华北残留盆地煤层气成藏动力学过程研究——以沁水盆地和鄂尔多斯盆地东缘为例

在系统研究以沁水盆地等为代表的华北残留盆地煤层气地质特征、构造演化史、埋藏史和热史的基础上,运用数值模拟方法定量研究了其主煤层的煤层气成藏演化历程。结果表明,华北残余盆地煤层气成藏演化一般显示出微弱—活跃—散失3个阶段依次出现的总体特征;由于煤层气地质特征和构造演化史、埋藏史以及热史的差异,成藏类型可划分为演化活跃且煤层气高度聚集的活跃型、演化微弱且成藏程度较低的微弱型和两者之间的过渡型3类。其中第一、三类具有较好的含气性,即潜在的煤层气开发前景。     

多层叠置含煤层气系统成藏模拟技术及实例研究

在前人研究成果基础上．开发了多层叠置含煤层气系统成藏演化史数值模拟软件,并利用该软件对贵州织纳煤田水公河向斜多层叠置含煤层气系统进行了试算。研究结果表明,软件计算结果能够较好的反映煤层气成藏演化历程。通过研究获得的计算机软件和多层叠置含煤层气系统成藏模拟技术方法有助于复杂条件下煤层气成藏过程的研究,并为其勘探开发提供科学依据。     

基于COMET3软件的煤储层数值模拟方法

煤储层数值模拟技术是进行产能预测、地面开发前景评价和生产工艺优选等的重要手段。基于煤储层数值模拟软件的发展历史,阐述了运用第三代专用软件（COMET3）进行煤储层数值模拟的主要步骤,通过实例展示了煤储层排采历史拟合和煤层气井产能预测的效果。结果显示,COMET3软件考虑了三重孔隙结构、双扩散特性、煤基质收缩膨胀效应等煤储层特点,可在较大程度上反演和修正煤储层测试数据,有利于提高煤储层特性分析和煤层气井产能预测的客观性。     

我国含煤沉积学若干问题及展望

煤资源在我国一次能源结构中占主导地位 ,同时煤又是制约我国环境的主要污染源 ,满足社会对煤能源需求与保护人类生存环境的协调发展 ,将成为我国含煤沉积学关注的热点。成煤环境多样性与煤质复杂性的耦合研究 ,煤的环境沉积学与可洁净特性研究 ,煤储层与煤层气成藏理论体系的研究 ,含煤岩系米氏旋回识别与旋回地层学研究 ,聚煤区多信息、数字化古地理重建等研究课题 ,将会是我国含煤沉积学应用基础研究的前沿领域和未来中长期的发展方向。伴随着这些领域的突破 ,含煤沉积学必将视环境保护为学科已任 ,开拓煤资源与环境协调发展的新局面。     

贵州织纳煤田水公河向斜上二叠统8煤层三史模拟

埋藏史、受热史和有机质成熟史(简称"三史")模拟技术已广泛应用于油气地质研究,但其在煤和煤层气地质领域则应用较少。根据实测煤的镜质组最大反射率、古地温梯度和地层残余厚度等资料,运用Petromod 1D模拟软件对贵州织纳煤田水公河向斜上二叠统8煤层"三史"演化过程进行研究。结果显示,水公河向斜地质演化史可分为3个阶段:第1阶段从晚二叠世至侏罗纪末,煤层埋深增加,最大至5 925~5 959 m,地温梯度为2.91/hm℃,受深成变质作用影响,煤级从褐煤演化至焦煤阶段;第2阶段从侏罗纪末至白垩纪末,受燕山运动影响,煤层埋深降低,地温梯度为3.29~3.46/hm℃,区域岩浆热变质作用使煤级从焦煤演化至无烟煤阶段;第3阶段从白垩纪末至今,地层少量沉积后发生抬升作用,地温梯度为2.78℃/hm,煤化作用基本停止。总之,深成变质作用是向斜煤层气生成的主要影响原因,距今230~170 Ma是煤有机质生烃的关键时期。      

煤层气多煤层扩散逸失地质历史模型及数值模拟

通过建模分析和实际模拟，研究了多煤层条件下煤层气在成藏史中扩散逸失的地质历史。提出了将煤系中多煤层按照上下边界煤层、主煤层和中间煤层进行合并的煤层气扩散逸失体系简化原则。给出了煤层合并后根据岩性变化和组合特征对扩散系数的校正公式。讨论了将相邻煤层作为内部煤层边界的边界条件设置方法。探讨了模拟煤系上、下部存在烃源岩或其他煤系时顶底边界条件的设置方法。在此基础上，建立了多煤层煤层气扩散逸失的地质模型和数学模型，进而就沁水盆地进行了实例研究。     

开滦矿区低级烟煤大分子结构演化特征及CO成因

针对开滦矿区CO超标现象,进行了煤分子结构演化特征及CO成因研究。通过对22个煤样的工业指标、元素组成、镜质组最大反射率(R_max)、红外光谱和扫描电镜分析,结果发现:煤样的H/C先随R_max增加,在R_max达到0.8%后又迅速减少;煤样中富含C=O、C-O、-O-等含氧基团,通过对芳碳率(f_a)、环缩合度指数(2(R-1)/C)与R_max的关联,发现随着R_max的增加,f_a先增加后减少,2(R-1)/C先减少后增加,拐点均在R_max为0.8%处;煤样孔隙结构为粒间孔。研究认为,开滦矿区煤层赋存CO的成因是,变质作用过程中(R_max为0.8%时),煤分子侧链因构造应力作用断裂、脱落产生大量自由基,进而结合生成CO,并赋存在煤层中保留下来。      

广西下巴铅锌矿床稀土元素地球化学特征研究

利用电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)分析了广西下巴铅锌矿床中不同矿脉矿石以及围岩中的稀土元素地球化学特征,并对成矿流体的来源进行了探讨。结果表明:下巴铅锌矿床的稀土总量较低,为0.51×10-6～36.53×10-6,LREE/HREE比值相对稳定,介于3.06～6.05之间;在不同类型矿体中,稀土含量和配分模式变化较大,样品测试结果中出现Ce的负异常和Eu的正负两种异常。根据上述结果和矿床特征研究,推断矿床成因为含矿热卤水与深部循环地下热水汇合形成,在特定的物理化学条件下沉淀下来并富集成矿。     

基于Ar-SEM及PCAS页岩孔隙结构定量表征

页岩孔隙特征是页岩储层研究的重要内容.基于沁水盆地S-1井太原组、山西组页岩样品,利用氩离子抛光扫描电镜（argon ion polishing scanning electron microscope,Ar-SEM）对孔隙形态特征进行分析,并运用孔裂隙特征分析系统软件（pores and cracks analysis system,PCAS）对Ar-SEM照片中孔隙进行定量表征.结果显示样品孔隙以有机质孔、粒间孔、粒内孔为主,孔径多集中在 < 100 nm,占比72.70%~82.13%,其中介孔占比39.76%~45.48%.随深度的增加孔隙结构越来越复杂,且越深的层位,随孔隙面积的增大其结构复杂程度增加的越缓慢.孔隙结构复杂程度在R_o,max=2附近存在拐点,高成熟阶段,随成熟度的增加孔隙结构复杂程度越来越低,且孔隙面积越大其结构复杂程度越低;过成熟阶段,随成熟度的增加孔隙结构复杂程度越来越高,且孔隙面积越大其结构复杂程度越高.      

潘河地区煤层气井排采制度优化

基于沁水盆地南部潘河地区煤层气地质特征以及PH01井和PH02井排采资料,结合COMET3储层模拟软件,对两口井进行历史拟合和制度优化。结果表明,当PH01井初始最大产水量为3m^3/d时,最大累计产气量能达800.4×10^4m^3;PH02井初始最大产水量为5m3/d时,最大累计产气量达700.1×10^4m^3。在基础地质条件相近的前提下,两口井最大累计产气量相差100.3×10^4m^3,其原因为PH02井前期产水量比PH01井多,裂隙闭合较快,渗透率降低幅度较大,对储层伤害较大,出气较PH01井困难,产气时间较短,加之含气量不如PH01井,故最大累计产气量较低。