气资源量,预测了煤层气有利区分布。结果表明, 鸡西盆地城子河组的煤层气资源总量为1 334.52×10⁸ m³,平均资源丰度为0.42×10⁸ m³/km2。鸡西盆地北部坳陷的麻山矿-鸡西-东海-黑台一线,以及南部坳陷的中心地带,是煤层气勘探开发的最有利区域。     

塔里木盆地基底卷入扭压构造与巴楚隆起的形成

在板块斜向碰撞中,与走滑断层相伴生的隆升是弯曲挤压的必然结果。印度板块与欧亚板块的斜向碰撞使得塔里木盆地边界和内部发育的基底卷入构造大多表现出逆冲与走滑断裂的双重特征。本文通过地震、钻井和构造几何学、地面资料约束研究表明,巴楚隆起两侧的阿恰-吐木休克和色力布亚-玛扎塔格断裂是由基底卷入构造和扭压构造复合而成的基底卷入扭压构造。这种构造样式的组合包括3个部分,即两端的基底走滑断裂和中段的基底卷入逆冲断裂。巴楚隆起的形成主要与阿恰-吐木休克断裂的基底卷入扭压构造活动有关。巴楚隆起的形成过程具有“跷跷板”特点,可分两个阶段:巴楚隆起前石炭纪沿南缘的玛扎塔格断裂抬升,地层最大剥蚀厚度至少530m;前古近纪,主要剥蚀区沿吐木休克断裂以南展布,推测最大剥蚀厚度超过1100m。巴楚隆起南段的主变形期是在前石炭纪完成的,地层缩短量约占55%;北段推迟到前古近纪,缩短量占55%;而中段的地层缩短量一直在逐步增强,前上新世达到最大,占52%。     

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\     

百色盆地油气运聚特征分析

根据油源对比、原油特征及其在纵横向上的分布特点、地层压力和流体包裹体等资料,综合利用各项油气运移特征参数,对油气二次运移特征进行分析,总结油气聚集规律,对油气运聚的有利区带进行预测。     

河南省太行山东麓深部晚古生代层序地层及其含气系统划分

为了开展河南省太行山东麓深部晚生代的厚层暗色泥岩和煤层方面的系统研究。本文以晚古生代地层为研究对象,运用沉积学和层序地层学的方法,对研究区的上古生界太原组、山西组和下石盒子组进行精细地层对比及沉积相划分。研究结果显示：共识别出5种岩石类型和16种岩相类型,5种沉积相、10种沉积亚相类型,并识别出3种层序界面,2种关键性体系域界面,划分了10个三级层序及对应的体系域;由此建立该地区煤系地层层序地层格架,恢复等时地层格架内的岩相古地理特征,分析其沉积演化史,并建立了两种典型的沉积模式。在此基础上,结合气测录井资料,在层序地层格架内对隔水阻气层位和含气系统进行了识别和划分,揭示了煤层含气量的垂向分布特征和层序结构对含气系统的封闭性特征,完成了晚古生代煤系地层的含气系统划分,其中I类含气系统2个,位于太原组层序2和山西组层序4中。     

沁水盆地南部郑庄区块15号煤与3号煤储层物性及产气差异研究

随着煤层气勘探开发的深入,同一区域不同层系开发差异逐步呈现,深化储层认识对开发策略的制定显得尤为重要,以沁水盆地南部郑庄区块为例,以往重点关注主力层3号煤资源,根据区块增产需求,需要逐步多层系开采。本研究重点剖析15号煤层气资源,采取与开发较为成熟的3号煤层气资源对比分析的方法,得出储层差异和分区差异,并推测其成因机制,指导针对性开发策略的制定。通过钻井岩心描述及镜下观察,结合分析化验、地震勘探、测井及生产等资料,对比研究了郑庄区块15号煤层与3号煤层在煤厚、物性和含气性等方面的差异。结果表明:与3号煤层相比,15号煤层厚度较薄,且平面分布不稳定,存在局部分叉现象;总体上,15号煤层含气量与3号煤层相当,一般为10~29 m3/t,但在区块内部呈现出具有一定规律的分区差异;15号煤层的吸附时间较3号煤层明显缩短,表明其较为有利的开发潜力。研究认为,沉积环境差异和构造影响程度不同是导致两套煤储层物性和含气性差异的主要原因,太原组障壁海相沉积环境水体变化大导致15号煤层沉积厚度平面变化大,强还原沉积环境造成15号煤层镜质组分含量较高;相比于3号煤层,局部地段太原组15号煤层受基底构造、断层、褶皱等地质构造影响更为明显。根据煤储层参数特征,将15号煤有利区划分为三类,指出开发“甜点区”;试采结果表明,I类区15号煤层套管压裂水平井日产气量突破10 000 m3,3号、15号煤层直井合采较单采3号煤层产量翻番;Ⅱ类区15号煤层套管压裂水平井获得高产,为区域增产、规模扩建起到技术支撑作用。      

贵州省织金区块岩脚向斜煤层气富集高产规律研究

针对南方煤层层数多、单层薄,构造复杂,糜棱煤发育,选区评价难度大等问题,利用织金区块勘探成果及分析化验数据,开展了多煤层煤层气成藏条件研究。结果表明,南方多煤层煤层气具有“沉积控储,保存控气,地应力、煤体结构控产”四元富集高产规律。沉积控制煤层厚度、层数、煤岩煤质等,决定了煤层气资源基础,潮坪沼泽控制下的煤层分布稳定,连续性好,灰分小于20%,镜质组体积分数大于80%。构造、水文地质联合控制煤层含气性,呈现出向斜核部富气特征,珠藏次向斜翼部往核部方向,随着埋深增大,氯根质量浓度及储层压力逐渐增大,含气量由8 m³/t逐渐增大到28 m³/t。构造作用影响煤体结构、地应力大小及现今地应力状态,进而影响压裂改造效果、渗流条件,直接影响煤层气井产能,研究区NE向与NW向构造分属不同形变区,北西向构造珠藏、阿弓、三塘次向斜较北西向构造比德、水公河次向斜形成时间晚,构造作用相对弱,现今地应力小于20 MPa,煤体结构主要为原生结构煤或碎裂煤,且水平应力大于垂向应力,压裂缝以水平缝为主,利于裂缝在煤储层中延伸,煤层气开发条件更有利。通过富集高产规律研究,认为南方多煤层资源基础较好,构造及其对地应力、煤体结构的影响是多煤层选区评价的关键因素,岩脚向斜珠藏–阿弓–三塘次向斜为煤层气开发有利区。区域上,远离威宁—紫云断裂的NE向含煤向斜是南方多煤层煤层气勘探的重点方向。     

沁水盆地寿阳区块和柿庄区块煤层气开发条件对比

基于沁水盆地寿阳和柿庄区块的地质和排采资料,从主采煤储层的资源性、储层流体可动性、压裂工程条件开展2个区块的对比分析,讨论寿阳区块煤层气开发的关键问题,提出下一步开发对策。结果表明：柿庄区块各煤层的资源性和流体可动性较好,具备单层排采的条件,而寿阳区块主力煤层的累计资源丰度高达1.57×10⁸ m³/km²,解吸潜力大,3套煤层的有效解吸量均为9 m³/t左右,流体可动性强,渗透率平均7.57×10^-3 μm²,吸附时间大于15 d,具备多层合采的条件;与柿庄区块相比,寿阳区块煤系中砂体发育广泛,煤系外源水供给能力更强,且实际压裂规模更大,断裂和压裂缝沟通含水层造成煤层气井高产水的风险更大。建议寿阳区块坚持以合层排采为主,在井层优选时,首先应规避断裂,其次应考虑目标煤层顶底板的岩性组合,同时要注意优化和控制压裂规模。     

南海北部陆坡区神狐海域构造特征及对水合物的控制

通过对南海北部陆坡区神狐海域高精度2D和3D地震资料的精细解释,在研究区共识别出4种构造类型,分别为气烟囱(流体底辟)、区域大尺度断层、深水扇中的正断层和滑移体中的滑脱断层。气烟囱具有直立的通道形态,其内部结构可划分为杂乱反射带、模糊反射带和顶部强振幅区域。大尺度断层位于水合物钻探区的西北部和东北部,断层规模大,对深部地层表现出明显的控制作用。深水扇中的正断层广泛发育于上新世的深水扇中,特别是在水合物钻探区西部进积特征明显的深水扇中,正断层的数量更多。滑移体中的滑脱断层在神狐海域的第四纪地层中非常常见,在剖面上呈雁列式分布。研究结果表明,大尺度断层由于和水合物钻探区的距离较远,对于水合物的成藏可能不起控制作用。气烟囱和规模小数量多的断裂体系为含气流体的运移提供了垂向和侧向的输送通道,构成了水合物的流体运移体系。当富含甲烷气体的流体通过这些垂向-侧向的运移通道时,在合适的温压条件下,被适于水合物聚集的沉积体所捕获,就有可能形成水合物。水合物钻探区内东西部构造特征的差异,使得研究区内形成了不同的流体运移体系,这可能是控制钻探区水合物不均匀性分布的一个关键因素。     

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。     

Coalbed Methane Enrichment Regularity and Major Control Factors in the Xishanyao Formation in the Western Part of the Southern Junggar Basin

There are abundant coal and coalbed methane(CBM)resources in the Xishanyao Formation in the western region of the southern Junggar Basin,and the prospects for CBM exploration and development are promising.To promote the exploration and development of the CBM resources of the Xishanyao Formation in this area,we studied previous coalfield survey data and CBM geological exploration data.Then,we analyzed the relationships between the gas content and methane concentration vs.coal seam thickness,burial depth,coal reservoir physical characteristics,hydrogeological conditions,and roof and floor lithology.In addition,we briefly discuss the main factors influencing CBM accumulation.First,we found that the coal strata of the Xishanyao Formation in the study area are relatively simple in structure,and the coal seam has a large thickness and burial depth,as well as moderately good roof and floor conditions.The hydrogeological conditions and coal reservoir physical characteristics are also conducive to the enrichment and a high yield of CBM.We believe that the preservation of CBM resources in the study area is mainly controlled by the structure,burial depth,and hydrogeological conditions.Furthermore,on the basis of the above results,the coal seam of the Xishanyao Formation in the synclinal shaft and buried at depths of 700-1000 m should be the first considered for development.     

济阳坳陷石炭二叠系埋藏条件及煤型气源岩分布特征

山东地区经历了多次构造运动,含煤地层遭受严重破坏,因此各地煤系保存程度差异较大。济阳坳陷是石炭—二叠系的深陷区,但济阳坳陷构造十分复杂,煤系保存于坳陷中的一些次级凹陷中。石炭二叠系的埋深多在30 0 0~5 0 0 0m范围内,次级凹陷局部出现较大的埋深变化,最大埋深可达上万米,最小埋深仅在千米左右。煤型气源岩主要为煤层和暗色泥质岩。泥质岩最厚为5 5 5.5m (惠民凹陷),煤层最厚4 0.5m (车镇凹陷),泥岩、煤层厚度分布与残留厚度的变化趋势大体一致。研究表明,济阳坳陷石炭二叠系煤层属较好的烃源岩,泥岩整体上为差—中等烃源岩,局部发育有好的烃源岩。