沁水盆地地层剥蚀量研究

沁水盆地自晚三叠世以来不断抬升,遭受了多次剥蚀,但其累积剥蚀量一直悬而未决,不利于盆地模拟和资源评价。本文在沁水盆地沉积-构造演化史、热演化史研究的基础上,根据野外露头和钻井资料,以镜质体反射率反演方法为主,辅以声波时差法和构造剖面法,较为准确地确定了沁水盆地中新生代以来的累积地层剥蚀量。研究表明,沁水盆地石炭-二叠系煤层在燕山运动时期遭受最高地温,其后回返抬升并伴有地温梯度下降。参照济阳坳陷连续沉积剖面建立了镜质体反射率与深度的关系,经地温梯度校正后,计算出了沁水盆地石炭-二叠系最大埋深,从而得到其此后抬升过程中的累积剥蚀量,经与声波时差法、构造剖面法计算结果对比,三者计算结果较为符合。研究结果表明,晚三叠世以来沁水盆地累积地层剥蚀量在1400～3300m之间,其中盆地中部剥蚀量较少,一般小于2500m,盆地边缘剥蚀量较大,可达3000m以上。主要剥蚀时期为晚白垩世至新近纪,地层剥蚀量可达2000m以上;其次为晚三叠世至早侏罗世,地层剥蚀量一般小于1000m。     

沁水盆地南端煤层气赋存的构造条件分析

本文通过对沁水盆地区域构造背景分析,沁水盆地南端构造型式分析和赋气构造类型分析,笔者总结出沁水盆地南端煤层气赋存的构造条件为：①位于稳定克拉通之上、后期构造变形较弱的向斜盆地的环状斜坡带,有利于煤层气的生成和聚集;②位于环状斜坡带上,由断裂构造所围限的区块,是煤层气富集的有利地区;③在有利区块内,次级宽缓型向斜是主要的赋气构造,背斜翼部是次要的赋气构造,背斜轴部不利于煤层气赋存,伸展型正断层是导气构造．     

沁水盆地晚古生代煤系层序地层及岩相古地理研究

运用层序地层学及沉积学的方法和原理,根据野外露头、钻井及区域地质资料分析,认为山西沁水盆地煤系主要存在碳酸盐岩台地、碎屑岩浅海和三角洲等沉积相类型.进行层序界面的识别、沉积相的分析和准层序的研究对比,将沁水盆地煤系划分为两个层序,每个层序又分为海侵体系域和高位体系域（缺低位体系域）.在此基础上,以体系域为单位编制了岩相古地理图,并分析了各个体系域的岩相古地理特征.     

沁水盆地煤与煤层气地质条件

沁水盆地位于山西省东南部,含煤面积29 500km^2,煤炭储量5 100亿t,为特大型含煤盆地。通过分析沁水盆地煤层埋深、厚度、构造特征、顶底板岩性及煤储层特征,认为该区主要煤层含气量高,煤层割理、裂隙发育,煤变质程度高,煤层厚度大、埋深适度,构造简单,煤层气资源量大,产出条件优良,是我国煤层气勘探开发最有利的地区之一。     

沁水盆地煤层气高渗富区遥感研究

本文针对我国煤层气地质选区中，如何引进新技术、采用综合勘探策略、提高勘探效益、降低勘探成本这一问题，以我国煤层气最具开发潜力的沁水盆地（面积5万km^2）为例，阐述了应用遥感技术研究地质构造特征，寻找地下煤层裂隙发育区，探测煤层气高渗富集区的工作程序、方法和效果。选区结果目前已得到十多个煤层气试验井的证实。     

沁水盆地西南缘石炭-二叠纪含煤岩系层序地层及聚煤特征

沁水盆地石炭-二叠系含煤地层,其空间展布受沉积环境和层序地层的控制。以沁水盆地西南缘为研究对象,利用岩心、钻井等资料分析含煤地层岩相类型、沉积相、层序地层及聚煤作用特征,得到以下认识:①石炭-二叠系主要由粗砂岩、中细砂岩、粉砂岩、泥岩、灰岩和可燃有机岩组成,发育三角洲平原相、三角洲前缘相等三角洲沉积体系及障壁-滨外陆棚沉积体系;②识别出区域不整合面、下切谷冲刷面及沉积体系转换面等3种层序界面,将石炭-二叠系含煤地层划分为3个三级层序,并进一步划分出低位、海(湖)侵及高位体系域,其中层序Ⅰ、层序Ⅲ中发育厚度稳定的可采煤层;③障壁-滨外陆棚环境下煤层在层序地层格架中位于最大海泛面附近,三角洲平原环境下煤层位于湖侵体系域早中期,可容空间增加速率与泥炭堆积速率相平衡条件下,形成厚层煤层。     

沁水盆地煤层气钻井工艺方法

针对沁水盆地煤层气概况,地层情况及开采条件,介绍了参数井、生产井、多分支地面煤层气水平开发井、丛式井等钻井工艺、钻具组合、井身结构及井身质量要求.     

沁水盆地煤系页岩气成藏模式分析

本次研究分析了石炭纪-二叠纪海陆过渡相泥页岩测试数据和地质资料,依据海陆过渡相泥页岩地球化学、储层物性、含气性等特征,探讨了海陆过渡相页岩气的成藏模式。在生气模式方面,海陆过渡相页岩气以自生为主,他生为辅,煤层作为补充气源,热演化进程方面要求低于海相泥页岩;在储气模式方面,海陆过渡相泥页岩储层更加致密,孔隙度更小,对游离气的存储能力相对较差;在吸附气存储方面,储层的最大吸附量受控于泥页岩有机质丰度;在保存模式方面,页岩气保存受泥页岩厚度、构造埋藏史、基本构造形态等多种因素的控制,且任一种不利控制因素可能破坏页岩气藏。     

沁水盆地石炭——二叠纪含煤岩系高分辨率层序地层及聚煤模式

晋东南沁水盆地的煤层气储层主要是石炭-二叠系煤层,其厚度变化明显受控于当时的沉积环境及层序地层格架。本文对该盆地含煤岩系的太原组和山西组进行了高分辨率层序地层分析,并探讨了主采煤层15号和3号煤层在层序地层格架下的分布模式。以区域性分布的与下切谷砂岩共生的间断面、不整合面、海侵方向转换面、下切谷砂岩底面、由深变浅-再由浅变深的沉积相转换面以及共生的古土壤层为界,将含煤岩系划分为3个三级复合层序和9个四级层序。15号厚煤层和3号厚煤层位于三级海侵(泛)面附近,前者形成于障壁——潟湖及滨外陆棚沉积环境,较低的泥岩堆积速率与较慢的可容空间增长速率相平衡;后者形成于三角洲平原分流间湾环境,较高的泥炭堆积速率与较高的可容空间的增长速率相平衡。太原组的以“根土岩——煤层——海相石灰岩”旋回为代表的四级层序中的煤层可能形成于“海相灰岩层滞后时段”,即从海平面抬升到陆棚之上到碳酸盐岩真正沉积下来之前的时段,因为缓慢的海平面抬升速率与泥炭堆积速率保持较长时间的平衡,从而聚集了厚层的泥炭/煤层。     

沁水盆地石炭-二叠纪含煤岩系高分辨率层序地层及聚煤模适

晋东南沁水盆地的煤层气储层主要是石炭-二叠系煤层,其厚度变化明显受控于当时的沉积环境及层序地层格架.本文对该盆地含煤岩系的太原组和山西组进行了高分辨率层序地层分析,并探讨了主采煤层15号和3号煤层在层序地层格架下的分布模式.以区域性分布的与下切谷砂岩共生的间断面、不整合面、海侵方向转换面、下切谷砂岩底面、由深变浅-再由浅变深的沉积相转换面以及共生的古土壤层为界,将含煤岩系划分为3个三级复合层序和9个四级层序.15号厚煤层和3号厚煤层位于三级海侵(泛)面附近,前者形成于障壁一渴湖及滨外陆棚沉积环境,较低的泥岩堆积速率与较慢的可容空间增长速率相平衡;后者形成于三角洲平原分流间湾环境,较高的泥炭堆积速率与较高的可容空间的增长速率相平衡.太原组的以"根土岩-煤层-海相石灰岩"旋回为代表的四级层序中的煤层可能形成于"海相灰岩层滞后时段",即从海平面抬升到陆棚之上到碳酸盐岩真正沉积下来之前的时段,因为缓慢的海平面抬升速率与泥炭堆积速率保持较长时间的平衡,从而聚集了厚层的泥炭/煤层.     

沁水盆地中北部沉降史分析

根据大量煤田钻孔和地质填图资料,应用回剥技术分析研究了沁水盆地中北部的沉降史。结果表明,石炭-二叠纪以来,研究区主要经历了3期沉降和2期抬升：晚石炭世-中二叠世的缓慢沉降;晚二叠世-三叠纪的快速大幅沉降;侏罗纪-白垩纪,燕山运动引起的隆升剥蚀;新生代以来,受喜山运动影响的隆升剥蚀;新近纪-第四纪的快速沉降。自晚古生代以来,沉降中心大体由南向北迁移,东部抬升剥蚀量较西部大,最大剥蚀厚度超过1 000 m。     

辽东南地区晚中生代地层序列与盆地演化规律

辽东南地区晚中生代地层发育不甚完全,具有两期盆地叠合演化的特征,即早中侏罗世和早白垩世两个演化阶段,经历了2次伸展裂陷和2次挤压反转。在详细研究辽东南地区各盆地岩石地层序列、生物化石组合特征、年代地层格架以及区域地层对比的基础上,讨论了盆地的演化阶段和演化规律,指出是古太平洋板块向东亚大陆边缘不同方向的俯冲与走滑,以及来自北方西伯利亚板块的持续碰撞挤压的联合构造应力场制约了中国东北地区晚中生代盆地的裂陷过程和构造反转的演化,进而为揭示华北克拉通晚中生代岩石圈演化的动力学机制提供参考依据。     

华北克拉通中部沁水盆地热演化史与山西高原中新生代岩石圈构造演化

以沁参1井地质资料为基础, 结合沉积构造演化及邻区对比等, 以磷灰石裂变径迹分析为主要手段, 配合锆石裂变径迹、矿物流体包裹体、有机质镜质体反射率、区域岩浆活动及盆地演化分析, 较系统地研究了沁水盆地晚古生代以来的区域构造运动与构造演化。并以此为基础探讨了山西高原中—新生代岩石圈构造热演化与高原的隆升过程, 提高了对沁水盆地的地质评价, 为下一步研究华北克拉通东部沁水盆地及邻区的古地热演化历史奠定了基础。     

沁水盆地松软煤层大直径绳索取心施工关键技术

2013ZX-SH-UM15V井位于山西沁水盆地腹部,为一口煤层气生产直井,在施工过程中需要对3号煤层、15号煤层取心,以了解其煤层含气量、煤岩特性等相关参数。在3号煤层、15号煤层取心过程中,因其煤层中下部煤质较松软,岩心采取率一度很低。结合3号煤层、15号煤层的煤岩特性及绳索取心钻井工艺的特点,通过反复的试验,最终成功完成了3号、15号煤层的取心工作,其中15号煤层岩心采取率达90%以上。总结了针对该区域的松软煤层的绳索取心施工关键技术。     

山西沁水盆地石炭-二叠系煤层生排烃史分析

通过对沁水盆地石炭-二叠系煤层夹矸及煤层顶板砂岩石样品中的包裹体类型、与矿物的共生关系以及包裹体均一化温度研究,结合山西南部上古生界煤层埋藏史及热史演化分析,讨论了太原组和山西组煤层的排烃历史。结果表明,太原组和山西组煤层排烃主要发生在晚三叠世末期煤层抬升释压以来,大体可以分为中侏罗世、早白垩世早期和晚白垩世一直到古新世三期。早期有过煤成油的阶段,并且有一定规模的排油过程;主要的排气阶段正好与热催化生油气阶段和热裂解生凝析气阶段相对应,那么可以认为热解气和热裂解气是煤层气的主要组成部分。煤储层中液态烃与煤层夹矸及顶板岩石中液态烃组成特征存在着明显差别,可能是由排烃过程吸附分馏作用和不同成熟度液态烃的混合作用不同所致。甾烷和藿烷总体组成特征相似,说明煤层、煤层夹矸及顶板砂岩中油气来源于煤层。     

Constraining the hydrocarbon expulsion history of the coals in Qinshui Basin, North China, from the analysis of fluid inclusions

From the comprehensive study on the homogenization temperatures and the occurrence of fluid inclusions in the framework minerals of the strata between or above the Carboniferous–Permian coals in the Qinshui basin, Shanxi, three stages are predicted of hydrocarbon expulsion from the coals. Combined with the known history of basin evolution, it is deduced that the expulsion of hydrocarbons happened during the J₁ (210–180 Ma), the early K₁ (150–130 Ma) and K₂E₁ (110–60 Ma). In the early stage, the coals produced and discharged coal-generated oils. The average GOI value of four sandstone samples is relatively high, as they have been exposed to high paleo-oil saturation in the strata between or above the coals. The biomarker compositions of oil-bearing fluid inclusions are similar to those of extracts from the coals, and so it is concluded that those oils were derived from the same family of the coals.     

沁南地区煤层气生产潜力研究

本文以沁水盆地南部地区煤层气生产试验井的徘采资料为基础，结合煤田地质勘探和中联公司煤层气勘探所获得的地质、生产资料，阐述了煤层气井的排采机理。并以TL—003井排采试验为例进行详细剖析，运用储层模拟技术，研究、分析影响煤层气产出的主要参数，初步预测了该区煤层气井的生产潜力。     

沁水盆地南缘中-新生代构造变形与构造应力场

沁水盆地南缘自中生代以来,主要经历了印支期、燕山期、喜马拉雅期三期构造活动的影响。通过对地表露头的断 层面擦痕、纵弯褶皱及共轭节理系的研究,获得了古构造应力场信息。在研究区东部 NNE 向的太行山断裂带内,逆冲挤压 构造非常明显,与其相伴发育的不对称背斜构造表明其主压应力方向为 110°;中部的 EW 向正断层、地堑系可能是印支期 近 SN 向挤压作用下形成的逆冲构造经历了新生代构造反转作用而产生的,新生代伸展作用非常显著,伸展方向为 26°, 249°,347°;西部边界由近 SN 向断裂组成,存在新生代近 EW 及 NEE-SSW 向伸展运动的擦痕证据,伸展方向为 94°,72°。 区内发育 NNW-SSE,NW-SE,NE-SW,NEE-SWW,近 SN 等几个方向的共轭节理系,表明存在过燕山期 NW-SE 向的水平 挤压构造应力场和喜山期 NE-SW 向水平挤压构造应力场,近 EW 向水平挤压应力场可能是在这两期主要构造应力场转换过 程中形成的。