鄂尔多斯盆地延川南区块深部地应力状态及其对煤层气开发效果的影响

延川南区块煤储层埋深在700～1500 m,多数深于900 m.基于该区块压裂施工压降数据,计算最大、最小水平主应力和垂向应力,划分储层地应力类型,分析了地应力及其类型对渗透率和压裂效果的影响.结果表明,研究区整体处于拉张状态,最大、最小水平主应力和垂向应力与埋深呈正相关线性关系.地应力类型以Ia类为主,III类其次,...     

煤层气有利储层分布区测井、地震联合预测方法

这里综合应用测井和地震资料,进行有利煤层气储层分布区的预测。在研究中,有效应用测井资料,根据SMB工区3号主力煤层及其上部小煤层对应的测井响应特征纵向组合分布及其分类,结合煤层与围岩间的物性差异所引起的地震振幅横向变化特征对煤层的横向展布进行预测。通过测井和地震资料分析,选择地震均方根振幅属性进行SMB工区煤层分布区地震相带的刻画,地震相带边界明显。综合分析试验区沉积地质背景,有效应用测井资料及地震资料,进行试验区地震相、沉积相的描述,优选了有利的煤层分布区即三角洲分流间湾沉积区,实现了煤层气有利储层分布区的预测。     

淮南矿区深部地应力场特征研究

利用水压致裂法和套孔应力解除法对淮南矿区-500～-1 000 m深度范围内的12个矿井进行了地应力测量,取得了19个有效测点的数据。数据分析表明：（1）淮南矿区深部地应力场以水平应力为主,构造应力占绝对优势,属于典型的构造应力场类型;（2）地应力量级属高应力水平;（3）垂直主应力、最大及最小水平主应力随深度的增加均呈增大趋势;（4）侧压系数 随深度增大而减小,地应力场有从大地动应力场型向准静水压力场型过渡的趋势;（5）侧压比 的回归曲线分布于Hoek-Brown内外包线带内,且变化趋势与Hoek-Brown曲线相似,但与Hoek-Brown曲线相比,回归曲线 值偏小;（6）最大水平主应力与最小水平主应力的比值范围为1.12～2.02,其中68.42%的测点分布在1.67～2.02之间;（7）最大水平主应力方位为NEE－EW向。最后探讨了淮南矿区地应力与地质构造的关系,分析认为,矿区最大主应力方向与构造运动密切相关,矿区现今构造应力场最大主应力方位与实测最大水平主应力方位大致吻合。     

基于原位地应力测试及流变模型的深部泥页岩储层地应力状态研究

深部泥页岩储层地应力状态的准确确定是页岩气等非常规能源高效开发的关键。综合基于原位地应力测试获得水平最小主应力,建立基于流变模型的地应力剖面,应用成像测井技术确定水平最大主应力方向等,是准确确定泥页岩储层地应力的有效方法。将该研究思路应用于陕西汉中SZ1井,利用水压致裂原地应力测试方法获得储层水平最小主应力值范围为32~41 MPa;利用偶极声波测井数据获得岩石力学参数,结合地壳应变率和储层埋藏史,建立了SZ1井地应力剖面,结果表明牛蹄塘组1950~2025 m深度范围内水平主应力差介于10~15 MPa,水平最小主应力值范围为28~41 MPa,水平最大主应力值范围为47~49 MPa,预测得到的水平最小主应力值与实测结果具有较好的一致性。原地应力实测及流变模型预测结果揭示SZ1井地应力为正断型(Sv＞SH＞Sh)或正断型与走滑型相结合的应力状态(Sv≈SH＞Sh)。水平主应力差随伽玛值的升高而变小,表明地应力剖面与地层岩性具有较好的对应关系。基于成像测井揭示的钻孔诱导张裂隙分布特征,SZ1井水平最大主应力方向约为N74°W,与区域构造应力场方向基本一致。相关结论为准确认识SZ1井目标层地应力状态,以及后期水平井布设及压裂控制等提供了重要依据。     

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。

     

延川南区块深部煤层气U型分段压裂水平井地质适用性研究

深部煤层渗透性普遍较差,直井压裂开发单井产量低效果不甚理想,而U型水平井分段压裂开发煤层气技术已取得很好的效果。该项技术试验前必须进行适合该井型的地质评价。以鄂尔多斯盆地东缘延川南区块为例,首先分析影响水平井压裂产能的地质因素,主要为单井控制资源量、储层渗透性和煤层气解吸难易程度,其中单井控制资源量受含气量和煤层厚度影响,渗透性与煤层埋深、构造及煤体结构等有关,碎裂煤发育区渗透性相对好。而后假定吸附性能不变的前提下,利用数值模拟方法分别模拟了不同渗透率、含气量和煤层厚度条件下水平井压裂的产气情况,模拟结果表明水平井压裂后累计产气量与渗透率、含气量、煤层厚度正相关。最后在经济效益评价的基础上,查明适合水平井压裂的地质条件：渗透率>0.25×10^–3μm²,含气量>12.3m³/t,煤层厚度>2.9m。该地质适用性评价标准在现场得到广泛应用,并收到了良好的开发效益。     

陕西省吴堡矿区煤层气井产层组合研究

吴堡矿区煤层气资源丰富,为加快吴堡矿区煤层气开发的步伐,分析了吴堡矿区煤层气井的产层组合和排采效果,并从煤层与含水层水力联系角度,探讨了不同产层组合煤层气井排采效果存在差异的原因。结果表明:S1煤层与含水层无水力联系,含水层对S1煤层排采没有影响,故单排S1煤层效果好;T1煤层与其顶板K2灰岩含水层之间没有良好的隔水层,水力压裂时,裂缝扩展到了煤层顶板,沟通了K2灰岩含水层,K2灰岩含水层严重影响了T1煤层的排采,故单排T1煤层或S1、T1煤层合层排采效果都不好。综合考虑上述因素,对今后吴堡矿区煤层气资源开发策略和思路提出了建议。     

灰色系统理论在煤层气含量预测中的应用

煤层含气量是一个受多因素影响的反映煤层含气性的定量指标。以晋城矿区为例,根据煤层气地质基本理论,利用改进的斜率关联度法,分析了煤层气含量的影响因素;进而,由灰色多变量静态模型GM(0,N)预测了煤层气含量,并与多元回归分析的结果进行比较。结果表明,用改进斜率关联度进行灰色关联分析所确定的煤层气含量的主要影响因素是可信的;由GM(0,N)模型预测煤层含气量所需样本数据少,原理简单,计算方便,且预测精度较高。     

宁芜北部铜(金)多金属矿深部找矿地质与地球物理模型研究

宁芜地区产有与中基性陆相火山岩有关的"玢岩型铁矿"和多个铜金多金属矿床(点)。通过选取的4个典型矿床,讨论该类矿床(点)的成矿作用、勘查方法和地质—地球物理特征,总结该类矿床(点)勘查方法的组合与流程、对方法的有效性进行分析,提出了地质找矿标志。建立了宁芜北部深部铜多金属矿的找矿模型,为下一步选择找矿靶区和成矿预测提供参考。     

洞穴石笋纹(壳)层构造类型研究

在大量大型石笋纵剖面观测研究的基础上,提出洞穴石笋成因形态分类,首次确立石笋纹(壳)层组合构造分类方案;阐明叠锥、叠柱、叠锥柱复合和叠锥柱彼此间夹复合等构造类型及类型中的拱凸、拱凹、水平、平凹等纹层(组)层面构造亚类的组成特征;指出有关构造类型和亚类是成笋时段洞顶滴水、滴流水水量和流态动态特征与过程的踪迹,纹(壳)层及其构造也是洞穴内外气候环境及洞穴(道、厅)地质、水文条件等制约因素的综合反映。      

鄂尔多斯盆地东缘深部(层)煤层气勘探开发理论技术难点与对策

深部煤层气资源丰富、开发前景广阔,但对其与浅部煤层气地质条件的内在联系研究尚不够深入。从煤层形成演化角度出发,以鄂尔多斯盆地上古生界煤层为例,总结了煤层深埋深藏型、深埋浅藏型及浅埋浅藏型3种埋深演化模式。系统分析了深部和浅部煤层在温压条件与含气性、地应力与渗透率特征、变质程度与含水性等方面的差异性及其形成机制。研究指出,受埋深与演化过程影响,深部和浅部煤储层温度最多相差100℃以上,储层压力最大相差40 MPa左右,导致由浅部向深部,气体赋存状态以吸附气为主转变为吸附气与游离气共存,地应力场由水平应力主导转化为垂向应力主导,煤储层孔隙率、渗透率及含水性逐渐降低。明确了深部煤层气的典型特点,即：在高温高压条件下,以吸附态和游离态共存于一定深度以下煤储层中的甲烷气体,该类煤储层在垂向应力为主导的作用下,孔裂隙空间极度压缩,含水极少且矿化度极高,内生微裂隙为主要渗流通道。基于含气性临界深度和地应力场转换深度的不一致性,指出浅部向深部煤层演化过程中存在过渡区,该区内呈现出非典型深部煤层气的特点,或深部煤层气和浅部煤层气地质条件共存的情况,在勘探开发过程中,应具体分析,制定针对性开发方案,以实现浅部与深部煤层气的高效协同开发。

     

鄂尔多斯盆地东缘深部(层)煤层气勘探开发理论技术难点与对策

我国深部(层)(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。2019年以来,鄂尔多斯盆地东缘(鄂东缘)大宁–吉县区块逐步进入深部(层)煤层气“规模勘探+先导试验”阶段,直井日产气量突破2×104 m3,水平井日产气量突破10×104 m3,这一标志性成果既突破传统意义上煤层气勘探开发领域的深度禁区,使得煤层气总资源量有望在30.05×1012 m3基础上大幅度增加,又将成为“十四五”乃至长远煤层气产业实现规模发展的重点勘探开发方向。面对以地面传统钻井、压裂(储层改造)、排采(举升)、集输和数智化等为主体技术及开发方式的迫切需求,鄂东缘深部(层)煤层气面临许多基础理论和技术难点,包括:成藏机理和赋存规律,有利区优选方法;高产主控因素及控制机理,解吸–渗流机理与开发规律,“地质–工程一体化”开发甜点分类评价标准,关键开发指标确定方法和依据;低成本优快高效钻完井技术,水平井水泥环高效密封控制技术;煤岩缝网形成机理,低成本、高效、环保压裂入井材料,改造后缝网孔渗特征、流动规律;高盐、高水气比、出砂等工况下排采及举升控制技术;高效节能集输、规模开发所需复杂集输管网稳定运行理论与实践体系;数智气田建设和人工智能应用研究。在系统梳理上述难点基础上,针对性地提出勘探地质、开发地质、钻完井、压裂(储层改造)、排采(举升)、集输与数智化等理论与技术的研究方向和具体对策,这一成果不仅对加快鄂东缘深部(层)煤层气规模上产具有重要的指导意义,而且对国内外深部(层)煤层气规模开发具有很强的引领和示范作用,也可有力推动煤层气产业高质量发展、支撑实现国家碳达峰碳中和目标与保障清洁能源安全。      

灰色GM(1,1)模型在山东焦家金矿床深部含矿性预测中的应用

运用灰色理论,以焦家金矿床矿体品位、厚度代表矿化的白化值,经过数据生成处理,建立了矿体品位、厚度灰色GM(1,1)模型.通过残差、后验差、关联度检验,研究了模型的可靠性,对影响预测模型精度的因素进行了分析,并提出了提高模型精度的方法;通过GM(1,1)模型预测,焦家金矿床Ⅰ,Ⅲ矿体金矿化强度自浅部向深部逐渐增强,Ⅱ号矿体品位自浅部向深部逐渐增高,但厚度有逐渐减小的趋势,总体矿化强度不及Ⅰ,Ⅲ矿体.     

宁县典型测井地下水埋深的灰色预测研究

采用灰色系统理论中灰色动态模型GM（1,1）,对一观测孔地下水位埋深进行灰色动态模拟。利用观测孔2011年实测地下水位埋深数据建立GM（1,1）预测模型,并对2012年地下水位埋深进行预测。经验证,模型预测精度较高,具有一定的实用价值。     

贵阳市环城林带的形成与岩(土)层关系的研究

通过对贵阳市环城林带三个代表性林区(场)的岩-土层剖面、岩(土)层的物质组成特征研究,认为林带的形成与岩(土)层密切相关。环城林带出露岩石主要为粉砂岩、页岩、泥岩和砂岩等碎屑岩石,该类岩石及其风化后形成的土层,主要为难溶而成土的硅酸盐矿物,化学组成主要为SiO2、Al2O3等成土组分,且碎屑岩类抗风化能力极弱,易风化成土。     

优化GM(1,1)模型在地下水埋深预测中的应用

合理的开发和利用地下水对平原水库周边地区的可持续发展具有重大的意义.本文采用优化GM(1,1)模型,对地下水埋深进行了预测,拟合精度较高,预测效果较好,对于指导该水库合理开发利用地下水提供数量指标和科学理论依据.     

MGM(1,n)模型预测城市地下水水位的动态变化

地下水问题,是人类生存与发展的关键性问题。为了科学地对城市地下水水位动态变化进行预测,当观测资料的数据量少而又存在多个相互影响或关联的变量时,建立MGM(1,n)模型,描述地下水动态变化趋势,获得了较好的预测。     

关于利用岩石化学成分预测岩浆型铜镍(铂)矿方法的讨论

在地质成矿规律研究的基础上,利用计算机对国内外代表性的含铜镍(铂)矿基性、超基性岩体岩石化学成份排列组合计算找矿参数;筛选有效的找矿参数建立“找矿决策模型”。利用该模型对会理、会东地区基性—超基性岩体进行预测,发现杨合伍、李家湾、黄土坡等岩体值得进一步工作;其中黄土坡岩体是本次预测新提出的找矿靶区。     

西藏铁格隆南铜(金)矿床三维模型分析与深部预测

铁格隆南铜(金)矿床是近年来在班公湖-怒江成矿带西段多龙矿集区新发现的超大型Cu(Au-Ag)矿床。本文针对铁格隆南矿区深部找矿问题,以现代成矿地质理论和多元地学信息综合分析技术为支撑,以构建矿床找矿模型为指导,依托数据库技术、3S技术、三维建模与可视化技术及地质统计学理论与方法,开展基于矿产地质、地球物理、地球化学等成矿条件及找矿标志的三维地质实体建模与矿化异常三维空间重构,将铁格隆南矿床的预测评价研究拓展到三维空间,揭示了区内成矿地质特征、地球化学及地球物理异常表征,据此探讨了矿床的成因及矿体分布特征。并在此基础上,开展了矿区的地质-地球化学-地球物理综合信息分析与预测评价,以期减少单一信息多解性和成矿条件不确定性,为铁格隆南矿区深部找矿工作提供参考。研究结果表明:在地质找矿模型指导下,基于深部成矿空间三维结构重构基础上的三维地质、地球物理、地球化学异常信息提取与综合分析,可以有效的识别成矿地质体和矿致异常信息,实现深部矿产资源靶区空间定位预测,为深部找矿预测研究提供了新思路。综合分析结果显示铁格隆南矿床深部找矿潜力巨大。     

洞穴石笋纹(壳)层层组类型研究

石笋是洞穴碳酸钙沉积的典型滴石类型,也是岩溶记录中最全面、最系统的古气候环境信息载体,随着高分辨率测年技术和测试方法的提高,它在重建古气候环境方面具有重要的意义.石笋沉积纹层的组合、厚度、粒度和层面构造等,是恢复成笋滴水动态及相关古水文条件的物质基础,其中不少古气候环境信息,具强烈直观感,聚集物证、形象地记录于石笋剖面中,易观测研究.通过大量石笋纵剖面观测和系统的同位素组成、微(痕)量元素、特征性纹层的分析研究,证实石笋沉积纹(壳)层具韵律性组合和沉积旋回性及其古气候环境显示.首次提出石笋具叠锥型、叠柱型、叠锥叠柱复(组)合型纹(壳)层组和连续性、旋回性、间断(歇)性叠复纹(壳)层层组类型的沉积构造,并阐述各自的特征、滴流水动态和气候环境演变特征。