“多层叠置独立含煤层气系统”形成的沉积控制因素

基于黔西地区晚二叠世含煤地层的实测资料, 初步探讨了"多层叠置独立含煤层气系统"形成的沉积控制因素.研究表明, 含煤地层的沉积条件奠定了"多层叠置独立含煤层气系统"的物质及物性基础, 层序地层格架特点限定了含气单元间含气性的连通性.最大海泛面附近的菱铁质泥岩等低渗透岩层控制了垂向次级含气单元间的含气性相对独立, 且煤层含气量与海平面升降之间存在一定的相关性, 即最大海侵面附近煤层含气量相对较低, 此界面似乎可作为含煤层气系统内独立含气单元的成藏边界; 层序界面沟通了含气单元间的含气联系, 使得靠近层序界面附近的煤层具有相似的含气性特征.      

滇东老厂矿区多层叠置独立含煤层气系统

滇东煤田煤炭资源丰富,主要含煤地层为龙潭组,煤层厚度适中,埋藏适宜,煤层气含量高。从沉积、构造、煤层煤质、煤储层特征等方面对滇东煤田煤炭资源较好的老厂煤矿煤层气赋存地质条件进行分析。研究表明:老厂矿区龙潭组第三段是多层叠置含煤层气独立系统,是沉积—水文—构造条件耦合控气作用的产物。含煤地层的层序格架特点奠定了多层叠置独立含煤层气系统的地质基础,每套独立含煤层气系统分别被限定在对应的二级层序格架内;含煤地层与上覆、下伏含水层之间缺乏水力联系,含煤地层内部不同岩层(组合)之间相互封闭,这些条件构成了多层叠置含气系统的水文地质基础。老厂煤矿煤层气由四个含煤层气系统组成,各系统间相互独立,其岩性分段具备完整的生储盖层,形成了一多层叠置独立含煤层气系统。     

论多层叠置独立含煤层气系统—— 以贵州织金—纳雍煤田水公河向斜为例

基于贵州织金—纳雍煤田水公河向斜的实测资料,采用地质分析等方法,探讨了煤层气地质条件在垂向上的非均质分布规律,提出和初步论证了“多层叠置独立含煤层气系统”的学术观点。研究表明,上二叠统龙潭组单一煤层甲烷平均含量及相邻主煤层之间含气量梯度均呈波动式变化,煤层埋深—压力系数关系在垂向上分为截然不同的两套系统,层序地层格架中二级层序与含气量梯度的独立分段高度吻合。由此揭示,含煤地层地下流体在不同主煤层之间总体上缺乏交换,导致不同煤层群之间的煤层气系统相对独立。笔者等认为,龙潭组层序地层格架特点奠定了该类系统形成的物性基础,含煤地层与上覆、下伏含水层之间缺乏水力联系而构成了该类系统产生的水文地质基础,即多层叠置独立含气系统是沉积—水文—构造条件耦合控气作用的产物。笔者等也指出,在以三角洲—潮坪—潟湖沉积体系为主的多煤层含煤地层中,该类含气系统可能具有普遍意义。     

多层叠置含煤层气系统不同排采制度下的排采效应

在多煤层发育地区,各煤层组之间发育低渗透岩层,使得上下煤组之间形成独立的多层叠置含煤层气系统。根据相对独立含气系统理论对西山煤田南部赤峪地区的多煤层进行了含气系统的划分,并对储层压力、临界解吸压力等参数进行了分析,在此基础上采用COMET3数值模拟软件进行了单层排采、合层排采和递进排采分析。模拟结果显示：单层排采产量低,经济可采时间短,且成本较高;合层排采比单层排采产量高,经济可采时间长,但各含气系统之间由于相互干扰,贡献不一,使资源浪费;递进排采产气量和稳产时间均优于前两者。可根据产气压力来确定多层叠置含煤层气系统排采次序,首先排采产气压力最高的含气系统,当压力降至压力低的系统时再合排。     

鄂尔多斯盆地东缘煤层气储盖特征及其控气作用

煤层气储盖组合在一定程度上控制煤层气的保存条件。依据煤层顶(底)板的封盖能力,将鄂尔多斯盆地东缘煤层气储盖组合划分为4种类型。优势储盖组合主要发育于保德-临县地区太原组泻湖、潮坪相带以及大宁-吉县地区山西组滨浅湖相带,对煤层气的封盖能力强。次优势储盖组合主要发育于保德-河曲地区太原组、石楼-三交地区山西组以及韩城-合阳地区三角洲前缘相带,对煤层气的封盖能力较强。一般储盖组合主要发育于三交-吉县地区太原组浅海陆棚相带、保德-临县地区山西组三角洲平原、河流泛滥盆地相带,对煤层气的封盖能力较弱。不利储盖组合主要发育于河曲以北山西组辫状河上游、冲积扇相带,对煤层气的封盖能力差;煤层气储盖组合类型在一定程度上控制煤储层含气量分布,是煤储层含气性预测的重要参考依据。      

勃利盆地七台河断陷煤层气富集特征及有利区优选

勃利盆地七台河断陷煤层气资源丰富,但勘探程度低,富集成藏规律和成藏机制认识不足,制约了勘探实践。本文基于对七台河断陷区煤层气地质条件的精细解剖,揭示了研究区煤层气富集特征及成藏机制。研究发现七台河断陷煤层气成藏条件良好,其中下白垩统城子河组煤层层数多、总厚度大,发育多个富煤中心,热演化程度较高,煤储层物性较好,煤层含气量总体西高东低,构造、水文、封盖等保存条件较好,具备良好的煤层气成藏基础,存在向斜-水力封堵型、断层封闭-水力封堵型、断层-多煤层自封闭型3种煤层气成藏模式,埋藏适中、缓—滞留水环境下的“逆断层封闭区”、“次级构造高点”和“煤层中部分层”是煤层气富集成藏有利部位。在此基础上,建立了多层次模糊数学煤层气选区评价模型,进行了有利区评价,优选出青龙山—桃山区、马场区等7个煤层气有利区。     

煤系非常规天然气资源特征及分隔合采技术

煤系为煤层气、页岩气、致密砂岩气多层叠置的储层群(青海木里煤田侏罗纪煤系上部还有天然气水合物矿层),海陆过渡相煤系以多层叠置页岩气与煤层气储层为主,陆相煤系以多层叠置煤层气与致密气储层为特色;煤-泥-砂结构系统使煤系内经常出现煤层气和页岩气的混合储层。中国煤系中煤层气资源量约为36.8×10~(12) m~3;页岩气、致密气资源量分别约为32×10~(12) m3和20×10~(12) m~3(未包括东北地区)。煤系"三气"单独开发经济效益不明显;煤系"三气"具有地面卸压带抽采和煤矿井下穿层钻孔抽采的便利条件;通过增加悬挂套管和连通管,文中设计了煤系"三气"原位分隔合采工艺技术。     

黔西松河井田多层叠置独立含煤层气系统

从研究区含煤岩系地质、沉积构造和水文等方面入手,探讨了松河井田龙潭组含煤层气系统垂向上的分布规律。结果表明:该区煤层硫分与灰分总体上呈上、下高,中间低的规律;煤层含气量由顶部至底部总体呈现“上升-下降-上升”的趋势;煤层埋深-压力系数关系揭示煤层垂向上至少可划分为2套压力系统。龙潭组3个二级层序与3个岩性分段的地层界限较为一致,奠定了独立含煤层气系统的物质基础;每套系统之间缺乏水力联系,富水性呈“弱-中等-弱”的变化规律,构成了独立含煤层气系统的水文地质基础。龙潭组多层叠置独立含煤层气系统,是沉积-水文-构造条件耦合控气作用的产物,划分为3个独立含煤层气系统。研究结果为松河井田煤层气勘探开发提供地质依据。      

黔西上二叠统含煤层气系统特征及其沉积控制

基于黔西地区晚二叠世含煤地层钻井岩芯观察及样品分析测试结果,指出沉积环境对“多层叠置独立含煤层气系统”
的发育具显著的控制作用。研究结果表明,含煤岩系中低渗透岩层的分布对“多层叠置独立含煤层气系统”的形成具有分
划性的阻隔作用,这种分划性隔水阻气的发育受控于沉积环境,从三角洲平原相区至三角洲前缘相区含煤地层中具低孔渗
透条件的隔水阻气层渐趋发育,导致垂向含煤层气系统渐趋复杂。三角洲平原相区偏于氧化环境,不利于准同生成岩-早
成岩作用阶段菱铁矿和黄铁矿的形成,层序内最大海侵面附近泥岩的封堵性能相对减弱,使得原本相对孤立的含气组合彼
此连通构成相对统一的含气系统,垂向含煤层气系统相对简单;而三角洲前缘相区含煤地层中具低孔渗透条件的隔水阻气
层相对发育,垂向含煤层气系统较为复杂。     

多煤层储层能量垂向分布特征及控制机理

研究多煤层储层能量垂向分布特征及其决定的含气系统性质具有重要的科学意义.基于油气田地质学及煤层气开采实践将煤储层空气渗透率1×10-3 μm2(原地渗透率0.1×10-3 μm2)作为划分具有统一压力的含气系统和无统一压力的含气系统的界限值,不同性质含气系统的储层能量具有不同的表现形式.以黔西织纳钻孔实测煤岩物性为分析资料,结果显示:该区代表岩性孔渗性极差,发育于三级层序边界的煤层空气渗透率小于1×10-3 μm2,同时吸附性较强,形成无统一压力的含气系统,而其他煤层则单独形成具有统一压力的含气系统.多煤层垂向发育多套具有统一压力的含气系统时,则应优先开采侧压面较高储层能量较大的煤组段.多煤层储层能量垂向分异的决定因素是煤岩系的渗透性,其中含煤岩系酸性环境下的特殊成岩作用是岩层物性变差的主要因素.发育于最大海泛面附近的煤层镜质组分多,孔渗性较好,易于形成具有统一压力的含气系统.现代构造应力场大小是影响煤层渗透性的大小的重要因素.六盘水多煤层为典型的无统一压力的含气系统,而织纳部分区域含煤层组或单煤层为具有统一压力的含气系统.     

二连盆地群低煤阶煤层气成藏模式——以霍林河盆地为例

为了建立断陷盆地的低煤阶煤层气成藏模式,从二连盆地群的霍林河盆地地质条件与煤层气地质特征入手,探讨该类盆地煤层气富集规律。研究结果显示:霍林河盆地煤层厚度可达80 m,煤层含气量为1.6~5.62 m3/t,瓦斯风化带深度为450~500 m;煤层的分布特征受同沉积构造与沉积环境控制,盆地内部小型凹陷与隆起决定着煤层的发育位置和煤层埋藏深度,基底的整体抬升确定了瓦斯风化带的位置;翁能花向斜与西南部向斜处,煤层厚度和埋藏深度均较大,煤层顶底板岩性为泥岩,其受到后期构造影响小,是煤层气成藏的有利地带。      

晋城煤层气藏成藏机制

通过晋城煤层气的规模开发、压裂煤层气井的解剖、井下煤层瓦斯抽放、构造地应力场研究、煤储层大裂隙系统“CT”式解剖与煤层气封闭保存条件研究, 发现3#煤储层内部存在大量煤层气包, 构造微破裂作用促使煤层气包之间广泛合并联通, 煤层气包内部储层的非均质性弱化, 渗透率增加, 煤层气包内部的游离气体比例增加, 流体压力系统边界逐渐清晰并形成煤层气藏. 揭示煤层气藏的成藏机制, 认识煤层气藏的内部细节特征, 促进了该区的煤层气开发技术进步, 提高了井下煤层瓦斯的抽放效率.      

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"连续褶皱"富气模式;沼泽和天然堤微相的垂向叠置,使得作为煤层直接顶底板的泥岩和致密砂岩对煤层气起到更好的封闭作用;局部辉绿岩侵入体促使煤层再次生气,同时大大改善了煤岩的物性。因此,珲春盆地西部是煤层气高产富集区,具有巨大勘探开发潜力。      

贵州省织金区块岩脚向斜煤层气富集高产规律研究

针对南方煤层层数多、单层薄,构造复杂,糜棱煤发育,选区评价难度大等问题,利用织金区块勘探成果及分析化验数据,开展了多煤层煤层气成藏条件研究。结果表明,南方多煤层煤层气具有“沉积控储,保存控气,地应力、煤体结构控产”四元富集高产规律。沉积控制煤层厚度、层数、煤岩煤质等,决定了煤层气资源基础,潮坪沼泽控制下的煤层分布稳定,连续性好,灰分小于20%,镜质组体积分数大于80%。构造、水文地质联合控制煤层含气性,呈现出向斜核部富气特征,珠藏次向斜翼部往核部方向,随着埋深增大,氯根质量浓度及储层压力逐渐增大,含气量由8 m3/t逐渐增大到28 m3/t。构造作用影响煤体结构、地应力大小及现今地应力状态,进而影响压裂改造效果、渗流条件,直接影响煤层气井产能,研究区NE向与NW向构造分属不同形变区,北西向构造珠藏、阿弓、三塘次向斜较北西向构造比德、水公河次向斜形成时间晚,构造作用相对弱,现今地应力小于20 MPa,煤体结构主要为原生结构煤或碎裂煤,且水平应力大于垂向应力,压裂缝以水平缝为主,利于裂缝在煤储层中延伸,煤层气开发条件更有利。通过富集高产规律研究,认为南方多煤层资源基础较好,构造及其对地应力、煤体结构的影响是多煤层选区评价的关键因素,岩脚向斜珠藏–阿弓–三塘次向斜为煤层气开发有利区。区域上,远离威宁—紫云断裂的NE向含煤向斜是南方多煤层煤层气勘探的重点方向。      

东庞矿区2~#煤层含气性及控气因素

基于东庞矿区煤层气富集成藏条件,结合统计资料和实验测试数据,探讨了东庞矿区2#煤层含气性及其控制因素。结果表明:东庞矿区2#煤层含气量总体不高,大部分地区低于4m3/t,仅东北部小范围含气量较高,超过9m3/t,呈现西南低东北高,局部地段高瓦斯异常的赋气格局;煤储层埋深、区域构造和水文地质条件是2#煤层含气性的主要控制因素。     

准噶尔盆地南缘硫磺沟煤层气富集主控地质因素及有利区优选

为评价煤层气资源勘探开发潜力和指导矿井安全生产,对准噶尔盆地南缘硫磺沟煤矿主煤层(4-5、7、9-15号煤)的储层物性特征(显微组分、裂隙及含气性等)进行了测试分析,结合现场钻井资料、瓦斯解吸及瓦斯涌出量等资料,从构造、沉积、煤层埋深、水动力条件等方面分析了该区煤层气的控气地质因素。结果表明：煤储层物性较好,孔裂隙较为发育,微裂隙高达3 935条/9 cm²;煤层含气性(瓦斯含量)较好,4-5号煤层为4.88~10.81 m³/t,平均6.56 m³/t。控气地质因素分析表明,准南硫磺沟煤层气的控气模式以构造-水动力耦合控气为主。同时,利用多层次模糊数学综合评价模型,预测的硫磺沟煤矿(4-5号煤)煤层气赋存有利区为钻孔29-3和28-3周边区域。     

煤粉的成因机制-产出位置综合分类研究

基于我国煤层特性和煤层气井的排采工艺,分析了煤层气生产过程中产生煤粉的原因。综合考虑煤粉成因机制、产出来源、对生产的影响等因素,提出煤粉的成因机制一产出位置综合分类体系。煤层的自身性质是煤粉产出的基础,而工程扰动是煤粉产出的诱因。以煤粉综合分类体系为基础,讨论了合理控制煤层气排采过程中煤粉产出的措施。     

云南恩洪煤层气区块单井多煤层合采方式探讨

云南恩洪区块属于多薄煤层发育区,煤层气资源丰富,但勘探开发程度较低。以恩洪区块煤层气井资料为基础,分析了前期单井产气量低的原因,探讨了多煤层合采的必要性及开发层系划分方式和单井开发潜力,进而结合流体可动性和国外煤层气开发经验,提出适合恩洪区块的煤层气开发方式。研究表明:恩洪区块单煤层资源丰度较低,前期煤层气井动用的资源不足是产气量低的重要原因;恩洪区块单井多煤层合采动用储量多,单井合采尽可能多的厚度大于0.5 m的原生-碎裂结构煤层是提高单井产气量的有效方式;恩洪区块煤层气吸附时间短,扩散能力强,但受地应力强度大、非均质性强和煤体结构复杂影响,渗透率较低且空间变化剧烈;分段压裂适合恩洪区块多薄煤层和弱含水的煤系地层特点,多煤层合采可依据煤层垂向上分布特点合理划分开发层系进行分段压裂合层排采,进行排水阶段缓降液面-见套压后憋压-稳产期稳压,之后缓慢降压的排采措施,最后形成各组整体降压提高产量。      

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。      

黔西县官寨井田煤层气地质特征及开发地质评价

官寨井田位于贵州省黔西县南部,含丰富的煤炭资源。为查明井田内煤层气分布特征和开发潜力,从构造、围岩、煤层埋深、水文地质等方面分析了煤层气赋存地质条件及煤赋层特征,认为井田内主要煤层4、9号煤均为无烟三号煤,煤层厚度大（主要煤层总厚度为13.20～21.30m）,煤层气含量大,4号煤为9.08～24.30m^3/t,9号煤为14.95～24.90m^3/t,煤层顶底板岩性渗透率低,透气性弱,有利于煤层气富集。井的中北部煤层气赋存条件好,含气量在13m^3/t以上,最高可达24.9m/t,是今后煤层气开发的首选地段。区内煤层气总资源量丰富,煤层埋藏适中,地理位置有一定区位优势,交通便利,煤层气的开发利用将会取得较好的社会和经济效益。