我国煤层气地质特征与研究方向思考

煤层气是一种清洁能源,新时代对煤层气地质研究提出了新要求。基于对我国煤层气资源及分布特征分析,认为我国煤层气资源具有"多个煤阶、多个深度、多期生气、多源叠加、多期改造"的地质特征。受"三低一多"储层特征和储层非均质性影响,煤层气可采资源量比重低。当前煤层气地质研究中在控气条件评价与储层动态描述,深部煤层气勘探开发与关闭矿井煤层气利用,煤炭与煤层气资源协同勘查等方面存在不足。研究认为应建立适应我国复杂多变特殊地质条件的具有中国特色的煤层气地质综合评价技术体系,完善煤与煤层气(煤系气)协同勘查地质保障体系、构建关闭矿井煤层气资源综合利用地质评价与保障体系作为新时代煤层气地质三大研究方向。     

深部煤层气储层地质研究进展

深部煤层气资源潜力巨大,将是非常规天然气勘探开发的一个新领域。美国和加拿大部分地区已经成功实现了深部煤层气开发的商业化水平,而中国由于受当前开发技术和经济条件的限制,至今尚未形成规模性的开采。基于对近年来有代表性的学术论著的研究分析,从煤岩孔裂隙结构、吸附解吸性质、气体在煤层中的扩散渗流过程、煤储层的可改造特征等4个方面总结了深部煤层气储层物性的理论研究进展。研究指出深部煤储层处在高温、高压和高地应力的复杂地质环境中,煤储层储渗演化、煤层气吸附解吸扩散渗流平衡关系、煤岩应力应变行为等趋于复杂,开展特殊地质条件下的深部煤储层物性演化机理的研究,对我国深部煤层气资源的勘探开发具有重要的理论和现实意义。     

二连盆地煤层气勘探目标评价

二连盆地是由众多早白垩世断陷湖盆群组成的大型陆相沉积煤、油共生盆地,含有丰富的煤层气资源。为了查明二连盆地煤层气分布特征和勘探潜力,首先,从区域地质背景和聚煤特征等方面分析了二连盆地煤层气成藏条件,并对各凹陷煤层气地质条件进行了分析对比和排队,优选出了11个煤层气勘探有利凹陷;其次,通过研究煤炭储量较大的白音华凹陷的煤层厚度、埋深、煤岩煤质特征、煤储层物性、煤层气保存条件和资源分布等因素,认为白音华凹陷煤层气成藏条件较好,并进一步指出该凹陷东部煤层厚度大、分布稳定、埋藏适中、煤层气富集且保存条件好,是今后首选的煤层气勘探目标。      

国外煤层气成因与储层物性研究进展与分析

从煤层气生成机制及其地质控制、煤储层孔隙结构与吸附/解吸行为、煤储层裂隙系统及其对渗透率的影响三个方面,有重点地总结了国外有关煤层气成因和煤储层物性研究的新进展。笔者认为:国外在煤层气次生生物成因、煤层气生成矿物金属元素催化作用、煤层气固溶态赋存形式、含气量测定不确定性、煤层气近临界和超临界吸附、吸附能及其非均质性、裂隙矿物成因及其对成藏过程的指示作用、煤储层渗透率随煤层气解吸的变化规律及其控制因素等方面的研究,极大地深化了对煤层气成因和煤储层物性的理解与认识;煤岩学、煤地球化学、岩石力学等的结合是国际上煤层气地质研究手段的重要发展趋势,而煤层气成因与特殊赋存形式、含气量精确测定与评价、超临界吸附与吸附能分布、解吸过程中煤储层渗透率变化特征及其地质控制等的研究,显示出国外煤层气成因和煤储层物性研究的重要前缘方向。     

华北安鹤煤田煤储层特征与煤层气有利区分布

通过对安鹤煤田采集煤样的煤质、显微组分、煤相、显微裂隙分析,等温吸附、低温氮比表面及孔隙结构和压汞孔隙结构测试,研究了该区煤层气赋存的地质条件、煤层气生气地质特征和煤储层物性特征。并采用基于G IS的多层次模糊数学评价方法计算了该区的煤层气资源量,预测了煤层气有利区分布。研究结果表明,该区煤层气总资源量为1 115.73×108m3,煤层气资源丰度平均为1.18×108m3/km2,具有很好的煤层气资源开发潜力。在煤田中部的四矿到八矿之间的地区以及北部的水冶镇附近地区,煤层累计有效厚度大、煤层气资源丰度高、煤层埋深适中、煤储层孔裂隙系统发育、渗透性高,是该区煤层气勘探开发的最有利目标区。     

低变质煤的煤层气开发潜力——以鄂尔多斯盆地侏罗系为例

以鄂尔多斯盆地侏罗系为例,分析了低变质煤的煤层气地质特征、保存条件、主要储层参数的分布特征以及煤层气资源状况。鄂尔多斯盆地侏罗系煤的变质程度低,煤层发育层数多、厚度大,水文地质条件有利,煤层气资源条件优越。与美国粉河盆地对比,鄂尔多斯盆地侏罗系煤层气具有一定的开发潜力。中国低变质煤分布广泛,煤炭及煤层气资源量巨大,煤层气地质条件优越。但其勘探程度较低,应进一步加大勘探力度。      

平顶山煤田煤储层物性特征与煤层气有利区预测

通过对平顶山煤田采集煤样的煤质、煤岩显微组分、煤相、煤岩显微裂隙分析, 低温氮比表面及孔隙结构和压汞孔隙结构测试, 研究了该区的煤层气赋存地质条件、煤层气生气地质条件和煤储层物性特征.并采用基于GIS的多层次模糊数学评价方法计算了该区的煤层气资源量, 预测了煤层气资源分布的有利区.研究结果表明, 该区煤层气总资源量为786.8×108m3, 煤层气资源丰度平均为1.05×108m3/km2, 具有很好的煤层气资源开发潜力.其中, 位于煤田中部的八矿深部预测区和十矿深部预测区周边地区, 煤层累计有效厚度大, 煤层气资源丰度高, 煤层埋深适中, 同时由于该受挤压构造应力影响, 煤储层孔裂隙系统发育、渗透性高, 是该区煤层气勘探、开发的最有利目标区.      

黄河北煤田10号煤煤层气储层物性及特征研究

煤层气是一种备受国家重视和开发利用的非常规清洁能源,煤层气储层物性的研究对煤层气资源的评价与开发具有重要意义。以黄河北煤田煤层气开发资料为基础,结合区域地质特征,应用煤层气地质理论对煤田内10号煤煤层气储层物性特征进行了研究。研究发现:10号煤层宏观煤岩类型以半亮煤为主,煤中有机显微组分以镜质组为主,无机显微组分以黏土为主;煤的变质程度比较高,整体进入成熟阶段;10号煤层储层孔裂隙发育、渗透率较低;10煤层对甲烷的吸附能力较强;10号煤层储层压力为2.16~4.20MPa,压力梯度为0.418~0.797MPa/100m,为低压储层至常压储层;黄河北煤田呈单斜构造,10号煤层埋藏深度较深,含水性较好,有利于煤层气保存。     

我国煤层气储层研究现状及发展趋势

通过对煤层气储层描述及储层评价，煤储层分布，预测及选区评价，煤储层研究方法及实验技术等方面的系统评述后认为，我国目前已基本掌握了煤储层地质特征研究和地质评价选区技术，煤层气储层工程技术和储层模拟软件系统，并在煤层气储层研究方面有所突破，但我国煤储层的构造复杂，煤层多强烈变形，煤层结构常呈碎粒状及糜棱状等，煤储层多为贫煤和无烟煤，呈“三低一高”（煤层压力较低，煤层渗透率低，在水压裂等强化措施下形成的常规破裂裂缝所占比较低；煤层普遍具有较高的吸附力）的物性特征，且变质程度偏高，高煤级煤（贫煤一无烟煤）占49％，独具“中国特色”，进而讨论了当前我国煤层气储层研究急待解决的8个方面的科技问题和难点，指出了在21世纪初中我国煤层气储层研究的7个发展趋势。     

新书简介

《黔西滇东煤层气地质与勘探》桂宝林等《黔西滇东煤层气地质与勘探》一书受云南省学术著作出版基金资助 ,近日由云南科技出版社出版。该书是云南省自然科学基金重点资助项目、中国石油天然气集团公司“九·五”煤层气科技工程攻关重点项目研究成果的结晶 ,获云南省二○○○年度科学技术奖项一等奖。该书由前言、第一～第十二章、结束语、图版等组成 ,图文并茂 ,煤层气资料丰富。详尽而系统地研究了中国华南煤层气的重点产区———黔西滇东煤层气聚集区的煤层气地质、地球物理及地球化学特征 ;研究了黔西滇东煤层气富集高产控制因素 ;研究了…     

高煤级煤的煤层气开发潜力——以沁水煤田为例

通过分析研究山西省沁水煤田的煤层气地质条件和储层特征,结合煤层气开发试验结果,对无烟煤等高煤级煤的煤层气资源开发潜力进行了评价。结果表明:无烟煤等高煤级煤只要煤储层特征参数组合匹配良好,尤其是在较简单的构造条件下,煤体结构完整,煤中裂隙网络较发育且保存较好,煤储层渗透率较高,煤层气资源开发就具有良好的前景。      

盘江矿区月亮田矿煤储层物性差异分布特征及其控制机理

为了综合分析盘江矿区月亮田矿煤层气勘探开发地质条件与潜力,研究采用多种测试手段,系统分析了该矿煤储层在孔隙度及孔隙结构、渗透性和储层压力在垂向分布的特征与差异。结果表明,盘江矿区月亮田矿二叠系龙潭组煤储层孔隙度较低,小孔体积占明显优势并且比例接近,微孔和小孔比表面积占优势但变化较大,主要发育狭缝状孔和细径广体的墨水瓶状孔。该区煤层渗透率在垂向上的变化较大,且并非为应力主控,受多种地质条件的综合影响。龙潭组煤储层压力属于异常低-异常高压范围,随埋藏深度的增加而增大,推测区内龙潭组煤系地层在垂向上至少存在2个独立含煤层气系统。针对龙潭组煤储层物性垂向分布特征的研究,期望可以为月亮田矿煤层气开发提供新的地质参考。     

贵州省煤层气资源特征及开发技术

贵州省近5 a来多个地区的煤层气开发试验取得了明显成果,客观评价该区煤层气资源特征及开发技术对全省煤层气开发决策至关重要。研究区上二叠统煤层气资源、赋存构造单元多,根据不同含煤向斜煤层气资源"资源量-资源丰度"和"资源量-埋深"的分布,划分了2类8型煤层气资源类型。贵州煤层气开发地质条件具有较大特殊性,主要表现为:压力驱动型资源和应力封闭型资源并存,煤级变化大,煤储层孔裂隙非均质性及敏感性较强,煤层吸附-解吸-渗流特征参数差异大,含煤岩系纵向普遍发育多套叠置独立含煤层气系统,煤层、页岩、砂岩等不同岩性的力学性质及储层物性差异大,多煤层多层段合采和多岩性多气藏合采面临兼容性约束条件。初步形成了丛式井组开发、"小层射孔、分段压裂、合层排采"等适应贵州特殊地质条件的煤层气开发有效配套工艺技术。     

煤层气藏的储集特征及储层评价

论述了煤层气非常规天然气的特征，指出控制煤储集性能的因素主要是煤岩性质、煤层埋藏深度及地质构造条件等，并综合分析了煤层气储层各种评价参数，指出各种有利于煤层气藏的地质条件和物性条件。     

彬长大佛寺井田低煤阶煤层气直井产气差异性评价

大佛寺井田内4号煤组属低煤阶煤组,煤储层物性较好,煤层气资源丰富,然而井田内煤层气直井产气效果差异性较大。在研究煤储层参数特征的基础上,结合煤层气直井地面开发的实践,运用模糊数学方法,构建了4口工程参数一致、产气差异较大的煤层气直井储层各参数的评价隶属函数,通过计算评价值对4 上煤和4号煤储层进行了综合评价,评价结果与实际煤层气产能情况一致,即DFS-133和DFS-45井储层有利于地面煤层气开发,DFS-69和DFS-105井储层不利于地面煤层气开发。基于4口直井4号煤组煤层气储层的综合评价,认为在储层强化措施一致的情况下,井田内煤层气直井产气效果主要受储层资源因素、保存因素和开发因素3方面的控制。同时,研究结果对大佛寺井田4 上煤的煤层气勘探开发及选区具有重要的地质意义。      

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。     

黔西地区煤层气储层物性研究

煤储层的发育与展布特征、煤的宏观和微观煤岩类型、煤的变质程度、煤质特征等因素直接或间接地影响着煤层气资源的开发前景。探讨研究区内煤储层物性特征,主要对研究区煤系发育特征,可采煤层厚度,煤的变质特征方面入手研究,对有效评价研究区煤层气资源及优选出研究区内煤层气勘探开发的有利区块,均具有重要的实际意义。     

基于多层次模糊数学的中国低煤阶煤层气选区评价标准——以吐哈盆地为例

中国低煤阶含煤盆地煤层厚度大,储层物性好,煤层气资源丰富,而对于低煤阶煤层气有利区优选评价目前还没有成型的模型,本文以占全国低煤阶煤层气总资源量50%的吐哈盆地为例,运用多层次模糊数学的思路,对资源因素、煤储层因素、保存因素以及次一级影响因素共计19项参数,进行关键要素定量排序,针对吐哈盆地特有的成藏地质条件建立了煤层气选区评价标准,通过"赋值加权求和定量排序"的方法,探讨了中国低煤阶煤层气评价标准及主控因素对煤层气赋存的影响。研究表明:吐哈盆地二级构造单元沙尔湖浅凹陷、大南湖浅凹陷和哈密凹陷是适合煤层气勘探开发的有利目标区。     

河南焦作矿区二1煤储层特征及煤层气资源潜力评价

根据河南焦作矿区地质条件、浅部煤田勘查区主要可采煤层二1煤煤层气含量,建立了数学模型,预测了深部煤田预测区二1煤煤层气含量.依据该矿区二1煤储层特征、煤层气资源条件,初步评价了该矿区二1煤煤层气资源潜力和可采性.     

煤地质学研究进展与前沿

煤地质学是以煤的形成、组成、煤系伴生矿产、煤层瓦斯和煤层气为主要研究内容的地质学分支。近年来随着我国和世界对煤炭资源安全开采、洁净利用的要求逐渐提高,煤及煤层气资源的勘探与开发,煤地质学的研究重点也在逐渐发生变化。通过分析2011-2015年《国际煤地质学》杂志发表的717篇学术论文,总结了近期煤地质学最新的研究热点与前沿。研究发现:煤层气资源评价以及与煤层气开发关系最为紧密的煤储层物性研究是各国煤地质科技工作者最为关注的热点;煤中的矿物质和元素地球化学一直为人们所重视;与煤的形成、开采和利用相关的煤岩学及有机地球化学,煤的自燃、燃烧与环境,沉积环境与煤炭演化,地理信息系统与矿区环境监测,矿井瓦斯,矿井构造,矿井水和煤的热解等方面的研究一直在持续开展;页岩气资源评价与开发越来越受到人们重视。