Geological Controls on the CBM Productivity of No.15 Coal Seam of Carboniferous–Permian Taiyuan Formation in Southern Qinshui Basin and Prediction for CBM High-yield Potential Regions

Coalbed methane (CBM) resources in No.15 coal seam of Taiyuan Formation account for 55% of the total CBM resources in southern Qinshui Basin (SQB), and have a great production potential. This study aims at investigating the CBM production in No.15 coal seam and its influence factors. Based on a series of laboratory experiments and latest exploration and development data from local coal mines and CBM companies, the spatial characteristics of gas production of No.15 coal seam were analyzed and then the influences of seven factors on the gas productivity of this coal seam were discussed, including coal thickness, burial depth, gas content, ratio of critical desorption pressure to original coal reservoir pressure (RCPOP), porosity, permeability, and hydrogeological condition. The influences of hydrological condition on CBM production were analyzed based on the discussions of four aspects: hydrogeochemistry, roof lithology and its distribution, hydrodynamic field of groundwater, and recharge rate of groundwater. Finally, a three-level analytic hierarchy process (AHP) evaluation model was proposed for predicting the CBM potentials of the No.15 coal seam in the SQB. The best prospective target area for CBM production of the No.15 coal seam is predicted to be in the districts of Panzhuang, Chengzhuang and south of Hudi.     

Provenance System Analysis of the Nantun Formation of the Huhehu Sag in Hailar Basin

Huhehu Sag is a new battlefield for the future oil and gas exploration in the Hailar Basin. At present, exploration of this area stays at a low level and the understanding of the provenance system of the Nantun Formation is comparatively weak. So, to carry out the detailed depiction of the provenance system in the study area is significant for the sedimentary system reconstruction, for the prediction of reservoir distribution and favorable areas. Based on comprehensive analysis of paleogeomorphy, light-heavy mineral and seismic reflection features, sandstone thickness and sandstone percentage, this paper analyzes in detail the provenance system of the Nantun Formation in Huhehu Sag from various angles and levels. It shows that provenances of the Huhehu Sag mainly originated from the eastern Xilinbeier Salient and western Bayan Mountain Uplift. The provenances surrounding the lake basin converged to the center of the basin, among which, the steep slope belt and the gentle slope belt are the main provenances, and the southern uplift is a secondary one. The distribution framework of the provenance fundamentally determines the distribution rules of the depositional system and its sand body developing during the Nantun period.     

四川盆地基底断裂对长兴组生物礁的控制作用研究

四川盆地长兴组生物礁油气藏是国内外该类型油气藏的一个典型代表。在前人主要针对川东北地区提出台地边缘是生物礁发育有利部位的基础上,从盆地更广的尺度,结合国内外已有实例,着重从基底断裂角度,分析了其对生物礁发育的影响与控制作用。结果表明,盆地内长兴组发育有大量NE和NW向深大断裂,地层、岩相和构造证据均反映这些断裂在晚二叠世处于正断活动期,并形成了台—槽相间和台内棋盘格状堑垒构造格局。基底正断活动通过对古地理的影响来实现对生物礁的控制,生物礁受张性正断层上升盘"断隆"控制,分布于基底断裂古上升盘断阶处,如环海槽的台地边缘和台地内部断垒周缘。因此,除已获得重大突破的"环海槽礁滩气藏富气带"外,在台地内部靠基底断裂带附近,礁滩也可能发育,可作为今后油气勘探重点考虑的对象。这一研究新认识有助于拓展区域油气勘探思路,并为生物礁型油气成藏理论研究提供新的参考信息。     

孙吴-嘉荫盆地东部太平林场组沉积相及烃源岩特征

上白垩统太平林场组是孙吴-嘉荫盆地油气勘探重点层位. 通过野外详细的观测描述, 对盆地东部太平林场组剖面进行了沉积学研究. 结果表明太平林场组发育的沉积相类型为湖泊相和扇三角洲相, 可进一步划分出3种沉积亚相和6种沉积微相. 应用多种有机地球化学测试方法对太平林场组剖面泥页岩岩石学和有机地球化学特征进行分析, 结果显示泥页岩矿物成分以石英为主, 属于长英质泥页岩类; 显微组分以腐泥组为主, 具有倾油性; 烃源岩为中等-好烃源岩, 有机质类型为Ⅱ1-Ⅱ2型, 处于低成熟-成熟阶段. 表明太平林场组烃源岩具有较好的生烃潜力. 研究结果可为盆地后续深入研究和油气勘探提供基础资料.     

基于碎屑锆石特征的雅鲁藏布江山南宽谷风成沙丘物源示踪

雅鲁藏布江河谷（尤其是"一江两河"区域）风沙化较为严重,制约了当地社会经济的可持续发展,追踪河谷风沙来源对当地风沙治理意义重大。本研究聚焦于拉萨贡嘎机场附近的山南宽谷风沙地貌,采集2个河沙、3个风成沙丘和1个坡积物样品,以及引用前人研究的2个河沙样品。基于碎屑锆石U-Pb年龄及微量元素地球化学特征,进行沙源示踪研究,旨在为当地风沙治理提供科学依据。对360颗锆石进行LA-ICP-MS U-Pb定年,获得322个谐和年龄。分析结果表明,河沙、风成沙丘及坡积物样品碎屑锆石U-Pb年龄分布特征高度相似,主要峰值与冈底斯岩浆弧新生代的两期岩浆活动一一对应;非矩阵多维标度统计技术（MDS）分析也证实了样品与冈底斯岩浆弧有良好的亲缘性;地球化学判别图解显示锆石具有亏损轻稀土元素、富集重稀土元素、明显正Ce异常和明显负Eu异常的特征,亦指示其岩浆成因,表明冈底斯岩浆弧为沙丘、河沙与坡积物中碎屑锆石的主要来源。依据不同类型样品碎屑锆石年龄对比以及锆石年龄相似程度对比,结果发现：1）雅鲁藏布江地区风沙地貌主要是由于枯水季河床水位下降,导致河岸和河漫滩出露地表,就地起沙吹扬到山坡上所形成;2）研究区河沙并非主要从上游搬运而来,更多是拉萨河搬运汇入的泥沙。依据沙源分析结果,欲解决河谷风沙化问题,首要应在河岸和河漫滩种植适宜当地气候的耐旱植物固定河床上的泥沙,这是最直接有效的手段。     

阿尔金且末—若羌地区新元古代花岗质岩石成因及其对Rodinia超大陆汇聚时限的约束

阿尔金造山带广泛发育新元古代花岗质岩浆岩,形成年龄为800~1000 Ma,可能是Rodinia超大陆汇聚阶段的产物,因此新元古代花岗质岩浆的研究对探讨阿尔金造山带的演化过程具有重要意义。选取南阿尔金地块且末—若羌地区的花岗质岩石为研究对象,开展了详细的岩石学、岩石地球化学及地质年代学研究。结果表明：①且末—若羌地区3类花岗质岩石的轻稀土元素相对于重稀土元素富集,显示右倾配分模式,具明显的负Eu异常（δEu=0.14~0.6）,富集Th、U、K等大离子亲石元素,亏损Ba、Ti、Nb、Ta、Sr等高场强元素;②锆石U-Pb年龄为899~915 Ma。综合区域地质演化历史表明,且末—若羌地区3类花岗质岩石形成于同碰撞构造环境,是Rodinia超大陆汇聚阶段板块之间俯冲、碰撞的产物。     

基于地震反演方法的奥陶系顶部含隔水层探测

在山西阳泉泊里矿区,太原组K₂灰岩是15号煤层上部主要的含水层,查明其富水分布特征对上下组煤层安全开采至关重要。为了准确得到K₂灰岩的富水分布区域,首先,利用常规的波阻抗反演获取精确的K₂灰岩空间展布特征。然后,结合皮尔逊相关系数法与交叉验证−逐步回归法优选出9种地震属性,构成网络的训练数据。此外,引入适合于时序数据处理且能够捕捉测井曲线前后相关性的长短期记忆神经网络(LSTM),构建智能化、多变量LSTM视电阻率预测模型,以精确地预测研究区视电阻率进而得到地层富水性分布特征。同时,分别利用常规多属性回归算法与多变量LSTM模型在井点位置建立电阻率测井曲线与地震属性井旁道之间的映射关系。最后,将井点处训练好的网络模型推广至无井区得到全区视电阻率体,根据视电阻率值的高低、矿区地质构造与陷落柱发育情况圈定灰岩富水区。实际数据的测试结果表明：与常规多属性回归算法相比,多变量LSTM模型预测误差小,与测井相关系数高,说明多变量LSTM模型可以更加精确地预测出工区视电阻率,在含煤地层的富水性预测中有较好的应用价值。\t\t\t\t

     

考虑裂尖塑性区影响的水力压裂缝高计算模型

储层可压性的准确评价是储层压裂设计和压后产能评估的重要前提。目前,采用岩石力学参数进行页岩可压裂性评价取得了较好的现场应用效果。因此,如何准确获取岩石力学参数成为至关重要的问题。通过建立一种基于物理信息约束的神经网络模型,该模型采用物理和数据双驱动,仅使用少量数据就能够实现岩石力学参数的准确预测。为验证模型性能的优异性,采用人工神经网络、随机森林和XGBoost模型与之进行对比。结果表明,物理信息约束的神经网络在少量数据下预测岩石力学参数的平均准确率高于95%,性能远优于其他模型。采用物理信息约束的神经网络预测得到弹性模量、泊松比、抗拉强度和断裂韧性4种岩石力学参数,基于岩石力学参数对储层可压性的影响,建立了基于脆性指数和力学参数的可压性评价方法。最后,以渤海湾盆地沧东凹陷K2段不同储层可压性为例进行验证。结果表明：研究区整体可压性较好,其中,纹层状混合质页岩可压裂指数高于0.7,可压性良好;纹层状长英质页岩、厚层状灰云质页岩和薄层灰云质页岩可压裂指数均处在0.4~0.7,可压性中等。评价结果与实际施工现场各储层日采油量进行对比,证实了可压性智能评价方法的可靠性,该方法可以推广至页岩储层可压性评价工作中。

     

煤矿井下自动化钻探技术概况与智能化发展前瞻

针对煤矿井下钻场人员需求大、安全隐患多、一人操作难以同时控制钻机动作并从全局视角知悉钻机运行状态等问题,引入了数字孪生技术,设计开发了钻机远程服务平台。该平台系统以ZDY25000LDK钻机为载体,融合了钻机远程控制系统、数字孪生模型和参数监测系统3方面技术,通过检测与执行层、数据传输层和远程集控层实现钻机远程控制、钻机运行全生命周期映射与参数监测。钻机远程控制系统实现了实时远距离控制钻机,数字孪生模型能够映射钻机各运动部件的运动状态,并能通过仿真实验为钻探施工提供先验参考,参数监测系统实现了对钻机状态参数和钻进参数的实时监测。基于该钻机远程服务平台,进行了平台的功能性和实时性验证。试验结果表明：钻机远程服务平台能够实现钻机远程控制,并从全局视角上映射和监测钻机运行状态和参数,通过数字孪生体仿真,得出钻机上扣过程中动力头回转速度和给进速度的最优比值为4.28,与实际上扣情况相符。平台操作方便、实时性高、可靠性好、人机交互友好,为煤矿井下钻探工作的减人增效和智能化升级提供了解决方案。

     

青藏高原东北缘龙首山晚新生代多阶段构造隆升的盆地记录

龙首山地区位于青藏高原与阿拉善地块的结合部位,其盆山演化过程和断裂带扩展模式的恢复对揭示青藏高原新生代北东向生长具有重要意义。本文基于龙首山南北两麓3个新近系沉积剖面的构造特征和5个砂岩样品的碎屑锆石U-Pb同位素LA-ICP-MS年龄结果,重建了青藏高原东北缘龙首山地区晚新生代的盆山演化过程。研究结果显示,龙首山地区晚新生代沉积-构造演化经历了3个主要阶段：（1）~14Ma,龙首山南缘断裂带活化,阿拉善地块南缘沿此断裂逆冲于张掖盆地之上,张掖盆地开始接收阿拉善地块的物源;（2）~5Ma,龙首山南缘断裂带的次级断裂开始发育,使龙首山南侧山麓白垩系开始剥露并为张掖盆地提供物源,同时,龙首山北缘断裂带活化并导致潮水盆地发生挠曲沉降,接收龙首山的物源;（3）5~2.5Ma,龙首山北缘断裂带的次级断裂开始发育,导致龙首山北麓白垩系开始剥露并为潮水盆地提供物源。通过对龙首山周缘盆地沉积相和物源开展分析,本研究反演了龙首山地区中新世以来的断裂带活动和山体隆升过程,表明在14~2.5Ma,随着龙首山南缘断裂、北缘断裂的活化和次级断裂的发育,龙首山经历了3次强烈的隆升,这对揭示青藏高原北东向的扩展过程具有重要的指示意义。