庆阳—黄陵地区煤层气富集规律及目标优选

庆阳—黄陵地区是鄂尔多斯盆地重要的低煤阶含煤区,是近几年煤层气勘探的热点地区之一。但该区煤层气钻探效果并不理想,急切需要认清该地区煤层气富集规律,以便有效指导煤层气的勘探开发。通过对该区煤层的展布特征、沉积环境、煤岩煤质特征、物性特征及含气性等进行综合分析,查明该区煤岩演化程度低,煤层厚5～30m,大部分地区煤层埋深小于1500m且分布稳定,延9煤层为该区的主力煤层,煤岩类型主要为半亮煤和半暗煤,煤岩煤质特征好,孔隙度、渗透率较高,灰分含量低,具有较高的煤层气勘探潜力。钻井资料揭示该区煤层含气性变化大,含气量介于0～8m³/t之间。进一步分析构造和沉积作用对煤层气富集的影响,提出了煤层气保存条件好、含气量高、勘探潜力大的四个有利目标区。     

鄂尔多斯盆地东缘奥陶系马家沟组四段豹斑状云质灰岩特征及成因: 以关家崖剖面为例*

鄂尔多斯盆地东缘中奥陶统马家沟组发育豹斑状云质灰岩,因其分布广泛、成因复杂以及具有重要的油气储集意义而长期受到关注。文中以山西省兴县关家崖剖面马家沟组四段顶部为例,依据宏观、微观岩石学特征,结合碳氧稳定同位素、原位激光剥蚀的微量稀土元素等地球化学分析手段,分析了豹斑状云质灰岩的特征及其成因。研究表明,豹斑状云质灰岩的特征为: (1)常发育于(含颗粒)泥晶灰岩中,且向上白云石化程度增强,云质斑块内常伴有针状或板条状石膏假晶;(2)按产状可大致分为水平、斜交和不规则花斑3种类型,分别对应于向上变浅序列的下部、中部和上部,序列顶部多见近原地角砾化;(3)基质灰岩与云质斑块的δ¹³C、δ¹⁸O值较同期海水略显负偏,顶部不规则云质斑块负偏程度最大;(4)“豹斑”与基质灰岩均具有较低的Mn、Sr、Ba等含量和低Mn/Sr值;(5)“豹斑”的ΣREE含量较基质灰岩略低,且皆表现为轻稀土富集、重稀土亏损的稀土配分模式,δCe微弱负异常,δEu无异常。依据上述结果,推测关家崖剖面马四段豹斑状云质灰岩产状受到生物扰动和高频海平面驱动的早成岩期岩溶耦合控制,序列由下至上耦合改造由弱变强,形成下—中部以岩溶影响较小的水平和斜交虫迹为特征、上部叠合岩溶强改造形成不规则花斑的垂向序列组合;早成岩期的暴露岩溶不仅叠合改造生物潜穴,而且蒸发浓缩的有限重卤水沿叠合优势通道优先交代孔渗条件更好的区域,至埋藏时期白云石化作用进一步加强,从而形成了区内类型多样的豹斑状云质灰岩。研究结果还揭示出沉积期微地貌控制的早成岩期岩溶作用是马四段这类特殊的豹斑状云质灰岩或豹斑状云岩储集层形成的关键,且在很大程度上控制了这类储集层的分布,这一认识可为高频暴露驱动的早成岩期岩溶研究提供新的材料。     

“十三五”期间我国煤层气勘探开发进展及下一步勘探方向

基于我国煤层气勘探开发项目、煤层气田生产现状以及科研技术成果的调研资料,分析了煤层气田稳产、提产综合治理技术措施,深层煤层气取得勘探突破的地质条件和潜力,支撑上述两方面进展的煤层气水平井技术以及相配套的井网优化、排采技术。结果认为,我国煤层气田稳产、低产井提产综合治理最有效的技术措施有四类,包括增加新层、调整开发方案扩大产量规模、水平井嵌入加密井网、老井增产改造技术。提出了“煤层气水平井+技术体系”概念,即水平井钻完井+套管分段压裂+无杆泵排采技术组合体系,强调在井网优化部署、钻完井、压裂工艺和排采技术设备等各个环节的相互匹配。界定了深层煤层气涵义,深层煤储层一般存在游离气,临界深度受地层温度梯度和压力影响。指出深层煤层气、低阶煤煤层气是下一步煤层气勘探重点领域和方向。      

基于自然伽马测井数据的铀资源评价方法研究

“煤铀兼探”“油铀兼探”是当今的研究热点,利用煤、油气田钻井的测井资料评价铀资源潜力是尚待解决的难题。以鄂尔多斯盆地彭阳铀矿区为例,开展基于自然伽马测井数据的铀资源评价方法探索。根据彭阳铀矿区砂岩型铀储层自然伽马异常响应显著的特性,通过对比分析9个验证孔中定量伽马和油田钻孔中自然伽马测井数据,研究彭阳铀矿区矿层定量伽马值的自然伽马测井回归模型,研发矿层平米铀量筛选计算程序。初步建立基于自然伽马测井信息的区域铀矿层识别和品位评价方法,研究成果精度与实测数据吻合,解决了难以高效利用常规煤、油气田测井资料进行铀矿层识别和品位评价的问题。该成果可为鄂尔多斯盆地铀资源调查和潜力评价提供有效的技术支持。      

鄂尔多斯盆地东缘大宁–吉县地区山西组山2 3亚段海陆过渡相页岩岩相与沉积环境变化

鄂尔多斯盆地东缘大宁–吉县地区二叠系山西组山₂ 3亚段海陆过渡相页岩是未来非常规油气勘探的重点目标,通过野外露头观察、岩心描述、薄片鉴定,结合全岩衍射、特征微量元素测试等手段,划分出硅质页岩相、硅质黏土质页岩相、钙质硅质(或硅质钙质)页岩相、黏土质页岩相4种页岩岩相类型。岩石学特征、地球化学指标表明,山₂ 3亚段继承了太原组沉积晚期地形平缓的陆表海格局,大规模海侵导致本区在山₂ 3沉积早期快速演化为海湾环境,沉积环境由氧化转为还原,水体盐度接近正常海水,有机质保存有利,形成了该亚段下部富有机质页岩相,其中钙质硅质(或硅质钙质)页岩相是相对优质的富有机质页岩岩相,具有高有机质含量、高脆性矿物含量、低黏土含量的特点,为页岩气开发有利层段。进入山₂ 3沉积晚期,区内逐渐演化为障壁岛沉积体系,在潟湖、滨岸沼泽环境中发育硅质黏土质页岩相、黏土质页岩相,虽多次受海侵影响,但海水影响程度总体上逐渐减弱,水体盐度呈降低趋势,沉积环境趋于氧化,有机质的保存条件变差,导致有机质含量总体偏低,同时脆性矿物含量偏少,不利于勘探开发。      

煤层气井无杆排采工艺应用与改进方向

鄂尔多斯盆地东缘地区煤层气资源量巨大,现已成为我国煤层气主力产区之一。区块自开发以来,针对中浅层煤层大斜度井与水平井开展了液力无杆泵、水力射流泵、电潜泵、隔膜泵排采工艺试验,生产中发现上述4类无杆排采工艺具有能有效避免大斜度井与水平井管杆偏磨的优点,但同时存在防煤粉防砂能力一般、防腐蚀防垢能力一般,存在高压刺漏风险、下泵深度受限、地面设备可靠性不强等缺点。通过分析区块前期中浅层煤层气井无杆排采工艺试验效果,总结了各类无杆排采工艺的优缺点,并指出中浅层煤层气井无杆排采工艺的改进方向。目前,随着煤层气勘探开发领域由中浅层煤层逐步转向深层煤层,原有中浅层煤层气井无杆排采工艺已无法满足深层煤层气井的排水采气需求,针对深层煤层气 “原生结构煤发育、地层压力高、高含气、高饱和、游离气与吸附气共存”的地质特征和 “见气早、气液比高”的生产特点,认为深层煤层气井无杆排采工艺需跳出中浅层煤层气井无杆排采工艺的思路,可以借鉴区块内致密气和海陆过渡相页岩气先导试验井的采气工艺经验,在生产现场开展“同心管气举”工艺、“小油管+泡排”工艺与“连续油管+柱塞+气举”工艺试验,能在有效避免传统无杆排采工艺缺点的同时实现深层煤层气的高效开发。      

鄂尔多斯盆地南部延长组长7油组页岩层系天然裂缝发育特征及主控因素

利用地表露头、岩心、薄片和测井资料,对鄂尔多斯盆地南部长7油层组陆相页岩层系天然裂缝的成因类型、发育特征和主控因素进行研究。按地质成因,鄂尔多斯盆地南部长7油层组页岩层系的天然裂缝可以分为构造裂缝和成岩裂缝两大类,其中构造裂缝主要包括剪切裂缝和张性裂缝;成岩裂缝主要包括层理缝、页理缝和收缩裂缝。不同岩性中的天然裂缝发育情况明显不同,致密砂岩中以构造裂缝为主,层理缝仅在粉砂岩和局部细砂岩中发育;页岩和凝灰岩中页理缝、层理缝和构造裂缝均比较发育。不同类型的天然裂缝主控因素明显不同,构造裂缝的发育主要受岩性和岩石力学层层厚控制;砂岩中层理缝的发育主要受碳质纹层、粘土矿物转化程度等因素控制;凝灰岩中层理缝的发育主要受刚性玻屑脱玻化作用的控制;页岩中页理缝的发育主要受纹层、TOC含量和黄铁矿含量的控制。     

构造活动影响下地质事件沉积序列：以鄂尔多斯盆地延长组长7油层组为例

中晚三叠世,印支运动I幕导致秦岭隆升,同期地震、火山活动频发,在鄂尔多斯湖盆中保存了大量地质事件沉积层。为了认识构造活动影响下地质事件沉积序列,探讨地质历史时期内各类地质事件的耦合关系,从全新的角度认识大型坳陷湖盆的形成和演化过程,笔者等以鄂尔多斯盆地内部及周缘的长7油层组野外露头及钻井岩心中发育的关键事件沉积层为研究对象,对地震事件、浊流事件、火山事件、缺氧事件沉积特征和叠置关系进行研究。研究结果表明：在长7期,湖盆中多种事件沉积类型主要受控于中—晚三叠世秦岭造山运动,构造活动引起湖盆沉降,为事件沉积层的保存提供了条件;火山事件喷发的火山灰降落在湖盆中形成凝灰岩层,同时,也为湖盆缺氧事件创造了条件;沉积层因地震活动形成震积岩,而地震活动又是诱发浊流事件发生的关键因素;这些构造活动影响下的地质事件交替发生,共同构成长7油层组内各类事件沉积层的相互叠置关系。     

鄂尔多斯盆地西南缘砂岩型铀矿含矿目的层——洛河组砂岩的沉积物源特征

鄂尔多斯盆地西南缘洛河组砂岩中见有较好的铀矿化现象,具有较大的铀成矿潜力。文章针对盆地西南缘洛河组砂岩开展了碎屑锆石U-Pb定年及重矿物组合分析,并综合探讨了盆地西南缘洛河组沉积物源特征。研究表明：区内洛河组砂岩碎屑锆石U-Pb年龄主要分布在460～95 Ma、1 133～982 Ma、2 114～1 483 Ma、2 719～2 230 Ma四个年龄区间,以锆石+赤褐铁矿+磷灰石为主的重矿物组合表示沉积物源可能以中酸性岩浆岩为主。通过与周缘岩体年龄进行对比分析,认为研究区洛河组物源主体来源于盆地北侧华北克拉通北缘地区显生宙、古元古代以及新太古代中酸性岩浆岩及变质岩,同时存在西北侧阿拉善地块与兴蒙造山带的小部分贡献。