淮南煤田煤系页岩气储集空间特征及其岩相控制作用

海陆过渡相煤系泥页岩广泛分布,具有良好的天然气资源潜力。以淮南煤田煤系泥页岩为研究对象,运用X射线衍射、扫描电镜等分析手段,对淮南煤田煤系地层泥页岩的矿物学、岩相、储层特征等方面进行相关测试,并探讨了泥岩岩相对页岩气储集空间的控制作用。研究表明:淮南煤田煤系泥页岩矿物成分中黏土矿物含量多、自生非黏土矿物相对较少,致使岩石脆性降低并对压裂裂缝产生具有负效应,但部分菱铁矿的存在可能起改善作用;存在花斑状高岭石泥岩、浅灰色高岭石泥岩、鲕状泥岩、暗色泥岩、粉砂质泥岩等5种岩相。泥页岩储层裂缝包括层面剪切缝、有机质演化异常压力缝、层间页理缝、构造裂缝等宏观类型和与石英和高岭石有关的微裂缝类型;泥页岩孔隙包括化石孔、粒间孔、粒内孔和晶间孔及可能的有机质孔等类型,为页岩气赋存提供了储集空间。不同沉积环境下的泥岩岩相不同,进而决定了矿物成分特征与有机质相对含量,对泥页岩储集空间起主要控制作用。     

淮南煤田煤系泥页岩储层微孔特征及成因探讨

煤系泥页岩储层发育的微孔（孔径<2 nm）对泥页岩气吸附赋存具有重要意义。以淮南煤田石炭—二叠纪海相-海陆过渡相煤系泥页岩为研究对象,通过Ro,max、TOC、XRD和CO2吸附实验,揭示储层微孔结构特征,探讨微孔发育的控制因素及成因。研究表明：太原组、山西组和下石盒子组泥页岩有机质成熟度基本接近,处于低成熟-成熟阶段;三角洲平原亚相的下石盒子组TOC最高、黏土矿物最丰富、微孔最发育,其次为障壁砂坝-澙湖相的太原组,三角洲前缘和前三角洲亚相的山西组TOC最低,黏土矿物中等,微孔最不发育;微孔孔径分布发育峰1（0.366 5 nm）、峰2（0.457 7~0.627 2 nm）和峰3（0.821 6 nm）三个峰或区间。微孔孔容与TOC以及黏土矿物（高岭石和绿泥石）含量呈正相关,与脆性矿物含量呈负相关,推断储层主要发育有机质孔和黏土矿物孔,不同类型微孔的发育受控于不同沉积环境及成岩演化下有机碳含量和矿物成分差异。峰1对应微孔归因于黏土矿物孔为主,有机质孔少量,峰2为黏土矿物孔和有机质孔共同主导,峰3主要为有机质孔,少量黏土矿物孔;认为有机质孔为芳环层间孔（峰1+峰2）和芳环有序堆叠形成的柱状孔（峰3）,黏土矿物孔为高岭石和绿泥石矿物内部片层之间的空穴或经后期转化改造形成的微孔,以上也可能在有机质与黏土矿物的复合体中发育微孔。     

淮南煤田山西组泥页岩微量元素地球化学特征及其意义

泥页岩中微量元素特征对反演泥页岩形成时的沉积和古地理气候条件具有重要意义。采集淮南煤田山西组泥页岩样品,利用ICP-MS对泥页岩中微量元素进行了测试分析,探讨了研究区山西组泥页岩中微量元素的地球化学特征及其意义。结果表明,B、Cr、U、Ga、Li、Sn、Pb、Mo、Th、W等元素富集,Cd、Co、Cu、Ti、Zn、Sc、Ba、Mn、Ni、Sr等元素亏损;揭示淮南煤田山西组形成于温暖湿润和半咸水-高咸水的沉积环境中,沉积体系为开放型,体系内为弱氧化-还原环境,其中以弱还原-还原环境为主,且表现出从早期弱氧化到中后期的还原环境的演化特征;依据U/Th、Ni/Co、Sr/Cu、B/Ga、Sr/Ba、TOC等地球化学参数结果推测,盐度和氧化还原条件受到多种因素的影响,有机质的原始堆积量是影响山西组泥页岩中有机质含量的主要因素,而盐度和氧化还原条件影响有机质中各显微组分含量。研究区温暖湿润的气候和较为还原的环境为有机质的堆积和保存提供了有利条件,为页岩气的成藏提供了物质基础。     

淮南煤田二叠系高分辨率层序地层学特征

在对淮南煤田二叠系不同周期地层基准面旋回识别和分析的基础上 ,进行了层序地层划分 ,尤其是进行了二叠系四级、五级高分辨率层序的识别与划分。淮南煤田二叠系三级层序内部具有明显的三分性 ,即一个三级层序由底部的低水位体系域、中部的水进体系域和上部的高水位体系域构成。其中水进体系域较薄 ,而低水位体系域和高水位体系域较厚 ,这说明华北南部二叠纪聚煤盆地基准面以下降周期为主导 (持续时间较长 ) ,水进 (盆地水域扩张 )期持续时间较短。基准面升降高频振荡性的变化 ,使盆地沉积环境发生频繁交替 ,从而导致盆地聚煤作用发生高频率变化。淮南煤田二叠系发育煤层达 2 6层之多 ,就是盆地基准面升降高频性变化的结果。研究表明 ,具有工业价值的煤层主要形成于高水位体系域。     

淮南煤田地下水类型及其特征

淮南煤田为全隐蔽煤田,松散层厚度大,主要含煤地层为二叠系。通过大量的勘探资料及生产矿井的开采成果,对影响煤层开采的地下水进行了分类,并对其水文地质特征进行了阐述,为新区的建井与开采提供了参考资料和决策依据。     

淮南煤田二叠系基准面旋回划分与煤聚积规律

淮南煤田二叠系是以三角洲—滨岸平原相为主的沉积。本文运用地层基准面原理,通过岩心、测井资料的综合分析,对淮南煤田二叠系进行了不同周期地层基准面旋回分析,识别出短期、中期、长期三种规模的地层旋回。通过对比分析,建立了该区高分辨层序地层格架。研究表明,聚煤作用出现于基准面旋回的一定位置上,叠置在长期基准面下降时期的中期基准面旋回后期是成煤的最有利时期。     

淮南煤田二叠系基准面旋回划分与煤聚积规律

淮南煤田二叠系是以三角洲-滨岸平原相为主的沉积。本文运用地层基准面原理,通过岩心、测井资料的综合分析,对淮南煤田二叠系进行了不同周期地层基准面旋回分析,识别出短期、中期、长期三种规模的地层旋回。通过对比分析,建立了该区高分辨层序地层格架。研究表明,聚煤作用出现于基准面旋回的一定位置上,叠置在长期基准面下降时期的中期基准面旋回后期是成煤的最有利时期     

淮南煤田潘三矿岩浆岩演化特征研究

通过对淮南煤田潘三煤矿1煤层中的侵入岩体剖面样品的系统采集,采用X射线荧光光谱(XRF)和光学显微镜等手段,研究了岩浆岩在垂向上岩性和矿物的演化特征。结果表明:岩浆岩从剖面下部到上部,岩性由基性过渡到中性,到上部的酸性;且其矿物组成亦呈现规律性分布:在顶底部有少量蚀变产物绿泥石和热液成因后生黄铁矿;与煤层接触的岩浆岩,裂隙发育,多为热液成因黄铁矿和石英充填;岩浆岩中钾长石蚀变程度从岩床中部向顶底部逐渐增强,岩床中部长石晶形完好,顶底部长石蚀变,受岩浆热液作用影响较大。     

淮南煤田现今地温场特征

在系统分析淮南煤田大量地面钻孔井温测井数据和井下巷道围岩温度测试数据的基础上,结合58块岩石样品的热导率测试结果,全面阐述了该区现今地温梯度和大地热流的分布特征。研究表明,淮南煤田现今地温梯度的众值介于2.50~3.50℃/hm之间,平均地温梯度为2.9℃/hm;大地热流值变化范围为31.87~83.9 m W/m2,平均热流值为63.69 m W/m2,地温梯度和热流值区均高于淮北煤田;大地热流受地温梯度控制明显,其变化特征和地温梯度分布较为相似,整体表现为中东部高,西部其次,东南部最小的特征。分析揭示,区内现今地温场和热流分布主要受区域地质背景和区内构造格局的控制。     

淮南煤田的构造热演化特征与煤层气资源的初步研究

本文应用磷灰石裂变迹法研究淮南煤田的构造热演化特征,探讨其煤层气资源潜力。结果表明：研究区自晚古生代以来,至少发生过三次明显的构造热事件,分别在240,140和80Ma左右;古地温梯度比现地温梯度低,估计本区整个剥蚀厚度大于2000m。从该区的构造热演化特征可以得出以下初步结论: 该区煤化作用主要发生在240－140Ma之间,即中生代以来的第一、二次构造事件使晚古生代煤逐渐变质为气煤级,少部分达肥煤级。煤层主要气量不是太高,白垩纪晚期的构造热运动导致热成因煤层气逸失,构造发育的地区逸失较多,煤层气资源潜力可能不大;构造发育的地区逸夫较少,可能是煤层气开发较为有利的地区。     

准南前陆冲断带烃源岩地质地球化学特征

准南前陆冲断带具有丰富的油气资源,但与资源评价关系密切的烃源岩研究不足。本文应用地球化学分析方法,对准南前陆冲断带的上二叠统、中下侏罗统、下白垩统和古近系等4套烃源岩的有机质丰度、有机质类型、热演化程度进行了系统分析和综合对比。结果表明,上二叠统烃源岩和中下侏罗统烃源岩为良好的烃源岩,古近系安集海河组其次,下白垩统烃源岩相对较差。     

淮南煤田的构造厘定及动力学控制

淮南煤田的含煤地层为石炭系和二叠系, 主要构造格架为一近东西向展布的“对冲式断-褶构造带”。该带可分为 3个次级构造带: 南部“八公山-舜耕山构造带”, 为一由南向北逆冲的推覆构造带; 北部“明龙山-上窑构造带”, 是位于淮南煤田北缘由北向南逆冲的推覆构造带; 中间为“淮南扇形复向斜带”, 构成淮南煤田的主体。淮南对冲式断-褶构造带是印支期华北板块与扬子板块碰撞造山的产物, 是大别山北侧薄皮推覆构造前锋带和外缘带的主体, 主要沿结晶基底与盖层的接触界面滑动。淮南煤田发育在“淮南扇形复向斜带”中, 南北向的强烈挤压、对冲使得位于其中的含煤地层遭受错断、牵引而弯曲, 直至倒转, 严格控制着淮南煤田的构造格架和几何学形态。     

淮南煤田地下水水化学空间分布及其形成作用

为探究淮南煤田地下水的空间分布情况及各项水化学作用的强度,将淮南煤田划分为松散层较厚的北部区域与松散层较薄的南部区域,收集了两区域16个矿井主要突水含水层的水化学测试数据,综合采用离子组合法、Gibbs图、氯碱指数等方法研究了各含水层的地下水水化学特征。研究结果表明：地下水总溶解固体与松散层埋藏厚度呈正相关,其均值范围在951.92~2 667.79 mg/L。随着松散层厚度的增大,脱硫酸、浓缩结晶及阳离子交替吸附等水化学成分形成作用得到增强,使SO₄^2-不断消耗形成HCO₃^-,导致溶解度小的HCO₃^-结合Ca²⁺、Mg²⁺析出,并最终形成以NaCl主导的高矿化度水体。该结论将为深部煤矿区水害防治、水资源利用等提供一定借鉴作用。     

Geochemistry of environmentally sensitive trace elements in Permian coals from the Huainan coalfield, Anhui, China

To study the geochemical characteristics of 11 environmentally sensitive trace elements in the coals of the Permian Period from the Huainan coalfield, Anhui province, China, borehole samples of 336 coals, two partings, and four roof and floor mudstones were collected from mineable coal seams. Major elements and selected trace elements were determined by inductively coupled plasma optical emission spectrometry (ICP-OES), inductively coupled plasma mass spectrometry (ICP-MS), and hydride generation atomic absorption spectrometry (HAAS). The depositional environment, abundances, distribution, and modes of occurrence of trace elements were investigated. Results show that clay and carbonate minerals are the principal inorganic constituents in the coals. A lower deltaic plain, where fluvial channel systems developed successively, was the likely depositional environment of the Permian coals in the Huainan coalfield. All major elements have wider variation ranges than those of Chinese coals except for Mg and Fe. The contents of Cr, Co, Ni, and Se are higher than their averages for Chinese coals and world coals. Vertical variations of trace elements in different formations are not significant except for B and Ba. Certain roof and partings are distinctly higher in trace elements than underlying coal bench samples. The modes of occurrence of trace elements vary in different coal seams as a result of different coal-forming environments. Vanadium, Cr, and Th are associated with aluminosilicate minerals, Ba with carbonate minerals, and Cu, Zn, As, Se, and Pb mainly with sulfide minerals.     

淮南煤田太原组煤系非常规油气勘探开发技术

在对淮南煤田太原组前期油气勘查工作调研的基础上,结合重大实物发现（油气显示层位和现场含气量测试）,提出了针对山西组下伏地层的井下钻孔布设方案及其井身结构设计,并综合掌握实物发现地矿井地质构造资料,进一步提出了针对淮南煤田阜凤逆冲推覆构造带下盘系统（原地系统）太原组含煤岩系油气资源调查的地面探井布设方案及其井身结构设计。在此基础上,提出以\     

沉积相带对川南龙马溪组页岩气富集的影响

为查明沉积相带对川南龙马溪组页岩气富集的影响,结合地层分布、岩性特征、沉积构造、有机碳含量、矿物组成、储集空间类型等特征,对龙马溪组页岩沉积相类型进行划分,并探讨沉积相带对有效页岩发育的影响,以期为页岩气富集条件评价提供依据。通过研究区6口页岩气井的钻井岩心观察,结合测井响应、实验测试分析,将龙马溪组划分为浅水泥质陆棚亚相、半深水陆棚亚相和深水陆棚亚相3种沉积亚相类型。有机碳含量、有效页岩的发育和分布、矿物组成以及孔隙发育特征是影响页岩气富集的关键因素,而这些因素均受控于沉积相带:沉积水体越深TOC含量越高,距离沉积中心越近TOC含量越高;龙马溪组地层厚度较大,但有效页岩厚度并不大,深水陆棚亚相沉积层段为页岩气富集的有效层段,且有效页岩层向沉积中心方向逐渐增厚;深水陆棚亚相丰富的生物供应为有效页岩带来了更高的有机质含量以及更多的脆性矿物,提高了岩石脆性;龙马溪组页岩中的孔隙类型主要为黏土矿物层间孔与有机质孔,且TOC含量高的沉积相带中有机质孔越发育。综上,深水陆棚亚相页岩具备有机质含量丰富、岩石脆性高、有机质孔发育等特征,是页岩气富集的最有利相带。     

鄂尔多斯盆地二叠系烃源岩地球化学特征与沉积环境的关系

鄂尔多斯盆地二叠系烃源岩是盆地重要潜在的生烃岩系,以钻井岩心地球化学分析资料为主,对泥岩、泥质碳酸盐岩的微量元素、稀土元素和有机质地球化学特征进行了系统分析,其中微量元素含量与同类岩石的克拉克值相比,差别较大。轻稀土富集程度较高,重稀土相对较低,Ce/Ce*具有较明显的正异常,反映出烃源岩沉积环境总体为还原环境。研究认为,半深湖—深湖相带沉积的灰黑色泥岩类烃源岩还原程度强,有机质丰度高,有机质能被及时埋藏;河流—沼泽相沉积环境沉积的灰色—绿灰色泥岩类烃源岩有机质丰度较低。还原程度强、具一定深度水体的沉积相带是原始有机质沉积的良好场所,有机质能沉积并及时保存下来;而气候条件相对干燥、降水少、陆源碎屑物补充不足或较长时间处于氧化环境条件下沉积的泥质碳酸盐岩类岩石,有机质丰度明显偏差。     

淮南煤田太原组铝质泥岩元素地球化学特征

华北聚煤盆地南缘淮南煤田晚石炭世-早二叠世太原组含煤岩系普遍沉积铝质泥岩,然而,对于多层铝质泥岩的形成条件及其地球化学特征尚未开展深入研究。在本次研究中,系统采集了淮南煤田张集煤矿补Y1钻孔岩心样品,采用XRF和ICP-OES、ICP-MS分别测试了主量元素和微量元素,对铝质泥岩地球化学特征及其地质成因进行分析。结果表明：不同层位的铝质泥岩来源于同一源区,铝土质泥岩可能受到了更强烈的红土化作用导致其明显偏离SiO₂/Al₂O₃和Fe₂O₃/Al₂O₃趋势线;Sr/Ba的结果表明铝质泥岩是在不稳定的海陆交互沉积环境下形成的,V/Cr和V/（V+Ni）的结果表明铝质泥岩是在贫氧到厌氧的沉积环境中形成的;综合主量元素和微量元素的结果,表明了不同层位铝质泥岩的母岩可能是附近古陆的中酸性火成岩,母岩风化产物经迁移至淮南地区沉积成岩。     

内蒙古西乌旗地区下二叠统寿山沟组烃源岩有机地球化学特征

近些年二连盆地及外围地区石炭—二叠系油气研究工作表明该区具有很大的勘探潜力,西乌旗下二叠统寿山沟组为该区油气勘探的重要目的层之一。为了更准确、深入地认识寿山沟组烃源岩的品质,本文针对寿山沟组烃源岩样品进行有机地球化学特征方面的研究。通过总有机碳（TOC）测试、氯仿沥青及族组分抽提分离、生油岩热解分析、饱和烃GC-MS测试手段重点对烃源岩进行有机质丰度、成熟度及类型评价,并根据有机分子地球化学特征判识生烃母质来源及其沉积环境。研究结果表明：样品总有机碳含量（TOC）均值为1.01%,氯仿沥青“A”含量均值为0.23%,生烃潜量PG（S₁+S₂）均值为0.05×10^-3,综合判识烃源岩有机质丰度为“中等—较好”级别;样品Ro值较高,介于1.67%~4.36%,结合Ts/（Ts+Tm）值与C₂₉甾烷异构化参数特征综合判断有机质成熟度达“高成熟—过成熟”阶段;生物标志物分析结果表明烃源岩的生烃母质以低等浮游生物、菌藻类为主,陆生高等植物为辅,有机质类型为Ⅱ₁、Ⅱ₂型;古水体盐度较高,有机质保存于还原性条件。综合有机质丰度、类型、成熟度、保存条件各项参数认为西乌旗地区寿山沟组烃源岩可达“中等—较好”级别,可为研究区油气资源富集提供气源。