深部煤层气井合理排采制度优化设计研究 ——以鄂尔多斯盆地东缘神府区块为例

近几年,我国深部煤层气开发取得重大突破,初期产量平均可达万方每天,但产量递减较快,排采制度有待优化。为保障深部煤层气长期稳定生产,提高最终可采储量,亟需开展合理排采制度优化设计研究。本研究以鄂尔多斯盆地东缘神府区块深部煤层气藏为例,根据区块19口井的历史拟合与预测结果,确定了深部煤层气井产能评价指标,分析各参数与产能评价指标之间的相关性,给出产能高、中、低三类井的识别图版;提出多目标排采制度优化设计方法,制定神府区块高、中、低产井的合理排采制度模板,并将三类井排采制度模板应用于新井。研究表明：第二年平均日产气量包含了气井短期和较长一段时间内产能的变化,可作为深部煤层气井产能评价指标。煤储层厚度、煤储层温度、原始煤储层压力、临界解吸压力、Langmuir压力、煤储层渗透率、供给半径、裂缝半长、煤粉伤害临界流速9个参数与第二年平均日产气量呈正相关关系,而孔隙压缩系数、裂缝应力敏感系数和煤粉渗透率伤害率3个参数与第二年平均日产气量呈负相关关系。根据临界解吸压力与渗透率参数交汇图可有效判别高、中、低产井;高、中、低产井分别具有各自的最优排采制度,排采速度不是越快越好,尤其低产井受煤粉影响十分显著,建议缓慢排采。研究成果可为神府区块深部煤层气新井井位优选、排采制度制定提供依据,为深部煤层气长期稳定高效开发奠定基础。     

鄂尔多斯盆地东缘晚古生代含煤岩系沉积体系和聚煤作用的时空演化

鄂尔多斯盆地东缘晚古生代含煤岩系包括本溪组、晋祠组、太原组和山西组,依据海相层的发育和沉积物粒度变化,自下而上可划分为10个区域上稳定的旋回。这些旋回属它旋回成因,主要受控于区域性海平面的变化。第Ⅰ～Ⅲ旋回为本溪组和晋祠组,其沉积时开阔的海域位于研究区的北、中部,海水由东或北东方向侵入。研究区南部存在的古中条隆起使这两组的地层厚度自北向南减小,古地形向北倾。第Ⅳ～Ⅷ为海侵—海退旋回(太原组和山西组下段)开阔海域位于研究区南、中部,各期海相层由南、中部的灰岩向北变为泥灰岩、泥岩,在研究区北部最终尖灭。海水是从南东方向侵入的。各期海退碎屑沉积物由北部的河流沉积体系向南变为三角洲沉积体系,在南部为潮坪—潮道或沙坝体系,古海岸线逐渐南移。聚煤中心位于各期古岸线的附近或前方,并随时间的推移而向南移。     

鄂尔多斯盆地北部晚古生代物源区分析及其地质意义

从构造演化、古地理变迁、源区母岩性质、陆源碎屑组分标型特征等方面对鄂尔多斯盆地北部晚古生代物源区进行研究发现：区域上的南北隆起、中部坳陷的古地理格局决定了晚古生代鄂尔多斯盆地北部物源主要来自于北缘的阴山古陆，二叠纪呈NNE向自北而南展布的河流三角洲及古流向，反映出陆源碎屑物质主要来自北部古陆，鄂尔多斯盆地内部及其北部的结晶基底以太古界和元古界地层为主，在盆地北部基岩分布及类型具有明显的分区特征并导致了东西部地区砂岩储集体岩性的差异，物源与有利储层的发育密切相关。     

鄂尔多斯盆地晚古生代沉积岩源区构造背景及物源分析

鄂尔多斯盆地周缘物源均来自上地壳,以长英质岩石为主,主要为太古宇、元古宇的各类变火山-沉积岩组成的古老变质岩系,同时具有一定量的花岗岩和碱性玄武岩的混合,但物源成分及南北源区构造背景有所差异。在常量元素及稀土元素组成上,盆地南北物源区的沉积岩在地区及层位之间存在差异,且该变化符合大洋岛弧→大陆岛弧→活动大陆边缘→被动大陆边缘常量元素、稀土元素以及负Eu异常的变化趋势。常量元素变化分析表明盆地北部物源主要来自板块俯冲碰撞地带,与被动大陆边缘环境和活动大陆边缘环境相关,少数为与活动大陆边缘相关的岛弧构造环境有关,到晚古生代中晚期才逐渐与被动大陆边缘环境和活动大陆边缘环境相关。稀土元素对比分析表明,盆地北部物源与太古宙、元古宙的花岗片麻岩、闪长片麻岩、二长花岗岩、变余岩屑砂岩及千枚岩具有亲源性;而盆地南部早—中二叠世长期受被动大陆边缘物源影响,具有高SiO2,低Na2O的特征,这与太古宙—元古宙的太华群、秦岭群、宽坪群等岩系的高SiO2含量,K2O/Na2O>1的特征一致,到晚古生代后期,逐渐与活动大陆边缘物源相关。北秦岭晚古生代山间盆地具有快速混杂堆积的沉积特点,属于盆地外缘,并与鄂尔多斯盆地呈连续过渡的状况,物源上具有继承关系;盆地晚古生代沉积岩中Gd含量及(Gd/Yb)N比值具有随时间迁移的特征,分析表明北部物源区在太原期处于构造快速活动期,而南部物源从山西期才开始进入快速活动期,这与区域构造演化背景一致,即北部物源区抬升要早于南部。     

鄂尔多斯盆地LFP区块长2段沉积相研究

储层的沉积相研究通常是油气藏勘探开发过程中一项十分重要的任务,它控制着储集砂体的成因类型及宏观分布。在岩芯观察的基础上,结合综合录井资料和野外露头剖面信息,运用沉积学、沉积构造、剖面结构、古生物及测井相等划分沉积相的标志,对研究区内钻井进行单井沉积相划分,对不同钻井之间的沉积相进行综合比对,结果认为LEP区块长2段主要从三角洲前缘高建设的水下分流河道骨架砂体沉积为主。     

鄂尔多斯盆地及周缘地区晚古生代沉积演化

基于笔者多年对鄂尔多斯盆地及周缘地区晚古生代研究成果,结合野外剖面实测、钻井资料分析、地层学与层序地层学、地球化学、年代学等研究结果,从岩性特征、地层厚度、地层接触关系、物源分析、沉积相类型多方面进行对比研究,认为鄂尔多斯盆地及周缘地区上古生界是华北地台的一部分,因此,其沉积充填及沉积演化研究必须置于晚古生代大华北盆地之中。在此研究基础上绘制了晚古生代各组鄂尔多斯盆地及周缘沉积相平面展布图,亮点是向东部和南部进行了扩张,并详述了晚古生代沉积演化过程,为该时期华北地台原始沉积面貌的恢复提供了新的依据。     

鄂尔多斯盆地东缘保德地区上古生界层序地层与沉积相特征

为了揭示鄂尔多斯盆地东缘层序地层与沉积相特征,以层序地层学和沉积学理论为指导,对鄂尔多斯盆地东缘保德扒楼沟剖面及周缘上古生界的层序与体系域界面类型、层序结构、沉积相类型及沉积演化进行研究。依据区域性不整合面、下切谷冲刷面、海侵方向转换面和区域性海退面等层序界面将研究区上古生界划分为7个三级层序,分别对应于本溪组、太原组2段、太原组1段、山西组、下石盒子组、上石盒子组和石千峰组。保德扒楼沟及周缘上古生界剖面发育16种岩石类型和8种岩石组合。区内上古生界发育障壁海岸相、碳酸盐岩台地相、辫状河相和曲流河相。SQ1-SQ3中低位体系域发育风化壳和潮道亚相,海侵体系域发育潮坪亚相和潟湖亚相,高位体系域发育碳酸盐岩台地相、潟湖亚相和潮坪亚相;SQ4-SQ7中低位体系域发育辫状河河床亚相,海侵体系域主要发育曲流河泛滥平原亚相,高位体系域主要发育多期曲流河河床亚相—堤岸亚相—泛滥平原亚相的演化序列。区内上古生界经历了由障壁海岸相和碳酸盐岩台地相向河流相的演化过程,沉积演化主要受物源供给、海平面变化和构造活动的控制。     

华北残留盆地煤层气成藏动力学过程研究——以沁水盆地和鄂尔多斯盆地东缘为例

在系统研究以沁水盆地等为代表的华北残留盆地煤层气地质特征、构造演化史、埋藏史和热史的基础上,运用数值模拟方法定量研究了其主煤层的煤层气成藏演化历程。结果表明,华北残余盆地煤层气成藏演化一般显示出微弱—活跃—散失3个阶段依次出现的总体特征;由于煤层气地质特征和构造演化史、埋藏史以及热史的差异,成藏类型可划分为演化活跃且煤层气高度聚集的活跃型、演化微弱且成藏程度较低的微弱型和两者之间的过渡型3类。其中第一、三类具有较好的含气性,即潜在的煤层气开发前景。     

鄂尔多斯盆地东北缘晚古生代陆表海含煤岩系层序地层研究

通过区域不整合面、沉积体系转换面、构造应力场转换面和水上暴露面等层序界面的识别,对研究区进行层序地层划分,指出鄂尔多斯盆地东北缘晚古生代陆表海含煤岩系发育7个三级层序。在此基础上,认为陆表海层序仍然具有“三元”结构,由低位体系域、海侵体系域和高位体系域组成。在盆地北部发育的多期河道砂岩具有低位体系域的下切谷充填特点——面状充填,如晋祠砂岩、桥头砂岩以及北岔沟砂岩等。煤层在层序格架中的定位与海平面变化的转换时期有关,主要发育在陆表海环境的海侵体系域下部以及陆相环境的高位体系域上部。     

鄂尔多斯盆地晚古生代沉积体系演化与煤成气藏

笔者在研究鄂尔多斯盆地晚古生代沉积体系的基础上,对晚古生代生烃源岩、储集层、盖层形成与展布进行了分析,提出了沉积体系对煤成气藏的控制作用;并认为盆地内部晚古生代煤成气藏是地层封闭的岩性气藏,储集体的分布主要受河流-三角洲沉积体系的控制,特别是山2期和盒9期的河流-三角洲沉积体系的控制,它们是盆内晚古生代煤成气藏的主力气层。     

鄂尔多斯盆地西南部晚古生代早—中期物源分析

鄂尔多斯盆地西南部物源主要为太古界的中—深变质、强烈岩浆活动和混合岩化的复杂变质岩系及下元古界的一套变质火山岩—沉积岩系,在构造上具有稳定与活动的双重性。在不同物源影响区内,轻、重矿物组分特征也明显不同。镇原—庆阳地区的石英主要是棕色变质成因岩石,长石以碱性长石为主,母岩区为祁连—北秦岭造山带的太华群、秦岭群及宽坪群的变质石英砂岩、石英片岩、石英岩、花岗岩或花岗片麻岩等。综合分析,区内有3个不同的物源区,岩屑组成及重矿物组合在南、北物源分布区中明显不同,而且从盒8期青铜峡—固原断裂以西地区开始隆升,西部物源逐渐补给,并伴有火山活动。在REE配分模式上,南或西南物源的与海原地区的差异较大,与陇西古陆的一致,而且此物源的影响区距源区近,砂体厚度大,物性较好,山西组长石溶孔特别发育,并存在次生溶蚀型孔隙发育带,为最有利的勘探目标区。     

鄂尔多斯盆地北部晚古生代储层物源区与高渗带的发育关系

鄂尔多斯盆地是我国重要的富油气盆地之一。近年来上古生界天然气勘探成为天然气勘探的主要目的层系。上古生界储层以大面积分布的低孔、低渗为特征。揭示高渗带的分布特征是寻找天然气富集带的关键因素 ,而高渗储层的发育主要受物源母岩性质和后生成岩作用的控制 ,其中物源区母岩的性质是关键的控制因素。笔者认为剖析鄂尔多斯盆地北部上古生界沉积物源与天然气富集成藏关系及高渗储层的分布具有理论意义和现实意义。陆源碎屑源于物源区的母岩 ,并构成沉积盆地内砂岩的骨架 ,砂岩的储集性能与陆源碎屑成分相关 ,并取决于源区的岩性和风化程…     

尼日尔三角洲高分辨率层序地层及沉积相研究——以尼日利亚M区块为例

本文采用高分辨率层序地层学理论,研究尼日尔三角洲中尼日利亚M区块的层序及沉积特征。选择基准井对全井段的岩屑资料进行细致的观察描述,确定自然伽马、声波等曲线对岩性的响应特征;解释主要钻井的岩性剖面;根据岩性剖面,参照地震剖面中揭示的钻井相对于沉积倾向剖面中所在的位置,选择相应的模型划分不同级别的基准面旋回;通过对钻井基准面旋回的形态、厚度、出现频率等属性特征的分析,进行基准面旋回对比,建立等时的层序格架。研究总结了不同级次旋回界面和旋回类型的识别特征,将研究层段分为9个长期旋回。基于对该区构造、沉积背景、物源供应状况及演化特征,分析了该区三角洲的基本类型、随层序及体系域的时空演化等要素。总结了分流河道、水下分流河道、砂坝等若干骨架沉积微相的旋回组合特征、叠加样式等,为储、盖组合及勘探目标评价提供了的依据。     

鄂尔多斯盆地东缘石西区块上古生界烃源岩地球化学特征及形成环境

石西区块位于鄂尔多斯盆地东缘中部,目前发现区块内致密砂岩气资源丰富,查清其烃源岩发育情况及控制因素对油气勘探具有重要的理论和实践意义。笔者等采集石西区块内的本溪组、太原组和山西组的烃源岩样品,利用Leco CS- 200、Rock- Eval 6、ICP- OES、ICP- MS等手段对其有机地球化学特征和元素地球化学特征进行表征。结果显示,炭质泥岩中总有机碳（TOC）、生烃潜力（游离烃+热解烃,即S1+S2）、氢指数（HI,热解烃×100/总有机碳）的平均值分别为4. 50%、0. 52‰、829. 16‰,煤中总有机碳（TOC）、生烃潜力（S1+S2）、氢指数（HI）的平均值分别为61. 53%、4. 41‰、723. 02‰。V/(V+Ni)、Ni/Co、V/Cr、δU、Sr/Ba、Sr/Cu等值显示优质烃源岩沉积时期为气候温暖湿润,盐度较高的弱氧化—还原环境,从本溪组到山西组沉积过程中,沉积水体的还原性有逐渐减弱的趋势。古生产力指标（NiEF、CuEF）表明山西组古生产力最高,太原组次之,本溪组最低。研究区烃源岩有机质富集主控因素为古氧化还原环境和古盐度,古气候和古生产力水平对烃源岩有机质富集起重要作用。     

鄂尔多斯盆地东缘临兴区块山西组天然裂缝发育特征与定量预测

鉴于裂缝对致密储层的孔渗性改善的重要作用,一直是煤系致密储层评价研究重点。基于岩心裂缝观测及相关实验结果,分析了研究区山西组致密储层裂缝发育特征,构建了三维地质模型,通过应力场反演和岩石破裂准则,预测了山西组储层裂缝发育程度、演化特征与分布规律。结果显示,研究区天然裂缝表现出高倾角、低开度、低密度和多数未充填的特点,裂缝总体有效性较好;基于数值模拟反演与预测,识别出L-90、L-33～L-84北侧、L-23～L-10北、L-20、L-11西～L-72南等井区裂缝相对最为发育,在本区煤系气勘探开发中应优先考虑。     

鄂尔多斯盆地晚古生代古构造*

鄂尔多斯盆地晚古生代基底继承了奥陶纪中部高、东部和西部低及西陡东缓的古构造面貌。利用大量钻井分层数据,绘制了晚古生代各个时期残存地层厚度图,其空间变化反映了鄂尔多斯盆地晚古生代古构造格局特征。结合东西向及南北向地层厚度对比、演化剖面的研究,认为晚古生代鄂尔多斯盆地的沉积在本溪期—太原期主要受中央古隆起的控制,地层空间展布东西分带明显;山西期中央古隆起对沉积作用的控制不是很明显,地层从东西分异逐渐过渡到南北分异,这种沉积格局的转变与古地理演化具有一致性,从而说明了古构造对沉积的控制作用。     

残留盆地沉积相研究方法 ——以济阳坳陷中生代盆地为例

对济阳坳陷中生代沉积特征的综合研究, 初步提出一套改造型残留盆地沉积相研究方法, 强调从野外露头、岩芯、岩屑录井、测井、人工地震和盆地结构6个方面进行沉积相综合研究, 并与研究区周围地层沉积特征、岩芯沉积相识别、沉积相垂向演化、测井相、地震相和沉积体系分布研究相结合。其中最核心的技术是平衡剖面及地震约束下的连井剖面沉积相纵横向研究。研究认为济阳坳陷在中生代由多个时而分割时而相连的湖盆组成, 主要发育冲积扇相、河流相、扇三角洲相、三角洲相、湖泊相及沼泽相。     

喀木斯特区晚古生代沉积相及弧缘盆地演化

新疆北部准噶尔喀木斯特区在晚古生代是一发育在介于大陆—大洋过渡性质地壳为基底的边缘盆地。以下泥盆统和下石炭统为主的上古生界 ,以岛弧造山带为主要物源区的碎屑岩为主要组成岩石 ,碎屑岩主要视粒度差别划分为 A— E五类 ,依组分再分成亚相 ;碳酸盐岩或硅质岩依成分划分为 G相 ;熔岩火山碎屑岩划为 V相。较大范围内两个或两个以上岩相组成斜坡—海底峡谷、海底扇、盆地平原三个相组合。区内岩相特征和沉积相演化综合表明 :下泥盆统由下而上沉积环境从斜坡上部过渡为下部 ,沉积序列为退积型 ;下石炭统沉积环境由外扇—盆地平原 ,中扇下部 ,中扇上部再过渡为中扇下部 ,沉积序列为进积退积型。弧缘盆地演化经历了孕育期、发展期、成熟期和退缩期四个阶段     

盆地砂岩型铀矿探测技术研究——以鄂尔多斯盆地为例

<正>过去对铀矿的勘查主要是利用放射性方法,放射性方法在铀矿找矿历史中发挥了巨大作用,但放射性方法只适用于寻找出露矿或近地表矿,即使只有几英尺土壤盖层或岩石盖层,该方法就无能为力[1]。铀矿勘查的另一种方法是Harshman[2]和Rubin[3]提出的:根据砂岩型铀矿成因模型进行盆地分析进而寻找到有利于砂岩型铀矿形成的有利部位。但根据Riese等[4]的统计这种成因模型分析方法成功率也不高。因此,