煤层甲烷成藏的地质条件及评价预测——以华北石炭纪—二叠纪煤区为例

尽管煤层气藏与常规天然气藏存在诸多重要差异 ,特别是在煤储层的吸附性能及其不均一性等方面 ,但煤层气成藏同样需要良好的封闭保存条件、相对稳定而简单的构造条件、较高的煤层气资源丰度、较高的含气饱和度、十分有利的煤层气藏围岩封闭与合适的水文条件、较高的煤储层渗透率。煤层气藏评价的主要方面包括 :煤层气藏的资源条件、封闭保存条件、煤储层的渗透性。运用煤层气藏的概念与评价方法体系有助于推动煤层气勘探选区的技术进步 ,也有利于在靶区内优化井网的部署     

煤层气藏的封闭及其研究意义——华北石炭—二叠系煤层气藏封闭特征浅析

煤层气是一种以吸附气为主的天然气,其保存与散失的矛盾仍十分突出．毛细封闭、质量浓度差封闭和压力封闭是煤层气藏封闭的主要表现形式．根据这３种不同封闭机理对煤层气藏的作用特点的不同,可以分为以压力封闭和围岩中毛细封闭为主的他封闭型,以毛细封闭和质量浓度差封闭为主的自封闭型,以及３种封闭共同作用的混合封闭型．自封闭型煤层气藏的封闭特征主要取决于煤储层自身的孔裂隙系统发育特征,其含气量通常较高．而他封闭型煤层气藏的含气饱和度受下列因素的制约：（１）连续沉积的围岩岩性及其厚度;（２）相邻煤层气藏中煤层气（或烃）质量浓度的高低;（３）构造条件是否简单稳定;（４）水文地质条件是否稳定;（５）区域不整合界面与煤层气藏之间的垂直距离及其连通状况．煤层气藏的外部封闭按规模可分为３级：第１级封闭是煤系围岩对煤系内若干煤层气藏的封闭;第２级封闭是煤系内其他岩系对某一煤层气藏及其顶底板构成的封闭;第３级封闭是顶底板围岩对某一特定煤层气藏的封闭．煤层气藏封闭条件的优劣是决定煤层气藏保存与高产的关键因素之一,而水文地质条件是影响煤层气藏封闭的关键．认识华北不同地质条件下各煤层气藏封闭特征的差异、寻找封闭条件良好的煤层气藏是今后煤层气勘探     

湘中下石炭统测水组煤层气储层特性研究

从煤岩煤质、含气性、吸附特征、裂隙发育及渗透性等方面对湘中下石炭统测水组煤层气储层(煤储层)特性进行论述。研究表明煤储层为明显的富镜质组煤,随温度、压力的增加吸附量增大。区内煤层最大含气量为41.91m3/t,以新化芦毛江至金竹山一带为中心,包括芦毛江、冷水江、渣渡、金竹山等矿区,高富集区基本呈东西向展布。但受煤阶的影响,煤层内生裂隙发育程度明显低于龙潭组煤层,同时由于煤层煤体结构连通性差以及多起构造运动形成细小的煤粉常充填于构造裂隙中,降低了煤层的渗透性。针对上述煤储层特点,指出加强对具有上封下开裂隙系统以及原生结构煤和碎裂煤整层发育地区的煤层气勘探尤为重要。     

焦作煤田煤层气储气层特征及含气性

焦作煤田的二1煤层厚度稳定,结构简单,且煤层气资源丰富。煤层的孔裂隙、吸附性、含气性、渗透性、储层压力、含气饱和度、储层温度等煤储层特征是煤层气选区评价和勘探开发决策的重要依据之一。通过对煤储层特征和分布规律深入的分析和研究认为:①焦作煤田二1煤层的纳米级孔隙发育,煤层吸附能力较强,且随着埋深的增加,吸附能力增大;②该煤层多数处于低压状态,但随着埋深的增加,储层压力和压力梯度有增大的趋势。③煤层气含量和含气饱和度随埋深的变化呈现相近的变化规律,含气量越大,甲烷(CH4)含量越大,甲烷(CH4)含量由浅至深有增大的趋势。④根据我国渗透率划分标准,该煤层原始煤储层的渗透率多数属于中高渗透率煤层,局部地段属于低渗透煤层。     

煤储层孔隙、裂隙系统研究进展

煤储层孔隙、裂隙系统由孔隙、微裂隙、内生裂隙和外生节理组成。煤相、煤阶、变质作用类型、构造作用和地下流体是影响煤储层孔隙、裂隙系统发育的关键因素。煤岩成分是煤储层孔隙、微裂隙、内生裂隙和外生节理发育的先决条件，而煤相控制煤的组成成分发育特征。煤阶及变质作用类型决定微裂隙和内生裂隙的发育程度。高温低压变质条件下形成的中高变质煤中，微裂隙和内生裂隙最发育。构造作用可以改造煤储层中的孔隙和微裂隙，但通常以影响煤储层中的外生节理发育最为明显。地下流体充填煤储层的孔隙、裂隙系统。其中地下稠性有机流体主要充填微裂隙和部分孔隙。岩浆气液挥发物在改造部分原有孔隙的同时，充填内生裂隙和部分微裂隙。含有无机沉积物的溶液主要充填外生节理和部分内生裂隙。     

河南省下二叠统山西组二1煤煤层气地质特征

从影响煤层气勘探开发的主要因素;煤厚、煤岩组成、煤级、煤体结构、裂隙系统、渗适性吸附／解吸特征和含气量等方面对河南省的主采煤层－－二、煤的煤层 地质学特征进行了详细论述,指出镜质组含量较高、割理比较发育、外生裂隙发育适中的原生结构和碎裂煤渗透性最好,是最有利的储层;外生裂隙发育适中的无烟煤是有利储层;碎粒煤为不利储层;糜棱煤为不可开发储层;临界解吸压力较高、含气量较高的中为煤级煤分布区是煤层气勘探     

煤层气井排采历史地质分析

根据晋城、潞安、焦作、铁法4个矿区25口煤层气生产试验井的排采资料,从煤储层渗透性和含气饱和度、生产压降条件、地下水系统、储层能量系统等方面综合分析研究,将排采曲线归纳为4种具有代表性的类型。认为煤储层渗透率0．5mD以上、临储压力比0．6以上以及含气饱和度80％以上,是获得高产煤层气井的必要储层条件。同时,煤储层和围岩的不同组合。将直接影响煤层气井的生产状况。     

中国煤储层渗透率主控因素和煤层气开发对策

我国煤储层渗透率比美国煤储层渗透率低1~2个数量级,低渗透率是制约我国煤层气勘探开发的主要因素之一,本文系统分析了我国煤储层渗透率的主控因素。研究表明,煤储层的渗透率主要受煤体结构、宏观裂隙以及割理/裂隙系统充填状况和现今地应力等因素的控制,适度构造变形产生的碎裂煤中因宏观裂隙发育导致其渗透率高于原生结构煤的渗透率,但强烈构造变形形成的碎粒煤和糜棱煤则使渗透率降低;割理/裂隙系统矿物充填和高应力不利于渗透率保存。在不同地区,控制煤储层渗透率的关键因素不同,针对性对策是煤层气开发的关键:针对复杂煤体结构,在压裂井层优选时要在煤体结构测井解释的基础上考虑避开糜棱煤;针对我国华北地区石炭—二叠系煤层割理/裂隙普遍以方解石充填为主的煤储层低渗透成因,建议探索和开发酸化压裂一体化储层增透技术;针对高应力和地应力类型在垂向上的转换,在压前搞清应力强度和类型的基础上,控制水力压裂隙高度以避免沟通煤层围岩含水层;针对煤储层的应力敏感性和高应力状态,建议采用逐级降压制度,以提高单井的累计产气量。     

湖南短陂桥矿区煤层气赋存条件分析

湖南短陂桥矿区位于涟邵煤田的西部,含煤地层为二叠系上统龙潭组,区内稳定发育的煤层及向斜盆地的构造形态为该矿区煤层气藏的赋存提供了有利的前提条件;主采煤层1、3煤层的显微组分及煤的变质程度显示煤层具有良好的生气性和吸附性,良好的围岩封闭条件以及地下水力作用比较封闭,有利于煤层气藏的赋存。综合分析认为该矿区具有形成良好煤层气藏的内、外部条件,是煤层气勘探开发的有利区域。     

伊敏盆地五牧场煤变质作用及煤层气地质特征研究

伊敏盆地五牧场区大磨拐图河组煤变质梯度△Ｒ°ｍ／１００＝０．５４％，从褐煤到贫煤均有发育。地震资料和围岩蚀变证实在大磨拐图河组之下发育一小型岩株，其埋深为２０００ｍ左右。岩浆热力引起的高温低压变质条件导致煤中孔隙裂隙的充分发育。含煤段之上厚３００ｍ的泥岩有效阻止煤层气的逸散，煤储层可具有较高的含气饱和度。五牧场区烟煤储量丰富，单层煤厚度多在２ｍ以上，煤累计厚度达３０ｍ以上，富煤带与中变质煤区大部分重叠。煤层埋深３５０ｍ～１０００ｍ，倾角在１５°以内，具备较好的煤层气勘探开发条件。     

煤层气地质学新进展

自20世纪80年代以来,我国的煤层气勘探取得了突破性进展。在沁水盆地南部获得了可观的煤层气地质储量;河东煤田的煤层气勘探也取得了重大进展。煤层气地质学研究取得了明显进展:a 煤储层岩石物理研究取得重要进展;b 提出了煤层气藏的概念并依据我国的煤层气地质条件识别出几种主要煤层气藏类型;c 深化了对煤层气藏封闭保存条件的认识,充分认识到煤层气耗散对煤层气封闭保存的重要影响。d 对高煤阶煤层气藏研究有了突破性进展,突破了无烟煤勘探煤层气的禁区,获得了可观的煤层气地质储量;e 强化了低煤阶煤层气藏的研究;f深化了对煤层气藏不均一性的认识,初步揭示了煤层气藏不均一性的产生原因及其分布规律。      

Pore Structure and Permeability Characterization of High‐rank Coal Reservoirs: A Case of the Bide‐Santang Basin,Western Guizhou,South China

The methods of nuclear magnetic resonance(NMR)spectroscopy,mercury injection porosimetry(MIP),and gas-water relative permeability(GWRP)were used to reveal the pore structure and permeability characteristics of high-rank coal reservoirs in the Bide-Santang basin,western Guizhou,South China,to provide guidance for coalbed methane(CBM)exploration and exploitation and obtain direct insights for the development of CBM wells.The results indicate that the coal reservoirs in the study area are characterized by well-developed adsorption pores and poorly developed seepage pores.The bimodal NMR transverse relaxation time(T2)spectra and the mutation in the fractal characteristic of the MIP pore volume indicate poor connectivity between the adsorption pores and the seepage pores.As a result,the effective porosity is relatively low,with an average of 1.70%.The irreducible water saturation of the coal reservoir is relatively high,with an average of 66%,leading to a low gas relative permeability under irreducible water saturation.This is the main reason for the low recovery of high-rank CBM reservoirs,and effective enhanced CBM recovery technology urgently is needed.As a nondestructive and less time-consuming technique,the NMR is a promising method to quantitatively characterize the pores and fractures of coals.     

淮南煤田煤层气成藏动力学系统的机制与地质模型研究

淮南煤田由次生生物成因和热成因气组成的混合型煤层气藏,受各种地质和水文地质条件的影响和控制。本文通过热流场和地温场、古构造应力场和原地应力场以及地下水动力场的系统分析,探讨了煤层气成藏动力学系统的形成机制,进而提出了相应的成藏地质模型。淮南煤田的煤层气藏虽然属向斜式(或盆心)聚气模型,但是,该模型强调,作为附加气源的次生生物气的补充,成藏动力学系统演化、构造样式和能量场的耦合关系,是混合型煤层气富集成藏的主因。      

寿阳区块马首区段煤层气地质特征及储量估算

通过对寿阳区块马首区段地质条件、煤层赋存特征、煤层气含气性、渗透性、解吸/吸附特征等研究,认为该区段构造简单,岩层覆盖条件较好;水文地质条件简单,地下水缓流或滞流有利于煤层气富集;主采煤层发育基本稳定,埋藏深度适中;煤层气含量较高,主要在6~16m3/t;煤层割理裂隙发育,整体渗透率较高,非均质性较明显;煤储层处于欠压状态、实测含气饱和度较低、原地应力较低,整体上适合进行煤层气开采。在此基础上估算了煤层气资源储量,并优选区段的中、北部为煤层气开发的有利区。     

不同煤阶煤层气运移通道的差异性研究

不同煤阶运移通道的差异性研究可对煤层气开发工艺的选择和参数的确定具有重要的理论意义和指导生产的实际意义。利用达西渗流理论,判定了煤层气流态和渗透率之间的关系,进而借助实验室方法测定了不同煤阶煤储层的渗透率,最终利用煤层气流态建立了煤储层渗透率与运移通道的关系,总结出了不同煤阶煤层气运移通道的差异性：①低煤阶：煤储层运移通道是基质孔隙起主导作用;②中煤阶：煤储层运移通道是割理、裂隙并重;③高煤阶：煤储层运移通道是裂隙起主导作用。     

基于煤储层水力压裂动态渗透率变化的压裂效果评价方法及其应用

压裂施工曲线是反映压裂效果的重要依据,而压裂阶段储层渗透率的动态变化能够更直观地反映造缝效果。借鉴试井渗透率测试原理,建立一种压裂阶段储层动态渗透率定量评价方法,并将该方法应用到准南某区块2口煤层气井水力压裂效果评价中,获得压裂阶段储层动态渗透率曲线;同时采用G函数对压裂效果进一步评价。结果表明:动态渗透率曲线所反映压裂效果与G函数分析和基于排量、井底流压关系的评价结果吻合较好,能够反映储层内裂缝开启、延伸效果;其中,CMG-01井通过实施煤储层与围岩大规模缝网改造,压裂阶段储层渗透率最高达到2.5 μm2,造缝效果良好;而CBM-02井实施煤储层常规水力压裂,储层渗透率保持在1.8 μm2之下,显示出煤储层常规水力压裂与煤储层?围岩大规模缝网改造的差异性。动态渗透率定量评价方法弥补前期压裂改造效果缺乏量化评价的不足,为煤层气/煤系气储层水力压裂工艺的优化提供依据。      

华北上古生界煤层甲烷稳定碳同位素组成与煤层气解吸——扩散效应

华北上古生界浅层煤层甲烷稳定碳同位素具有颁布范围广、组成偏轻的总体分布特点,在进入高煤级煤阶段之后开始接近或落入腐殖型常规天然气甲烷稳定同位素分布范畴。该区浅层煤层甲烷稳定碳同痊素偏轻的现象主要起源于热力馏背景之上叠加的解吸－扩散效应,由此导致了煤层气原生带→过渡带→解吸带的垂向分带特征。     

冀中坳陷斜坡带奥陶系潜山油气成藏条件分析

研究工作依据实际资料和新的地质认识,对冀中坳陷文安斜坡和杨村斜坡奥陶系潜山带的构造格局及古潜山油气藏的形成条件进行了剖析。该区发育有正向和反向正断层,奥陶系地层形成一个地垒状潜山带,上覆石炭—二叠系地层,具有新生—古生—古储—中堵的成藏条件。石炭—二叠系煤系和下第三系泥岩为供烃源;不整合面、断面及北西向断裂为供油通道。油气成藏的主力因素储层的发育明显受白云石化、岩溶和构造破裂作用的控制,喜马拉雅期的岩溶作用是由活动断层导入岩溶水而得以进行的,因此,孔隙、裂隙相对富集的岩层与活动断层的匹配是潜山储层形成的关键地质条件。潜山古风化壳并不是制约储层发育的唯一因素。对该类储层的评价应构造分析与地层分析相结合。储集条件影响了油气的富集,长期活动的大断裂控制了油气的分布。     

山西省煤层气资源量及可采潜力

山西省煤层气资源丰富,开发条件优越。在以往研究成果的基础上,根据大量的煤田钻孔、煤层气井和煤样等温吸附实验等资料,分析了煤层含气性、煤级、储层压力、温度、煤的吸附能力、含气饱和度等特征,对山西省深部煤层含气量进行了预测,估算了煤层气资源量及可采潜力。研究结果表明,煤级、储层压力、温度、煤的吸附能力、含气饱和度等参数直接或间接受埋深控制,并通过等温吸附方程综合影响深部煤层含气量,含气量随埋深的增加而增加,但增加趋势变缓;估算2000m以浅煤层气资源量约8.3万亿m3,煤层气平均可采系数在30.0%~56.7%。