沁水盆地南部郑庄区块15号煤与3号煤储层物性及产气差异研究

随着煤层气勘探开发的深入,同一区域不同层系开发差异逐步呈现,深化储层认识对开发策略的制定显得尤为重要,以沁水盆地南部郑庄区块为例,以往重点关注主力层3号煤资源,根据区块增产需求,需要逐步多层系开采。本研究重点剖析15号煤层气资源,采取与开发较为成熟的3号煤层气资源对比分析的方法,得出储层差异和分区差异,并推测其成因机制,指导针对性开发策略的制定。通过钻井岩心描述及镜下观察,结合分析化验、地震勘探、测井及生产等资料,对比研究了郑庄区块15号煤层与3号煤层在煤厚、物性和含气性等方面的差异。结果表明:与3号煤层相比,15号煤层厚度较薄,且平面分布不稳定,存在局部分叉现象;总体上,15号煤层含气量与3号煤层相当,一般为10~29 m3/t,但在区块内部呈现出具有一定规律的分区差异;15号煤层的吸附时间较3号煤层明显缩短,表明其较为有利的开发潜力。研究认为,沉积环境差异和构造影响程度不同是导致两套煤储层物性和含气性差异的主要原因,太原组障壁海相沉积环境水体变化大导致15号煤层沉积厚度平面变化大,强还原沉积环境造成15号煤层镜质组分含量较高;相比于3号煤层,局部地段太原组15号煤层受基底构造、断层、褶皱等地质构造影响更为明显。根据煤储层参数特征,将15号煤有利区划分为三类,指出开发“甜点区”;试采结果表明,I类区15号煤层套管压裂水平井日产气量突破10 000 m3,3号、15号煤层直井合采较单采3号煤层产量翻番;Ⅱ类区15号煤层套管压裂水平井获得高产,为区域增产、规模扩建起到技术支撑作用。      

沁水盆地南部高煤级煤储层孔隙分形特征

以沁水盆地南部的20个高煤级煤样品的压汞实验和煤岩煤质分析的结果为依据,探讨了孔隙分形维数的计算方法,分析了盆地南部地区高煤级煤孔隙分形特征。研究表明,高煤级煤孔隙分形无标度区为50nm~100μm,孔隙分维数在2.94~3.21,孔隙分维数与煤变质程度、孔隙度、大孔含量、体积中值孔径呈负相关关系,与中孔含量、吸附孔含量、退汞效率、灰分产率呈正相关关系,而固定碳含量、镜质组质量分数、挥发份产率、兰氏体积则以孔隙分维数3.05为拐点呈双U形或倒双U形变化。孔隙分维数可以作为反映高煤级煤储层吸附能力和解吸能力的一个重要参数,并依据孔隙分维数划分出该区富气易解吸区、富气难解吸区及含气解吸区。     

沁水盆地南部煤层气藏水文地质特征

水文地质条件对煤层气的高产富集起到重要的作用。沁水盆地南部有多个水文地质子单元,存在地下分水岭,造成煤层气井气水产能动态复杂化。研究区东部边界晋获断裂褶皱带的北段有明显的横向阻水作用,南段地下水径流条件极差,不导水。南部边界的中段具阻水性质,对晋城一带煤层气的保存与富集起到了重要作用。西部边界以安泽为界,北段阻水,南段由导水断层组成。本区内部存在着4条重要的水文地质边界。其中寺头断裂是一条封闭性的断裂,导水、导气能力极差。在沁水盆地的大宁-潘庄-樊庄地区,地下水以静水压力形式将煤层中的煤层气封闭起来。在寺头断裂西侧的郑庄及其附近地区,地下水径流强度可能较弱,较有利于煤层气保存。大宁-潘庄-樊庄一带为等势面"洼地"滞流型,煤层气富集条件好。      

沁水盆地南部煤层气田煤层气成藏条件分析

煤层气藏具有其自身的形成条件和气藏特征。本文从煤层气藏的形成和保存条件出发,以沁水盆地南部煤层气田为实例,从沉积、构造、煤岩演化程度、顶底板条件、水动力、地应力等方面论述了煤层气成藏特征及高产富集因素,对下一步勘探具有重要指导意义。     

沁水盆地南部煤层气井增产的储层生产控制探讨

以沁水盆地南部区块煤层气生产井的工程、测试、监测数据为依据,对影响煤层气井产能的储层生产控制因素进行了分析,探讨了优化储层生产控制、提高煤层气井产能的工程措施,重点研究了水力压裂工艺施工参数与煤层气井产能的关系,提出了有利于提高煤层气井产能的水力压裂工艺施工参数。结果表明：合理控制钻井液的密度与粘度,可提高煤层气井的产能;煤层气井的产能与固井工艺中的水泥浆密度与用量呈现负相关关系;水力压裂采用变砂比、控制压裂液、变排量等施工工艺和优化的工艺参数值可有效提高煤层气井气产量。     

沁水盆地东缘洪水地区15号煤层储层特征研究

洪水地区位于沁水盆地东缘中部,15号煤层是该区主要的可采煤层之一,根据区内煤层气参数井测试数据、试井资料及煤炭地质勘查资料,对15号煤层储层特征进行了研究。结果显示：研究区15号煤层为高变质程度的贫煤,煤储层渗透率在0．047～0．1lmD,属低渗透率煤层,储层压力梯度为0．402～0．965MPa／lOOm,平均为0．672MPa／100m,属于欠压地层,煤层含气量为9．02—20．67m3／t,平均16．18m。／t,含气量较高。整体来看,研究区属于低渗透、低储层压力梯度和临储比,高含气量的煤层气富集区。     

山西沁水盆地南部3号煤层储集空间特征与变质程度的关系

煤岩的变质程度影响着煤层的储集空间特征,对煤岩的孔隙度,渗透率以及煤岩微裂缝的发育都有重要影响。为了研究两者的关系,选取山西沁水盆地南部不同矿区有代表性的3号煤层,对不同变质程度煤样的镜质体反射率（R0）、孔隙度、渗透率进行了测试并对煤储集空间类型和结构进行扫描电镜观察。研究结果表明：3号煤层储集空间类型主要为孔隙和微裂缝;当R0小于2.4%,孔隙度、渗透率与R0呈负相关,R0大于2.4%时,孔隙度、渗透率与R0呈正相关,R0为2.4%可能是煤岩变质程度对煤岩孔隙度、渗透率影响的关键期,在高变质程度煤岩中孔隙度与渗透率的升高是由微裂缝的发育引起的,并且随着R0的增加,微裂缝发育程度增大。     

沁水盆地南部长治区块煤层气田的地应力特征

煤层气的生成、运移及富集等都与地应力的特征有直接的关系,掌握煤储层的应力特征对煤层气田的勘探和开发具有重要意义。基于沁水盆地南部长治区块煤层气开发区18口煤层气井的测井数据,利用带有残余构造应力的Anderson模型,分析垂向应力、最小及最大水平地应力的分布规律。结果表明:垂向应力基本上呈东西走向对称分布,东西部的应力大,中部应力小,数值在15.2～16.5 MPa之间;最小水平主应力自西向东呈现高→低→高→低的分布特点,数值在10.2～19.3 MPa之间;最大水平主应力也是自西向东呈现高→低→高→低的分布,数值在13.0～34.2 MPa之间。研究区东部所受埋深影响大于所受构造影响,而西部受到的构造影响大于其所受的埋深影响。研究区地应力分布规律与煤层气井的产气量存在高度相关性,研究成果可以为煤层气的勘探、开发和安全生产等方面提供参考。     

沁水盆地南部煤层气成藏的有效压力系统研究

有效压力系统是宏观动力能共同作用于煤储层而形成的压力体系,是联系煤储层地层能量与煤层气成藏的桥梁和纽带。它的主要影响因素为构造应力、地下水水头高度以及地下水矿化度。通过对沁水盆地南部有效压力系统的研究可以发现,影响煤层气藏形成和破坏的关键时期是晚侏罗世—早白垩世末,本阶段有效压力系统处于开放体系和封闭体系不断转换的状态,并因此造成煤储层孔裂隙大量形成,不仅为有效运移系统的形成奠定了基础,而且也为沁水盆地南部区域高煤级煤层气藏的可采性埋下了伏笔。     

鄂尔多斯盆地杭锦旗地区盒1段致密砂岩孔隙结构分形特征及其与储层物性的关系

基于物性、铸体薄片、电镜扫描和高压压汞等测试分析资料,利用汞饱和度法和含水饱和度法对杭锦旗地区盒1段致密储层孔隙结构分形维数进行了计算,并分析其与储层物性的关系.结果表明:盒1段储层平均孔隙度、渗透率分别为9.83％、1.03×10-3 μm2,储集空间以粒间溶孔、粒内溶孔和残余粒间孔为主.汞饱和度法计算的整体分形维数...     

沁水盆地黄土塬区三维地震勘探激发层位试验研究

沁水盆地黄土塬区地表黄土覆盖厚度不均,地震波速度差异较大,对地震勘探的激发有较大的影响.针对区域地表地层特点,设计地震地质模型,分析不同激发层位地震正演记录.结合试验区现场试验,对比分析了正演模拟记录.结果表明,合理的激发层位能够有效压制干扰波,突出目的层位反射波,提高黄土塬区三维地震原始资料的品质.     

沁水盆地黄土塬区三维地震勘探激发层位试验研究

沁水盆地黄土塬区地表黄土覆盖厚度不均，地震波速度差异较大，对地震勘探的激发有较大的影响.针对区域地表地层特点，设计地震地质模型，分析不同激发层位地震正演记录.结合试验区现场试验，对比分析了正演模拟记录.结果表明，合理的激发层位能够有效压制干扰波，突出目的层位反射波，提高黄土塬区三维地震原始资料的品质.     

山西沁水盆地中、南部煤储层渗透率影响因素

通过对山西沁水盆地中、南部井下煤层宏观裂隙的观测和统计,将其按大小和形态特征划分为4级,并在扫描电镜下对显微裂隙进行了系统描述和测量。在分析渗透率与地应力、埋深、裂隙、储层压力和水文地质条件等相互关系的基础上,指出影响本区煤储层渗透率的主控因素是地应力和埋深,在埋深相似的条件下,其他因素对渗透率起着更重要的作用。      

山西沁水盆地中-南部煤储层渗透率物理模拟与数值模拟

通过对山西沁水盆地中南部上主煤层宏观裂隙观测,力学参数测量和应力渗透率实验,分别建立了裂隙面密度、裂隙产状、裂隙宽度与煤储层渗透率之间的预测数学模型;利用FLAC—3D软件,模拟了该区上主煤层内现代地应力状态,结合煤层气试井渗透率资料,构建了应力与渗透率之间关系预测的数学模型,并对该区上主煤层渗透率进行了全面预测。通过吸附膨胀实验,揭示了各煤类煤基质的收缩特征,构建了有效应力、煤基质收缩与渗透率之间的耦合数学模型,并对煤层气开发过程中渗透率动态变化进行了数值模拟。     

陕甘宁盆地储层裂缝特征及形成的构造应力场分析

根据陕甘宁盆地延河剖面、延长川口油田以及长庆安塞油田的裂缝研究资料，分析了盆地内裂缝的走向、成因类型，提出陕甘宁盆地为稳定盆地，盆地内褶皱和断层相对不发育，但裂缝广泛存在；盆地内的E—W向区域裂缝最发育，主要形成于燕山期；其次为NE向裂缝，为喜山期构造运动的产物；野外露头上的裂缝方位和实际注水动态反映的裂缝方位存在不一致的现象，主要与由裂缝形成期的古构造应力场、现今构造应力场和盆地内砂体的展布方向有关；控制裂缝发育的主要地质因素是沉积相。     

四川盆地东北部上三叠统须家河组四段物源分析

四川盆地东北部地区上三叠统须家河组须四段是油气勘探的重点层段,该地区的沉积受到多物源的影响.通过对研究区重矿物、碎屑组分、岩屑成分和古水流方向的分析,最终确定了研究区须四段的物源来自龙门山、大巴山和米仓山3个方向.其中,元坝西部地区物源来自于龙门山褶皱带方向;元坝东部地区物源来自大巴山褶皱带东南部方向;元坝中部部分地区表现为龙门山和大巴山的混合堆积;通南巴西部地区物源来自米仓山褶皱带方向,通南巴东部物源表现为大巴山和米仓山的混合堆积.     

鄂尔多斯盆地北部盒8段古含气范围的地球化学特征

鄂尔多斯盆地盒8段气藏为深盆气藏。通过分析鄂尔多斯盆地苏里格庙地区盒8段储集层中有机包裹体的丰度、储集层的热解特征,并结合该区的构造演化和生烃演化等特征,探讨了苏里格庙北部盒8段气层的古含气边界的变化情况及天然气的保存条件。认为盒8段气层的分布范围在早白垩世末期达到最大,后期的构造抬升对气水边界的影响并不大,这是因为构造抬升后,气源岩的压力下降,增加了煤系地层中吸附气的脱附能力,为气藏补充足够的气体,从而使得古气水边界的分布与现今的差别不大。地层倾角的大小能影响天然气的富集和保存,地层倾角相对平缓的斜坡部位利于天然气的聚集,是高产气区。     

渭河盆地新生界水气资源储层特征及存在问题分析

渭河盆地北靠鄂尔多斯地块,南依秦岭造山带,为一典型的地堑盆地,构造活动复杂,发育较厚的新生代地层,资源丰富.利用钻测录井等资料及野外调研、实验分析等方法,结合前人研究成果,对盆地新生代地层进行了重新划分界定,对水气资源类型及其赋层特征进行了深入分析.结果表明,盆地水气资源丰富,主要有地热（水）、矿泉水、地下水、水溶气、生物气、氦气、氡气、氢气等;含水层主要为古近系和新近系基岩裂隙孔隙含水层、第四系砂砾孔隙含水层,含水性好;热储层主要有红河组、白鹿塬组、高陵群（寇家村-冷水沟组）、蓝田-灞河组,总体物性较好,多为中孔-中渗储层;含气层除了和热储层一样外,还有张家坡组,其物性很好,为优质储层.对目前在盆地水气资源研究中存在的问题也进行了分析.     

GEOCHEMISTRY AND TECTONIC ENVIRONMENT AND RESERVOIR FORMATION OF MANTLE-DERIVED NATURAL GAS IN THE SONGLIAO BASIN, NORTHEASTERN CHINA

During several decades of exploration, a number of mantle-derived natural gas pools have been discovered in the vicinities of deep faults in the Songliao Basin, northeastern China. The natural gas in these pools has a δ 13C1 value of-16.5‰ to -24.2‰, a reversed arrangement in the amount of carbon isotopes in methane and its endogamous products (namely, Δ13c1 ＞Δ13c2 ＞Δ13c3 ＞Δ13c4 ), a 3He/4He value of 1.97 to 2.34× 10-6, and an 40Ar/36Ar value of 1063 to 1949. This indicates a mantle source for the natural gas. The trace elements Cd, In, Te and Re, never found in organic-sourced hydrocarbons, are highly enriched in certain crude oils from the Basin; respectively, concentrations of these elements were found to be 751, 28, 16 and 323 times the average crustal values in China, and this also supports a mantle-derived natural gas origin. The characteristics of mantled-derived magmatic rocks,hydrothermal fluids and gaseous fractions distributed in and near the deep Songliao Basin faults indicate that rifting tectonics is providing the mechanisms for this outgassing of the mantle. Deep extensional(normal) faults provide pathways for upward movement of these materials, and in the Songliao Basin,these deep riff fault zones are associated with reservoir occurrence and cap rock seals, forming good sites for accumulation of mantle-derived natural gas. Furthermore, a layer of low velocity, low density and high conductivity in the deep crust has been identified as a potential reservoir for mantle-derived natural gas.     

盆地分析和油藏描述在河南三春集地区的应用效果

盆地分析与油藏描述代表了当代石油地质科学研究的发展方向,它们以高度综合性和定量化为显著标志,大大推进了油气勘探与开发。作者连续几年对三春集等地区先后作了盆地构造岩相分析和精细油藏描述,通过前者建立了该区构造岩相模式,指出了油气富集规律,指导了勘探布置;通过后者建立了油藏地质模型,具体地提出了精细勘探和改善开发效果的建议。最后指出盆地构造相分析法和油藏描述技术应大力推广。