沁水盆地榆社武乡区块深部煤层气地质特征研究及可改造性评价

位于沁水盆地中东部的榆社武乡区块,煤层气资源储量丰富,煤层埋深大于1 000m的区域占整个区块的三分之二,高温、高压及低渗的储层特征对煤储层的孔渗性、吸附性以及含气性等地质条件具有极大影响,从而影响到煤层气的后期开发。以榆社武乡区块为研究对象,在对其深部煤储层物性及含气性等地质特征进行深入研究的基础上,划分了研究区深部煤层气可改造性等级;同时,基于研究区改造性等级划分结果,认为优等可改造区采用小井网的定向井组即可实现扩产目的,良好可改造区采用水平井和直井耦合模式可实现扩产目的,而差等可改造区要可实现扩产需采用水平井为主的开发方式,为研究区深部煤层气下一步规模开发提供了地质支撑。     

沁水盆地煤系地层页岩气储层特征及评价

沁水盆地是我国重要的含煤盆地,不仅其煤炭及煤层气资源丰富,在上古生界石炭纪-二叠纪地层中还有大量页岩发育。而目前,针对该地区页岩地层的相关研究极少,该地区页岩气资源是否具有勘探开发潜力有待深入而细致的研究。本文以沁水盆地上古生界石炭系-二叠系海陆交互相页岩储层为研究对象,通过薄片鉴定、X线衍射分析、氩离子抛光扫描电镜分析、核磁共振、氦气吸附等实验方法,研究了富有机质页岩储层有机质含量、类型、成熟度等有机地化特征以及储集空间类型、物性、矿物组成、孔隙结构等储层特征。在此基础上,对研究区页岩储层的勘探开发潜力进行了评价。结果表明：沁水盆地石炭纪-二叠纪富有机质页岩储层中发育形态各异的不同类型孔隙及微裂缝。其中,矿物基质孔十分发育,主要包括有呈片状、三角形及不规则形态的粒间孔和晶间孔等;而有机质孔不发育,呈点状,偶见椭圆型。从孔隙结构上看,孔隙具有较大的比表面积,主要分布在2.84~6.44 m2/g,平均值为4.26 m2/g。平均孔径分布在3.64~10.34 nm,以中孔隙发育为主。从矿物组成来看,各矿物含量比例适中,黏土矿物含量较高,达到57.5%,有利于微孔隙发育和页岩气的吸附;以石英及长石为代表的脆性矿物含量较高,达到41.3%,易于后期压裂造缝。从有机地化特征来看,有机碳含量高,有机质类型以腐泥腐殖型为主,且受中生代异常地温场控制,有机质热成熟度高,有利于页岩气的生成和吸附存储。总体来说,虽然研究区石炭纪-二叠纪页岩储层埋深浅,但有机地化参数、矿物组成、孔隙发育及结构特征都有利于页岩生烃和页岩气储存,具有较大的勘探与开发潜力。     

沁水盆地武乡区块上古生界煤系页岩气储层孔隙特征和孔隙结构

储层孔隙特征和孔隙结构是影响页岩气赋存与储集的重要因素。为评价海陆过渡相高演化煤系页岩储层性质与页岩气储集性能,应用扫描电子显微镜、高压压汞、低温N₂和 CO₂气体吸附、微米CT扫描、核磁共振实验方法,对沁水盆地武乡区块上古生界煤系页岩气储层孔隙微观特征和孔隙结构进行了研究。结果表明,沁水盆地武乡区块上古生界煤系页岩样品中发育多种类型微观孔隙,常见粒间孔、粒内孔和微裂缝,有机质孔几乎不发育;武乡区块煤系页岩气储层样品孔隙总孔容分布在0.021 9~0.073 5 mL/g之间,平均值为0.039 9 mL/g,总比表面积主要分布在11.94~46.83 m²/g之间,平均为29.16 m²/g,其中介孔(2~50 nm)和微孔(<2 nm)是煤系页岩气储集的主要载体。煤系页岩中的高配位数孔隙数量越多,相应的孔容和孔比表面积越大,孔隙连通性越好;在孔隙数量和总孔容相差不大的前提下,山西组煤系页岩储层孔隙结构与连通性比太原组煤系页岩稍好。     

沁水盆地安泽区块煤储层含气性特征及其构造控制

基于安泽地区的二维地震资料、测井数据和完井数据,分析了该地区煤储层含气性特征及构造对含气量的影响,分别从剥蚀量、上覆有效地层厚度、断层三个方面进行研究。结果表明:安泽地区经历印支期、燕山期、喜马拉雅期三个时期构造运动,总剥蚀量为2 200~3 300m。安泽地区剥蚀量西部小、保存条件较好,对应含气量较高。剥蚀量东部大、保存条件较差,对应含气量较低。在构造影响较弱区,煤层含气量随上覆有效地层厚度的增加而逐渐增高。断层的控制范围在500m,距离断层500m以内的地区含气量低于距离断层超过500m的地区。同一条断层下降盘较上升盘有更好的封盖能力,含气量相对高。安泽地区的断层构造样式中地堑、掀斜断块和逆断层是较好的储气环境,而地垒不利于煤层气保存。     

沁水盆地阳泉区块上古生界煤系页岩气储层特征

页岩储层特征是进行页岩气储集能力评价的基础内容。为探究高演化阶段煤系页岩气储层性质和优选有利储层,运用岩石热解、X射线衍射、扫描电子显微镜、高压压汞、低温N₂和CO₂气体吸附多种实验方法,对沁水盆地阳泉区块上古生界煤系页岩岩心样品进行储层特征研究。结果表明：沁水盆地阳泉区块上古生界煤系页岩,有机碳含量较高(TOC平均为4.9%),处于过成熟阶段(R_ran平均为2.32%),黏土矿物质量分数较高(平均为50.0%),具有低孔低渗的特征(孔隙率平均为6.61%,渗透率平均为0.006 3×10^–3μm²),孔隙类型以粒间孔、粒内孔和微裂缝为主,微米–纳米级孔隙为页岩气的赋存提供了储集空间;孔隙总孔容为0.025 5~0.051 7 mL/g,平均0.038 9 mL/g,总比表面积为12.64~40.98 m²/g,平均28.43 m²/g,微孔(<2 nm)、介孔(2~50 nm)的孔容与比表面积呈良好的正相关性,宏孔(>50 nm)孔容与比表面积则相关性不明显,表明微孔和介孔是阳泉区块煤系页岩气储集的主要载体。总体来说,阳泉区块上古生界煤系页岩具有较好的页岩气储集性能,但页岩储层可压裂性较差,影响页岩气的开发。     

煤系气叠置含气系统与天然气成藏特征: 以沁水盆地榆社–武乡示范区为例

为了进一步认识制约煤系气合采的因素,提高煤系合层排采各产层的产气贡献,分别从动力、通道和气源条件出发,分析了煤系气合采的必备因素。基于改变地应力状态提高储层导流能力以及分层改变储层流体压力,满足多层合采动力条件的原理,提出了地面井分层卸压的煤系气合采方式。该方式通过在地面进行定向钻井,在目标储层中进行高压水射流作业,人工创造卸压空间(缝、槽、穴等),改变地应力状态,降低有效应力伤害,增加储层导流通道的数量和开度,提高目标储层压降传递速率。待储层压力降至符合煤系气合采动力条件时进行合层排采,从而提高煤系合采各产气层的产气贡献。相较于常规增产改造措施,此方式能够减少煤系气储层在有效应力作用下的储层伤害,且有助于提高储层压降传递效率,增强煤系气的解吸和扩散,降低多层煤系气合采过程中的层间干扰。在以上研究基础上,认为地面井分层卸压的合采方式主要适用于储层地应力大、产层间距小的煤系气储层,且有望在薄互层煤系气储层增产改造及层间干扰严重的叠合共生煤系储层开发领域进行应用推广。

     

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。      

沁水盆地石炭系-二叠系页岩气资源潜力评价

山西省沁水盆地石炭-二叠系含煤地层中暗色泥页岩广泛发育,通过整理以往钻孔资料、野外地质露头踏勘、钻孔岩心样品分析测试,分四个层段系统研究了沁水盆地页岩气储层的空间发育、有机地化及储层物性特征。结果表明:石炭-二叠系在研究区全区发育良好,具有厚度大、埋藏适中、有机质丰度高(TOC1.5%)、热演化程度高(Ro平均为2.33%)、脆性矿物含量较高(平均34.5%)、含气性较好(平均0.90 m3/t)等特点,具备页岩气聚集成藏的有利地质条件,尤其是所划分的第Ⅱ层段大部分区域泥页岩厚度大于30 m,TOC含量分布均匀,页岩气富集特征最好。在此基础上,优选了沁水盆地石炭-二叠系页岩气有利区块,有利区潜在资源量达2.14×1012m3。     

沁南-夏店区块煤储层等温吸附特征及含气量预测

煤的吸附能力是决定煤层含气量大小和煤层气开发潜力的重要储层参数。通过对沁南-夏店区块二叠系山西组3号煤层72个煤样进行等温吸附实验,剖析了3号煤层煤的吸附性能,建立了基于Langmuir方程的煤层含气量预测方法,揭示了研究区3号煤层煤的吸附性能及含气量分布。研究结果表明,沁南-夏店区块3号煤层主要为贫煤和无烟煤,煤的空气干燥基Langmuir体积为18.15~34.75 m³/t,平均29.36 m³/t;Langmuir压力为1.47~2.71 MPa,平均2.03 MPa;煤储层压力梯度0.11~1.06 MPa/hm,平均0.49 MPa/hm,煤储层压力随着煤层埋藏深度的增加而增高;煤层含气饱和度整体呈欠饱和状态。通过预测模型预测研究区3号煤层含气量2.87~24.63 m³/t,平均13.78 m³/t,且随着埋藏深度的增加而增高,其含气量相对沁水盆地南部偏低。煤储层含气量分布主要受控于本区煤层生气、储气和保存等因素。     

山西沁水盆地某煤层气区块储层特征及敏感性评价

与常规油气储层相比,煤层气储层往往具有低孔、低渗、低压、吸附性强以及裂隙发育等特点,在勘探开发过程中容易造成比较严重的储层损害。因此研究煤层气储层特征及敏感性,找出储层潜在损害因素,对预防储层损害具有十分重要的意义。以沁水盆地某煤层气区块为研究对象,采用X射线衍射、压汞实验以及测井资料分析等手段对储层特征进行了研究,结果表明,目标区块煤储层显微组分以镜质组为主,惰质组含量较少,不含壳质组;黏土矿物含量在7.5%左右,以蒙脱石为主;储层孔隙度、渗透率以及孔隙直径均较小,物性较差。储层敏感性实验评价结果表明,速敏损害程度为中等偏强,水敏损害程度为强,碱敏损害程度为弱,酸敏损害程度为中等偏弱至中等偏强,应力敏损害程度为强。基于以上研究结果,开发出了适合目标区块煤储层的钻井液体系和压裂液体系,均具有良好的储层保护性能,能够满足煤层气储层钻井和压裂施工的需要。     

沁水盆地武乡地区煤系泥页岩储层特征及勘探建议——以山西武乡地区ZK-42井为例

我国沁水盆地发育多套富有机质泥页岩,是煤系气勘探的有利目标层系。以山西武乡地区ZK-42井钻遇泥页岩为研究对象,利用X射线衍射、扫描电镜、总有机碳含量测试、泥页岩含气量测定等测试方法,系统研究了太原组泥页岩的空间展布、矿物组成和储层物性特征,评价了煤系泥页岩勘探潜力。结果表明：(1)矿物组分以黏土矿物和石英为主,黏土矿物质量分数平均为52.8%,主要为伊/蒙混层,石英质量分数平均为26.2%。(2)有机质类型属于Ⅲ型干酪根,具有较强的生气潜力;有机质丰度TOC含量为1.9%～4.8%,平均为2.84%;R_o为1.9%～2.9%,平均为2.48%,处于过成熟干气阶段,该区有机质整体成熟度较高。(3)储层物性特征,泥页岩储层孔隙度总体较低,平均为4.34%;渗透率为0.000 123 96～0.009 361 3mD,平均为0.003 935mD;泥页岩实测总含气量较小,为0.35～0.60m³/t,平均为0.47m³/t。(4)本区煤系气勘探建议以太原组15^#煤层为主,泥页岩可作为辅助气源补充,采用煤...     

比德-三塘盆地比德区块煤储层特征及有利勘探区评价

基于比德-三塘盆地比德区块煤炭地质勘查及煤层气井取得的地质成果,对煤储层特征及有利区进行了研究。分析认为:该区块煤层厚度总体呈西北薄、东南厚的特点,且主力煤层厚度较大,平均为7.0m;煤的宏观煤岩类型多为半暗煤,其次为半亮煤,显微组分以镜质组为主,平均为67.11%;煤储层孔喉均一性较好,渗透率较高,有利于煤层气的渗流;主力煤层VL平均为26.4 cm3/t,煤岩的吸附能力较强,煤层含气潜力较大。综合分析并根据煤层厚度和埋深初步圈定了煤层气有利勘探区。     

沁水盆地煤系页岩气成藏模式分析

本次研究分析了石炭纪-二叠纪海陆过渡相泥页岩测试数据和地质资料,依据海陆过渡相泥页岩地球化学、储层物性、含气性等特征,探讨了海陆过渡相页岩气的成藏模式。在生气模式方面,海陆过渡相页岩气以自生为主,他生为辅,煤层作为补充气源,热演化进程方面要求低于海相泥页岩;在储气模式方面,海陆过渡相泥页岩储层更加致密,孔隙度更小,对游离气的存储能力相对较差;在吸附气存储方面,储层的最大吸附量受控于泥页岩有机质丰度;在保存模式方面,页岩气保存受泥页岩厚度、构造埋藏史、基本构造形态等多种因素的控制,且任一种不利控制因素可能破坏页岩气藏。     

沁水盆地晋中地区构造特征及圈闭评价

在构造演化、井震结合、二维地震资料精细解释的基础上,分析沁水盆地晋中区块断裂特征。通过工区断裂分布及组合、构造背景及演化,确定主干断层,将晋中区块划分为晋中断陷、太谷斜坡、太谷凸起、榆社斜坡、武乡凹陷五个构造单元。编制并研究构造图,分析圈闭要素。综合研究后认为,工区内成藏的有利区带在榆社斜坡构造带上,为盆地后续的勘探开发工作提供借鉴。     

山西省临汾-洪洞区块煤系非常规天然气成藏特征

临汾-洪洞区块位于山西省霍西煤田南部,石炭二叠系煤系总体上埋深在2 000m以深,非常具有煤系非常规天然气成藏的可能性。通过对研究区最新勘查成果的分析,依据泥页岩、煤层、致密砂岩层地球化学、储层物性、含气性等数据分析了研究区煤系非常规天然气的赋存特征。研究表明煤及富有机质泥页岩为非常规天然气系统的烃源岩,二者有机质处于高-过成熟度阶段;致密砂岩的孔隙度最大,煤层其次,页岩孔隙度最小;在含气性方面,泥页岩含气量平均为1. 17m~3/t,煤层含气量为8. 50m~3/t,上石盒子组底部近200m砂岩层均显示出了较好的气测值,表明该地区煤系非常规天然气有较大的成藏潜力。     

沁水盆地东缘洪水地区15号煤层储层特征研究

洪水地区位于沁水盆地东缘中部,15号煤层是该区主要的可采煤层之一,根据区内煤层气参数井测试数据、试井资料及煤炭地质勘查资料,对15号煤层储层特征进行了研究。结果显示：研究区15号煤层为高变质程度的贫煤,煤储层渗透率在0．047～0．1lmD,属低渗透率煤层,储层压力梯度为0．402～0．965MPa／lOOm,平均为0．672MPa／100m,属于欠压地层,煤层含气量为9．02—20．67m3／t,平均16．18m。／t,含气量较高。整体来看,研究区属于低渗透、低储层压力梯度和临储比,高含气量的煤层气富集区。     

山西沁水盆地热史演化特征

沁水盆地是华北克拉通内的构造盆地,是天然气勘探的潜在重要区域,盆地的热史研究是天然气储层评价的重要基础。重点应用磷灰石裂变径迹的分析与模拟,配合镜质体反射率的分析与模拟以及区域构造地质背景分析,恢复了沁水盆地的古地温梯度和地热演化模型:早古生代地温梯度稳定,为3℃/100 m,晚二叠世至三叠纪地温梯度较前期略有降低,约为2.5~3.0℃/100 m;早、中侏罗世地温梯度开始上升,约为3.0~4.0℃/100 m;晚侏罗世—早白垩世地温梯度大幅度上升,为4.5~6.5℃/100 m;晚白垩世至古近纪早、中期为高地温场的延续时期,地温梯度为5.5~6.5℃/100 m;古近纪晚期—新近纪早期地温梯度大幅度降低,从6.0℃/100 m骤降至4.2℃/100 m左右;中新世以来地温场逐渐趋于稳定,地温梯度由4℃/100 m演变到接近现代地温场的3℃/100 m左右。     

太原西山区块煤储层地应力分布特征及评价

地应力是影响煤层气开发的关键参数,为了分析太原西山区块煤储层地应力条件,为煤层气勘探开发提供理论依据,采用水力压裂法测量地应力,统计了太原西山区块35口井煤储层地应力资料,获取二叠系山西组2号煤储层地应力与煤层埋深之间的相关关系,阐明了现今地应力分布特征。结果表明,研究区山西组2号煤层破裂压力梯度、闭合压力梯度和煤储层压力梯度的平均值分别为4.77 MPa/hm、2.82 MPa/hm和0.6 MPa/hm;2号煤层最小水平主应力梯度、最大水平主应力梯度和垂直主应力梯度的平均值分别为2.82 MPa/hm、3.24 MPa/hm和2.7 MPa/hm。主应力均随煤层埋深增加呈线性规律增高。根据最小水平主应力的大小,将研究区划分为低应力区、中应力区、高应力区3个区。     

页岩气储层特征及测井评价方法

为准确分析页岩气储层特征及其测井评价方法,在大量国内外文献调研基础上,综合已有的地质、测井资料,详细分析了页岩气储层的矿物成分、有机质特征、物性特征和储集特征等,提出了从含气页岩识别、页岩生烃潜力评价及含气页岩储集参数评价等三方面开展页岩气测井评价工作。对页岩气储层特征及其测井评价方法进行分析总结,可为页岩气的勘探开发提供技术支持。