川南上二叠统煤系泥页岩气与煤层气合采前景探讨

四川上二叠统龙潭组煤层及其顶底板泥页岩含气性及其合采对煤系气勘探开发意义重大。为改变煤层气产业低产低效长周期的现状,达到提升煤层气井产量、稳定产能的目的,实现综合效益的目标,将龙潭组当成一个整体研究对象;重点对煤系泥页岩气的储层组合类型进行分析,并初步探讨了含气煤层及其顶底板含气泥页岩合探合采的前景,该地区煤系气合采的必要性、条件等,提出未来开展综合勘探开采的几点原则建议。     

川南上二叠统煤系泥页岩气与煤层气合采前景探讨

四川上二叠统龙潭组煤层及其顶底板泥页岩含气性及其合采对煤系气勘探开发意义重大。为改变煤层气产业低产低效长周期的现状,达到提升煤层气井产量、稳定产能的目的,实现综合效益的目标,将龙潭组当成一个整体研究对象;重点对煤系泥页岩气的储层组合类型进行分析,并初步探讨了含气煤层及其顶底板含气泥页岩合探合采的前景,该地区煤系气合采的必要性、条件等,提出未来开展综合勘探开采的几点原则建议。     

煤系叠合型气藏及其勘探开发技术模式

煤系叠合型气藏是含煤地层煤系气特有的关键成藏类型,煤系叠合型气藏的发现、勘探开发实践与研究探索为我国煤系非常规天然气勘探开发提供了新领域和新思路。提出并阐述煤系叠合型气藏的概念、主要类型、发育特征和赋存分布,探讨煤系叠合型气藏的形成条件、成藏过程、成藏模式,揭示其形成机理,重点讨论2种主要类型煤系叠合型气藏的地质适配性勘探开发技术模式,分析前瞻了煤系叠合型气藏在煤系气勘探开发中的应用。研究表明:我国发育(分流)河道砂体与煤层接触型(华北型)、煤层?砂岩–泥岩互层型(华南型)、煤层–砂岩–泥岩互层夹砂砾岩型(东北型)3类煤系叠合型气藏,分布赋存分别以华北地区山西组、华南地区龙潭组和东北地区城子河组为代表;沉积作用是煤系叠合型气藏的关键主控地质因素,三角洲沉积体系的泥炭沼泽、分流河道、支流间湾的沉积微相组合为煤系叠合型气藏的有利沉积相序组合;煤层为主的叠置复合储层结构和岩性圈闭是煤系叠合型气藏的重要特征,统一的含气系统和压力梯度一致是其本质特征;含煤段煤层/砂岩/页岩不同类型储层间发生能量物质传递和平衡、煤层气/致密砂岩气/页岩气间运移和相态转化是煤系叠合型气藏形成的主要机理,喜马拉雅期是华北地区山西组煤系叠合型气藏成藏关键期;高分辨率地震岩相解释识别气藏与虚拟产气层合层开发是华北型煤系叠合型气藏勘探开发技术模式的关键特征,“层段优选、小层射孔、分段压裂、投球分压、合层排采”构成华南型煤系叠合型气藏勘探开发技术模式的核心内涵。这些技术模式已得到应用并将为我国煤系气共探共采和深层煤层气高效开发提供重要支持。      

沁水盆地武乡地区煤系泥页岩储层特征及勘探建议——以山西武乡地区ZK-42井为例

我国沁水盆地发育多套富有机质泥页岩,是煤系气勘探的有利目标层系。以山西武乡地区ZK-42井钻遇泥页岩为研究对象,利用X射线衍射、扫描电镜、总有机碳含量测试、泥页岩含气量测定等测试方法,系统研究了太原组泥页岩的空间展布、矿物组成和储层物性特征,评价了煤系泥页岩勘探潜力。结果表明：(1)矿物组分以黏土矿物和石英为主,黏土矿物质量分数平均为52.8%,主要为伊/蒙混层,石英质量分数平均为26.2%。(2)有机质类型属于Ⅲ型干酪根,具有较强的生气潜力;有机质丰度TOC含量为1.9%～4.8%,平均为2.84%;R_o为1.9%～2.9%,平均为2.48%,处于过成熟干气阶段,该区有机质整体成熟度较高。(3)储层物性特征,泥页岩储层孔隙度总体较低,平均为4.34%;渗透率为0.000 123 96～0.009 361 3mD,平均为0.003 935mD;泥页岩实测总含气量较小,为0.35～0.60m³/t,平均为0.47m³/t。(4)本区煤系气勘探建议以太原组15^#煤层为主,泥页岩可作为辅助气源补充,采用煤...     

典型煤系叠合型气藏生产模拟研究——以黔西地区龙潭组为例

【目的】煤系叠合型储层开发过程中储层组合影响了煤系气井的产气效果。煤系叠合型储层层间岩石力学性质和物性差异大，导致流体运移规律相对于单一储层更加复杂。因此，开展数值模拟研究是一种有效的解决方案。【方法】以黔西地区龙潭组典型煤层—砂岩—泥页岩互层型储层为研究对象，考虑叠合型储层的基质收缩效应、有效应力作用及层间流体流动对储层流体运移规律以及渗透率等储层物性参数的影响，建立煤系叠合型气藏流固耦合数学模型，开展煤系气生产数值模拟，分析不同储层组合排采下储层孔隙压力、基质含气量、渗透率等叠合型储层特征参数的演化规律以及层间流动差异对产气效果的影响。【结果】与单层排采相比，（煤+泥页岩）排采、（煤+砂岩）排采、全层段排采下，累计产气量分别提高了1.26倍、1.42倍、1.62倍；四种储层组合排采下均存在层间能量与物质传递；煤、砂岩和泥页岩储层在不同储层组合排采下，储层孔隙压力与传导方向、基质含气量以及渗透率比例均存在明显差异。【结论】全层段的储层组合排采下产气效果最好，砂岩层中游离态甲烷更易产出，有效减弱储层间垂向孔隙压差的影响，更有利于叠合型储层孔隙压力径向传导，促进煤与泥页岩基质中甲烷解吸，...     

川东南石宝矿区龙潭组页岩气(煤层气)潜力分析 ——以SD1井为例

二叠系龙潭组是四川盆地最主要的海陆过渡相页岩气勘探层位。通过钻井岩芯和薄片观察、X射线衍射、扫描电镜、有机地球化学分析、孔渗测试、现场解吸和等温吸附等手段, 以SD1井为例, 对川东南石宝矿区龙潭组烃源岩特征和页岩气潜力进行研究。结果表明: 1)研究区SD1井龙潭组泥页岩累计厚度约47.74 m, 与煤层及粉-细砂岩交互出现, 主要为分流间湾和沼泽微相沉积; 2)泥页岩总体黏土矿物含量高(平均值为49.7%), 富菱铁矿、黄铁矿和锐钛矿, 缺乏长石和其他碳酸盐矿物; 3)有机质主要由镜质组构成, 干酪根δ13C集中分布在–22.8‰ ~ –24.2‰之间, 以Ⅲ型干酪根为主, 有机质丰度高(TOC平均值为7.37%), 处于过成熟生干气阶段, 生烃潜力大; 4)储集空间主要包括微裂缝、有机质孔、溶蚀孔和晶间孔, 孔隙度变化在3.05%~4.35%之间, 平均值为3.79%; 渗透率约为0.486 μD, 远小于0.1 mD, 具超低孔超低渗特征; 5)现场解吸泥页岩含气量为0.61～4.70 m3/t, 平均值为2.16 m3/t, 含气性相对较好, 饱和吸附气含量均大于2.00 m3/t, 显示出良好的吸附性能。综合研究认为, 川东南石宝矿区龙潭组页岩气开发潜力较大, 龙潭组上段中部C14–C17碳质泥岩夹煤层组合和龙潭组中段上部C20–C24碳质泥岩夹煤层组合为主力勘查层段。     

海陆过渡相页岩气成藏特征初探:以湘中坳陷二叠系为例

通过对湘中坳陷邵阳市泉塘村、隆回县北山和邵阳市黄亭等地露头观察及涟源县龙场建新村和涟源县七星街龙潭组、大隆组页岩露头剖面实测、取样和测试分析,重点研究了二叠系页岩龙潭组和大隆组页岩的地化特征、储层特征、含气特征,建立了页岩岩性-岩矿-地化-物性-含气性综合剖面。研究区龙潭组和大隆组页岩干酪根显微组分以壳质组为主,镜质组和惰质组含量较少,有机碳含量大于2%的占样品总数的40%以上,纵向上主要分布在龙潭组上部和大隆组下部,成熟度分布在1.10%~2.22%,平均为1.42%,处在成熟-高成熟阶段。储层微观类型主要有矿物质孔和微裂缝,次要类型为有机质气孔,其中矿物质孔包括残留粒间孔隙、粒间溶蚀孔、粒内溶蚀孔和粒内孔隙。综合分析上二叠统龙潭组-大隆组泥页岩层系厚度、有机碳含量等指标,结合油气显示分析认为,页岩气有利的富集层段为大隆组下部-龙潭组上部厚约80m的优质泥页岩,具备良好的页岩气勘探潜力。值得注意的是,在四川盆地内部的二叠系页岩在地化指标、矿物组成、储层特征和含气量等页岩气成藏条件与湘中地区大致相同,且具有生烃高峰期晚,抬升幅度小等特征,发现了以二叠系泥页岩为源岩的普光等大气田,是海陆过渡相页岩气勘探研究需要注意的地区和领域。     

黔北煤田林华矿煤系气成藏特征及开发方式

基于煤系气共采试验,分析了林华矿龙潭组煤系气储层沉积组合、含气性、有机质类型及矿物组分等赋存特征。研究表明:煤系气赋存于多个沉积单元体中,除煤层及直接顶底板外,还存在多个独立的泥(页)岩、砂岩含气层段;研究区泥(页)岩、致密砂岩含气层沉积厚度大,占煤系总厚60%以上;含气量高,平均2.76m~3/t以上,最高达4.46m~3/t;有机成熟度高,镜质体反射率(Ro)平均2.46%,近90%泥页岩大于2%,处于过成熟早期生干气阶段;有机质含量高,TOC含量平均3.97%,68%样品大于2%,有机质类型均属于Ⅲ型;脆性指数较高,平均56%;研究区煤系气储层基本类型可划分为2类7型,煤系至少含有两套独立含气系统,即4#-10#煤层、11#-15#煤层段分别为同一含气系统;基于多煤层煤系储层组合类型和含煤系气系统探讨并划分了煤系气合层共采开发方式。     

山西省非常规天然气资源特征及共探共采选区评价

山西省赋存有丰富的非常规天然气资源,其中煤层气是国内最早取得商业性突破的地区,但是随着地质勘查工作逐渐向深部发展,近年来单纯煤层气开发逐年减少,而开始关注非常规天然气的共探共采。在综合分析研究区的含气沉积组合、储层流体压力、盖层封闭性及含气性等地质条件基础上,划分了非常规天然气含气系统,并分系统阐述了其成藏地质条件,针对其气储紧邻的赋存情况,进行了共探共采有利区判别与优选。结果表明:山西省石炭-二叠系发育了多套煤系非常规天然气共生组合岩系,可划分为5个含气系统单元,其中Ⅱ、Ⅳ含气系统煤岩及泥页岩广泛发育、厚度可观,生-储-盖组合发育良好,含气系统Ⅴ、含气系统Ⅳ、含气系统Ⅲ与山西组主力煤层可作为一个共采系统,含气系统Ⅰ与太原组主力煤层可作为一个共采系统,适合进行以煤层气为主体的煤层气、页岩气共探共采。     

黔西南地区龙潭组页岩气储层特征

随着南方海相页岩气开发的突破,黔西南地区煤系泥页岩研究工作迫在眉睫。通过系统实验测试分析,以黔西南地区二叠系龙潭组页岩为主要研究目标,对该区页岩气成藏条件进行分析研究。结果表明,黔西南地区龙潭组含煤地层自北西向南东逐渐由陆相、海陆交互相演变为海相沉积,其内发育多段富含有机质泥页岩。有机质丰度相对较高,为0.60%～22.30%,平均4.37%;储层矿物成分以黏土矿物为主,为9.83%～95.23%,平均48.56%;等温吸附测试结果显示,龙潭组泥页岩最大吸附量为6.13m~3/t,含气潜力好。综上所示,基于黔西南地区泥页岩储层特征并结合构造保存条件分析,认为关岭岗乌—花江、普安地瓜—青山、兴仁巴铃—安龙龙山为页岩气成藏的有利区。本研究成果同时也可为中国南方地区龙潭组页岩气勘探提供借鉴。     

长宁页岩气田区某丛式井场滑坡变形特征及形成机制浅析

本研究结合长宁页岩气田区某丛式井场滑坡的地质环境条件、物质结构和变形特征,根据古滑坡体存在的地质现象,对工程滑坡形成的力学机制和发展演化过程展开分析讨论。初步认为该滑坡是在古滑坡的滑覆堆积体上发展而来,滑坡启动时具有牵引式滑裂变形破坏特征,并逐渐向推移式塑性挤压变形模式转变,形成了滑坡由牵引式向推移式转化的力学机制演变过程。人类工程活动是该滑坡的最直接的主要诱发因素。充分认识滑坡的变形特征和形成机制,有利于正确指导滑坡治理措施选择和工程布局,对区域内建设场地选址和同类型工程滑坡治理具有借鉴意义。     

上覆土嵌岩扩底桩抗拔承载特性离心模型试验及计算方法研究

随着我国西部输电线路工程的快速发展,杆塔基础抗拔问题日益突出,岩体的破坏模式、极限抗拔承载力的计算方法都是目前亟待解决的关键问题。根据离心模型试验结果,分析了岩体破坏模式、荷载-位移曲线、桩身轴力分布和桩侧摩阻力曲线。基于试验结果对岩体破坏形状进行无量纲化处理并拟合,得到了统一的函数描述形式。在此基础上,利用极限平衡法推导出上覆土嵌岩扩底桩极限抗拔承载力的计算方法,并对该计算方法作了简化分析,将积分计算值和简化计算值分别与离心模型试验结果进行对比。研究结果表明:上覆土嵌岩扩底桩的软质岩破坏模式为喇叭型曲面,可用统一的幂函数形式进行描述。简化计算方法的结果与离心模型试验结果吻合良好,提出的新方法对西部山区杆塔基础的抗拔设计具有参考和应用价值。     

西藏玉龙斑岩铜矿带南段日曲花岗闪长斑岩成因:锆石U-Pb年代学和地球化学约束

为探讨西藏玉龙斑岩铜矿带南段斑岩的成因及其动力学机制,对该铜矿带南段日曲岩体开展了岩石学、同位素年代学和地球化学研究。结果显示,两件花岗闪长斑岩锆石U-Pb年龄分别为(38.2±0.2)Ma、(38.8±0.2)Ma,为喜马拉雅早期;花岗闪长斑岩富集大离子亲石元素,亏损高场强元素,属弱过铝质高钾钙碱性花岗岩;斑岩具有C型埃达克岩的地球化学特征,为加厚下地壳部分熔融的产物,未经明显的地壳混染;源区残留相主要由角闪石、石榴子石、金红石组成,并经历了较弱的壳幔混合作用。研究表明,日曲岩体的形成与印度板块与欧亚板块碰撞诱发妥坝-芒康左行走滑断裂活动有关,下地壳部分熔融及少量幔源物质的混入使斑岩具有壳幔混合的特征。     

基于直流电阻率法探测隧道上覆地层赋水性

浅层地下水可导致黄土覆盖区隧道淋水、变形,带来严重的安全隐患,为查明黄土覆盖区隧道上覆地层赋水性特征和导水通道,为后期水害治理和隧道维护提供重要依据。在研究区复杂探测环境下布置了4条直流电法勘探线,经过数据处理,将视电阻率拟断面图直接用于地质解释,发现电性剖面高电阻率区域与隧道位置吻合较反演断面图好;结合地质资料,查明了黄土地层富水区域,并指出了可疑导水通道。研究表明,视电阻率拟断面图可准确的进行地质解释,常规电阻率法勘探在探查黄土区隧道地层赋水性方面可以发挥重要的作用。     

海域天然气水合物资源勘查工程进展

近年来,由中国地质调查局组织实施的“海域天然气水合物资源勘查”工程,按照工程总体部署,主要开展了我国南海北部海域的天然气水合物勘查、环境监测与评价,以及成矿理论、勘查与试采关键技术、实验模拟等研究工作,获取了海量基础数据,取得了一系列突破性进展和原创性成果,初步摸清了我国海域天然气水合物资源家底,为试采工程的实施提供了有力支撑。该工程全力支撑了中国地质调查局天然气水合物工程技术中心、国土资源部海底矿产资源重点实验室、国土资源部天然气水合物重点实验室建设,推动了科技创新与地质调查深度融合,促进了水合物学科的发展。     

锆石铀含量与岩体成矿能力相关性研究——以诸广南部花岗岩为例

为初步探讨锆石铀含量在花岗岩型铀矿远景区预测方面的应用前景,以勘探研究程度较高的诸广南部花岗岩为样本,经花岗岩类样品概率统计显示产铀岩体锆石平均铀含量略大于贫铀岩体,总体差别不明显;样品分期次、岩性对比分析表明产铀岩体锆石平均铀含量也并非普遍高于贫铀岩体,印支期产铀岩体二云母花岗岩锆石平均铀含量甚至低于贫铀岩体;统计发现产铀岩体花岗岩岩脉中具有超高的锆石铀含量(平均铀含量3000×10-6以上)。初步分析认为依据花岗岩类锆石铀含量暂不能有效判别诸广山复式岩体成矿能力;岩脉锆石铀含量超高可能是铀矿找矿的重要标志,因而具超高锆石铀含量的花岗岩岩脉是否发育可能是该区域寻找工业铀矿床的关键。     

黔东南苍蒲塘钾镁煌斑岩含铬尖晶石地球化学特征及其对金刚石含矿性的指示

钾镁煌斑岩是将原生金刚石从地幔带至地表的主要岩石类型之一,携带了岩石圈地幔金刚石源区和基底岩石丰富的地球化学信息。由于风化作用影响,出露地表的钾镁煌斑岩岩石结构和化学成分均发生明显变化,岩石组成和成因的原始信息很难保存。但是钾镁煌斑岩携带的锆石和尖晶石等副矿物/捕掳晶,可成为研究地幔深部岩浆–构造作用过程、钾镁煌斑岩金刚石含矿性等重要科学问题的探针。本文对黔东南苍蒲塘钾镁煌斑岩中的锆石和铬尖晶石分别进行了SHRIMPU-Pb定年和主量、微量元素分析。定年结果显示,苍蒲塘钾镁煌斑岩携带有古老的基底物质,较为年轻的岩浆锆石暗示其侵位年龄为451±7Ma,与黔东南其他钾镁煌斑岩的形成时代基本一致。苍蒲塘钾镁煌斑岩中铬尖晶石表面具有明显的溶蚀现象,具有高Cr(Cr#>0.6)、Ni(300~1026μg/g)和低Ti(TiO2<0.13%)、Ga(12.9~33.4μg/g)的特征,与全球金伯利岩/钾镁煌斑岩橄榄石捕虏体中的铬尖晶石特征相似;元素地球化学分析显示,铬尖晶石与受俯冲作用改造的地幔橄榄岩有关。依据铬尖晶石Cr#值(0.56~0.87)及其存在条件,推测其原始岩浆的压力范围为(30~53)×10^2MPa,对应于99~175km的深度,部分达到了金刚石稳定区的上限,暗示苍蒲塘地区具有较好的金刚石找矿前景。     

祁连山冻土区天然气水合物及其基本特征

2008年11月5日, 由中国地质科学院矿产资源研究所、勘探技术研究所和青海煤炭地质局105勘探队施工的“祁连山冻土区天然气水合物科学钻探工程”DK-1孔取得重大突破, 成功钻获天然气水合物实物样品。这是我国冻土区首次钻获并检测出的天然气水合物实物样品, 也是世界上第一次在中低纬度高原冻土区发现的天然气水合物, 具有重要的科学、经济和环境意义。目前钻获的天然气水合物均产于冻土层之下, 产出深度133~396 m, 其层位属于中侏罗统江仓组。水合物以薄层状、片状、团块状赋存于粉砂岩、泥岩、油页岩的裂隙中, 或以浸染状赋存于细粉砂岩的孔隙中。祁连山冻土区天然气水合物具有埋深浅、冻土层 薄、气体组分复杂、以煤层气为主等特征, 应是一种新类型水合物。     

流态破坏型黄土滑坡滑带土临界特征

泾阳南塬黄土滑坡运动形式具流态特征,以泾阳南塬西段L5致滑层黄土和东段L9致滑层黄土为研究对象,从非饱和黄土角度出发,开展了控制不同初始含水率的增湿常剪试验,在获取黄土增湿变形过程曲线的基础上,讨论了黄土流态破坏过程中的水土边界特征;并进一步从细微观角度揭示了黄土流态破坏前后的结构孔隙差异与含水率的关系,提出了黄土流态破坏临界条件和力学机制。研究表明,黄土具流态变形特征,其增湿变形曲线中存在发生流态破坏的临界含水率,提出了"自适应第一稳定场"和"被适应第二稳定场"的概念,微细观尺度下在临界点前后的土体孔隙突变结果揭示了该变形模式的合理性;流态变形的基本条件是与土体孔隙的分布及其颗粒大小相关的,非饱和高含水率状态下,含水率(吸应力)的微小改变可引起土体较大的应变增量;基于水力特征曲线模型闭型方程,提出了流态变形的力学机制,以期为流态破坏型黄土滑坡防控提供科学依据和理论基础。