高、低煤阶煤层气富集主控因素的差异性分析

不同煤阶煤的物理化学性质存在着显著差别,这直接影响着不同煤阶煤储层的物性和煤层气的富集。结合煤层气富集控制因素,分析了包括煤层条件、构造、构造热事件和水动力条件对于不同煤阶煤层气富集控制的差异性,高煤阶煤层产气量大,吸附能力强,含气量高;构造影响着高、低煤阶煤的区域分布,构造抬升导致高煤阶煤层渗透率增大,利于煤层气的运聚或散失;构造热事件使得煤层气大量生成,并对煤储层进行改造;水文地质条件影响着不同煤阶煤层气的保存,并能促进低煤阶煤层气的生成。这些主控因素对不同煤阶煤层气富集控制的差异将影响其成藏的差异,从而导致针对不同煤阶煤层气的勘探过程需要采用不同的评价方法和开采技术。     

珲春盆地低煤阶煤层气富集规律

珲春盆地煤层气取得工业突破对我国低煤阶含煤盆地的煤层气勘探具有重要意义。通过对珲春盆地低煤阶煤层气成藏条件的深入剖析,探讨了低煤阶煤层气富集的主控因素及其成藏模式。结果表明,珲春盆地具有煤阶低、煤层多、煤层薄的特点,构造作用、沉积特征和岩浆岩侵入是其富集成藏的主控因素。盆地西部的褶皱和断层伴生带不仅为生物气创造有利环境,而且为煤层气二次成藏提供场所,形成\     

中国低煤阶煤层气资源区块评价方法讨论——以准噶尔盆地为例

针对国内低阶煤层气储量大、开采困难等特点,运用中高煤阶煤层气区块评价的方法,层次分析法以及模糊数学综合评价法,结合准噶尔盆地煤层气资源特征,得出了一套适合国内主要低煤阶煤层气区块评价的方法.并运用准噶尔盆地煤层气的各项数据进行计算来验证这种方法,确定了本方法的正确性、可靠性;最后通过讨论确定本文方法对于其他低煤阶含煤盆地的煤层气资源评价具可信性及普遍性.     

低、中煤阶煤层气地质选区评价体系

地质选区是煤层气勘探与开发的基础工作。我国低、中煤阶煤层气资源丰富,完善煤层气地质选区评价体系十分重要。笔者对影响煤层气勘探开发潜力的各种因素进行了综合分析,确定了主要影响因素,并利用多层次模糊评判法建立了低、中煤阶煤层气地质选区评价体系。研究表明:处在勘探初期的低煤阶煤层气选区的主要影响因素为煤层的生气潜力、储集性能和煤层气的保存条件;进入开发期的中煤阶煤层气选区的主要影响因素为煤层气的资源条件、赋存条件和开发条件。通过实例应用,彬长区块低煤阶煤层气勘探区可分为6类,一类区主要分布在亭南—大佛寺矿区以及雅店矿区北部区域,向周围煤层气勘探潜力降低;柳林区块中煤阶煤层气开发区可分为5类,一类区主要分布在东南部CLY井组和中北部FL-EP1井区的东北侧区域,北部聚财塔断层附近最不利于煤层气开发。     

沁水盆地安泽地区煤层气富集主控地质因素

通过对沁水盆地安泽区块煤层气地质条件和储层条件的深入分析,探讨了该区煤层气的富集规律及主要影响因素。研究发现,煤的岩石学特征、构造、顶底板岩性是影响煤层气富集的主要因素。总体上,安泽区块煤储层含气量受煤阶影响,表现为：煤的变质程度越高,吸附能力整体增强,含气量增大。局部区域,煤层气含量受煤层埋深、断层、褶皱及煤层顶底板岩性等综合因素的影响。在构造平缓带,煤层气含量随埋深增大而增大;在构造活动带,正断层上升盘含气量明显低于下降盘含气量,断层对煤层气的逸散作用明显。此外,泥岩顶底板封盖较砂岩顶底板封盖能力强。     

准噶尔盆地东南部低煤阶煤层气富集条件及主控因素

准噶尔盆地煤层气资源丰富。其中,准东南地区煤层分布稳定,厚度大,埋深适中,含气性较好,是煤层气勘探有利区。 然而,准东南地区近年来的煤层气勘探没有取得理想效果,对低煤阶煤层气富集主控因素认识不足是其主要原因之一。本 文通过对煤层气地质特征和富集条件的分析,认为准南地区煤岩演化程度高,水文条件较好,有次生生物气及深部热解气 的补充,气源充足,富集条件好;准东地区尽管煤层厚度大,但煤岩演化程度低,地下水矿化度高,不具备生物气补充条件, 且缺乏区域盖层,富集条件较差,导致煤层含气量低。进一步分析认为,构造、水文和盖层是准南地区煤层气富集的主控因素, 有利的构造部位控制着深部热解气源,水文地质条件控制着次生生物气的补给,盖层控制了煤层气的保存条件。     

海石湾矿区煤层气富集高产主控地质因素

甘肃省煤层气产业起步相对较晚,开展重点矿区煤层气富集和高产等主控基础地质理论研究对于推动甘肃煤层气产业发展意义重大。为此,以民和盆地海石湾矿区为研究对象,基于矿井地质、煤层气参数井资料,采用数理统计、地质类比、测试化验等方法,分析了海石湾矿区的煤层气地质赋存特征、资源条件及富集高产主控地质因素。研究表明：该区主要发育五层煤层(煤三、煤二、煤B3、煤B2、煤B1)和一层油页岩(油A层),其中煤二层全区发育,分布稳定且厚度大,为0～59.28m,平均19.61m;埋藏深度适中,为506.72～1 013.14m,平均685m;含气性条件好,含气量较高,平均7.89m³/t,甲烷平均占比达到37.29%;资源量大,资源丰度高,达到2.24×10⁸m³/km²;顶底板均为低透气性泥岩或细粒砂岩,封闭性好,且区内断层不发育(7.59条/km²),规模较小(落差一般小于5m,不切穿煤层和顶底板),而由于井田东部边界靠近F₁₉断裂,促进了CO₂向煤...     

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。     

准噶尔盆地南缘煤系水矿化度对低煤阶煤层气的影响

煤系水矿化度是影响低煤阶煤层气生成、运移和成藏的重要因素之一。以新疆准噶尔盆地南缘地区为研究区,把研究区划分为8个水文地质单元,分析了研究区煤系水矿化度的分布特征及其对产甲烷菌生存的影响。以1 000 m埋深为例,估算了各个水文地质单元内煤系水的甲烷溶解度,据此分析评价了各水文地质单元溶解运移甲烷的能力。通过煤系水的矿化度分布、氯离子浓度和区域地质构造形态分析,综合判断区域内煤系水的大致流向。以准南地区硫磺沟水文地质单元为例,探讨了矿化度与煤层气富集成藏的关系。研究结果表明,研究区矿化度分布具有南北分带、东西分段的特征。后峡水文地质单元、玛纳斯河-呼图壁河水文地质单元的南部、硫磺沟水文地质单元的南端和阜康水文地质单元的西部地区矿化度有利于产甲烷菌的生存和产气。后峡水文地质单元溶解运移甲烷能力最强。地下水的流向大致由南向北,地表水的径流会使地下水流向发生偏转。指出了硫磺沟水文地质单元内高矿化度中心和低水位的汇水洼地是低煤阶煤层气富集成藏的地区。     

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。     

中国煤层气选区评价标准探讨

煤层气选区评价关系到勘探的成功与否,是煤层气勘探研究最基础的工作。近年国内外煤层气成藏理论、开发技术的快速发展,使得低煤阶气藏、连续薄层气藏、高煤阶低渗气藏等都获得成功开发,大大拓宽了煤层气的开发领域。此前国内在中煤阶成藏优势论基础上建立的选区标准已不适合当前的要求。根据当前存在的问题,结合煤层气成藏类型、地质特点和技术现状。对中国煤层气勘探选区评价标准进行了研究,试图建立一套煤层气选区评价标准,以期对国内煤层气选区评价工作提供借鉴。     

中国煤层气选区评价标准探讨

煤层气选区评价关系到勘探的成功与否,是煤层气勘探研究最基础的工作。近年国内外煤层气成藏理论、开发技术的快速发展,使得低煤阶气藏、连续薄层气藏、高煤阶低渗气藏等都获得成功开发,大大拓宽了煤层气的开发领域。此前国内在中煤阶成藏优势论基础上建立的选区标准已不适合当前的要求。根据当前存在的问题,结合煤层气成藏类型、地质特点和技术现状,对中国煤层气勘探选区评价标准进行了研究,试图建立一套煤层气选区评价标准,以期对国内煤层气选区评价工作提供借鉴。     

韩城地区煤层气多层合采开发效果评价

单一煤层的煤层气资源丰度通常都比较低,且各向异性特征显著,为了提高单井产能,常把纵向上彼此邻近、特征相似的多个煤层组合在一起,以合采的方式进行开发。通过理论分析层间差异下的多层合采煤层气井开发动态,并基于韩城地区3号、5号和11号煤储层特征,经过分析该地区煤层气多层合采井的排采实例,对多层合采井的开发效果进行了评价。结果表明：低丰度煤层气藏的开发宜采用多层合采方式进行,但需注意多层合采的时机与顺序、水层倒灌与煤粉产出问题,应在生产过程中调整措施。     

潞安目标区煤层气赋存和生产的地质因素分析

分析了影响潞安目标区煤层气赋存和生产的主要地质因素,提出了本区煤层气井产气量低、产水量高的原因。潞安目标区与晋城目标区相比较,张性断层发育,3号煤顶板砂岩条带发育。地下水从浅部接受大气降水补给,部分在文王山和二岗山断裂带排泄,煤层顶板砂岩含水层与煤层不仅构成了一个统一的地下水系统,又由于与断层的沟通作用形成了一个完整的地下水补径排系统,使得地层能量被释放,煤层气大量运移逸散,煤储层压力降低,煤层气井产能降低。     

Accumulation models for coalbed methane in medium- to high-rank coals: examples from the southern Qinshui Basin and southeastern Ordos Basin

The majority of known coalbed methane (CBM) production worldwide comes primarily from high-abundance CBM-enrichment areas or ‘fairways.’ The high-abundance CBM-enrichment areas are primarily characterised by large CBM resources with high single-well productions. CBM accumulation areas from the medium- to high-rank coals in the southern Qinshui Basin and the Hancheng CBM fields in the Ordos Basin were investigated based on regional geological analyses and physical analogue experiments. The results show that gas contents in the study areas increase with depths over the range from approximately 300 to 800 m, while permeabilities generally decrease with depths. Intervals with optimal gas content and permeability exist at a moderate depth along an inclined coal seam under the coupled control of temperature and stress. Brittle–ductile transition deformation increases the permeability and the pore-specific surface areas of coals. The gas content and permeability of the CBM reservoirs are shown to be two key factors determining the formation of high-abundance CBM areas. The coupling of gas enrichment and high permeability provides a favourable combination for CBM accumulation and high production. Combining CBM exploration and development practices in the study areas with physical analogue experiments, two CBM-enrichment models for medium- to high-rank coal have been recognised for different geological conditions, including (1) the model controlled by the depth in the slope zone and (2) the model controlled by the coal brittle and ductile in the deformation zones.     

Role of coal type and rank on methane sorption characteristics of Bowen Basin, Australia coals

The effect of coal composition, particularly the organic fraction, upon gas sorption has been investigated for Bowen Basin and Sydney Basin, Australia coals. Maceral composition influences on gas retention and release were investigated using isorank pairs of hand-picked bright and dull coal in the rank range of high volatile bituminous (0.78% R_{o max}) to anthracite (3.01% R_{o max}). Adsorption isotherm results of dry coals indicated that Langmuir volume (V_L) for bright and dull coal types followed discrete, second-order polynomial trends with increasing rank. Bright coals had a minimum V_L at 1.72% R_{o max} and dull coals had a minimum V_L at 1.17% R_{o max}. At low rank, V_L was greater in bright coal by about 10 cm³/g, but as rank increased, the bright and dull trends converged and crossed at 1.65% R_{o max}. At ranks higher than 1.65% R_{o max}, both bright and dull coals followed similar trends. These competing trends mean that the importance of maceral composition on V_L varies according to rank. In high volatile bituminous coals, increases in vitrinite content are associated with increases in adsorption capacity. At ranks higher than medium to low volatile bituminous, changes in maceral composition may exert relatively little influence on adsorption capacity. The Langmuir pressure (P_L) showed a strong relationship of decreasing P_L with increasing rank, which was not related to coal type. It is suggested that the observed trend is related to a decrease in the heterogeneity of the pore surfaces, and subsequent increased coverage by the adsorbate, as coal rank increases. Desorption rate studies on crushed samples show that dull coals desorb more rapidly than bright coals and that desorption rate is also a function of rank. Coals of lower rank have higher effective diffusivities. Mineral matter was found to have no influence on desorption rate of these finely crushed samples. The evolution of the coal pore structure with changing rank is implicated in diffusion rate differences.     

准噶尔盆地南缘硫磺沟地区水文地质特征及其对煤层气富集的影响

水文地质特征对煤层气的富集有很大的影响。从水化学类型和水动力条件方面分析了准噶尔盆地南缘硫磺沟地区水文地质特征,探讨了水文地质条件对该区低煤阶煤层气富集的控制作用。结果表明：研究区地表水水化学类型为HCO₃·SO₄-Ca·Na·Mg,地下水水化学类型主要为Cl·SO₄ -（K+Na）·Ca·Mg或者SO₄·Cl-（K+Na）·Ca·Mg。研究区地下水受地形和地质构造的控制,地下水流向大致为由南向北,汇聚到研究区北部的向斜核部。在地下水水化学类型和水动力条件对煤层气富集影响分析的基础上,认为研究区北部的向斜核部有利于煤层气富集。     

论深部煤层气基本地质问题

我国深部(以下均指埋深大于2 000 m)煤层气资源丰富,勘探开发潜力巨大。与中浅部相比,深部煤层气在富集成藏规律与开发方式方面均具有显著的差异性,急需针对重点区块开展解剖性分析研究。神木–佳县区块位于鄂尔多斯盆地东北部,目前尚处于深部煤层气勘探的起步阶段,深部煤层气富集特征及开发潜力等尚不明确。基于研究区近期实施的地震资料、300余口井的测井资料和4口取心井的参数资料等,系统分析煤储层基础地质特征,总结煤层气富集主控因素与富集规律,类比剖析研究区深部煤层气勘探开发潜力。研究区深8号煤的镜质体反射率介于0.7%~1.8%,大部分区域煤层演化已处于热解生气高峰,区域上煤层净煤厚度高达7~8 m,煤层发育稳定,构造相对简单、水动力封闭性较强、顶底板封盖条件较好,为煤层气大面积连续成藏提供了优越条件,其中佳县南区的煤层气资源条件最好。与鄂尔多斯盆地东部其他区块深部煤层相比,研究区煤层中游离气占比明显更高(15.21%~46.47%),煤层中吸附气主要受吸附压力封存控制,而游离气受毛管力封闭与浮力重力分异双重控制,两种封存机制共同决定了深部煤层含气量的垂向分带与平面分区,以佳县南部为例总结了吸附气吸附压力主控、游离气毛管压力封闭与重力分异耦合控制的典型深部煤层气富集模式。与临兴区块和大宁–吉县区块类比分析结果表明,神木–佳县区块具有较好的煤层气资源基础、储层改造条件和高产潜力,预示了此区块深部煤层气规模化开发的美好前景。此外,大宁–吉县区块深部属典型的高煤阶煤,而神木–佳县深部为中煤阶煤,因此,该研究认识进一步丰富完善了深部煤层气富集理论,对于全国深部煤层气勘探开发实践有重要指示意义。

     

河南省煤层气储层压力特征及其形成机制

煤层气储层压力是煤层能量的具体表现形式之一,也是煤层气运移、产出的动力,它不仅影响煤层的含气量、煤层气的赋存状态,也影响着煤层的渗透性,从而制约着煤层气的开发。根据9口煤层气参数和试验井的试井资料,结合煤田勘探阶段的钻孔抽水试验资料,对河南省煤储层压力特征进行了系统研究。结果表明,河南省煤层气储层压力变化较大,从欠压到高压均有分布。储层压力是由地下水补给、运移和滞留造成的。在地下水径流区常形成欠压,在弱径流区和滞留区一般形成常压和高压。地下水作用下的煤层气运移不仅从地下水动力条件得到证实,而且从煤层气的成分和成因角度也得到验证。这种压力的形成机制与国内外商业化开发煤层气藏类似,异常高压区是煤层气富集和开发的有利区域。     

沁南高煤阶煤层气井排采机理与生产特征

煤层气排采技术和排采工作制度的正确与否对煤层气井的产气量和服务年限有很大影响。通过对“沁南煤层气开发利用高技术产业化示范工程——潘河先导性试验项目”36口井排采过程的分析和跟踪研究,认为煤层气井的排采过程分为几个不同阶段,且不同阶段间的转化主要受控于含水饱和度和气-水相对渗透率的变化;煤层气井通常会有3个产气高峰,并探索了一套适合示范区煤层气井3号煤排采的工作制度。这些成果对今后示范区煤层气井以及其他同类型盆地中煤层气井的排采生产,都具有重要的示范意义。