含天然气水合物沉积物的岩石物性模型与似海底反射层的AVA特征

研究含天然气水合物沉积物的岩石物性模型与似海底反射层的振幅随入射角变化(AVA)特征. 基于时间平均-Wood加权方程、三相介质波传播理论模型和弹性模量模型,计算并阐述含天然气水合物岩石弹性参数与水合物饱和度、含游离气岩石弹性参数与游离气饱和度的关系;给出不同模型AVA特征. 结果表明,不同天然气水合物饱和度、不同游离气饱和度的各种组合呈现形态相似但反射系数值不同的AVA特征.     

不同类型湿地CO2:CH4比例及其影响因素: 整合分析

湿地是温室气体二氧化碳(CO₂)和甲烷(CH₄)的主要来源之一,在全球碳循环中发挥着重要作用。由于CH₄在百年尺度上的全球增温潜势是CO₂的45倍,因此深入研究湿地CO₂:CH₄的排放比例及其影响因素对准确理解和预测湿地碳循环过程及其对未来全球变化的响应具有重要意义。本文采用文献整合分析方法,对比了不同类型湿地中CO₂:CH₄排放比例的特征及其影响因素。结果表明,藓类泥炭沼泽、滨海湿地和稻田中CO₂:CH₄排放比例显著高于草本沼泽、河流湿地和湖泊湿地等其他类型湿地;相关性分析研究发现,湿地CO₂:CH₄排放比例与pH和水位显著负相关,与盐度显著正相关。可见,藓类泥炭沼泽低水位和低pH抑制CH₄排放是导致其CO₂:CH₄排放比例较高的重要原因,而滨海湿地高盐分抑制CH₄排放是其CO₂:CH₄排放比例高的重要原因。与自然湿地相比,稻田CO₂:CH₄排放比例高与其人为施肥和稻草还田抑制CH₄排放有关。此外,大气温度、土壤温度、降水量、土壤含水率等因子也对湿地CO₂:CH₄排放比例具有重要影响,尽管它们之间的线性相关关系不显著。目前,湿地CO₂:CH₄排放比例和影响因素仍存在很大的不确定性,未来亟待加强不同类型湿地CO₂:CH₄排放比例及其关键影响因素研究。

     

基于煤层气高效开发的煤粉凝聚–沉降机制研究进展

大量低产低效井严重阻碍我国煤层气产业发展,其中,煤粉沉降导致的裂缝堵塞、管柱结块是气井稳产时间短、产气量降低甚至不产气的重要因素。系统梳理国内外煤层气井产出煤粉物质组成、生成机理、悬浮运移和产出控制等研究最新进展,总结煤粉凝聚–沉降及分散行为控制机理及关键问题,提出研究展望。煤粉问题伴随煤层气勘探开发全过程,涉及地质选区评价、工程压裂施工和排采管理控制的各个方面。煤粉包括因煤体结构破坏生成的原生煤粉和工程施工形成的次生煤粉,在气井产出中以有机碎屑和黏土矿物组成的混合物为主,部分样品黏土矿物含量高。煤粉悬浮运移受控于储层条件下煤岩结构和表面性质、nm~μm级煤粉颗粒的相互作用、有机质和黏土矿物的作用、通道内的气水流动等因素。煤粉能够适度稳定产出是排采管控的关键,涉及地层水环境对煤粉表面润湿性、表面电性和空间位阻效应的影响及作用机制,以及分散剂离子加入对煤层气的解吸和渗流能力影响等。围绕煤粉“黏附–润湿–凝聚–沉降全过程开展实验模拟”和“煤粉分散稳定性优化及流动实验”研究,以及煤粉理化性质精细表征、凝聚沉降机理分析和分散行为界定,提出适合煤粉稳定运移控制的流速,形成保持煤粉悬浮产出的基础性依据,为保障煤层气–水–煤粉稳定高效产出提供理论和技术支撑。     

延川南深部煤层气田地质单元划分及开发对策

我国深部煤层气资源潜力大,占总资源量的62.8%,但实现有效开发面临强非均质性、高地应力、工艺配套难、产能低等诸多挑战。以延川南深部煤层气田为例,依据“沉积控煤、构造控藏、水动力控气、地应力控渗、物性控产”五要素,将关键参数进行叠加,精细划分气田开发地质单元,厘清各开发地质单元关键地质属性、开发制约条件,并制定了差异化的开发对策;形成针对层内阻塞、近井地带结垢、深部煤层难改造、高液量难降压等不同低效主因的治理对策和适用于深部煤层气复杂地质条件下“疏导解堵、扰动增透、有效支撑、提液降压”的增效技术系列。在此基础上,提出了一整套基于“多要素耦合气藏控制单元”的地质工程一体化增效思路和工艺技术：以提高资源动用程度为核心,针对高产区煤粉阻碍渗流通道而造成的气井递减,采取“氮气扰动”形成压力波扰动而解决层内疏通,21口井见气效率90%,单井日增产气量400 m³;深部煤层矿化度高易在近井筒地带结垢是导致低产的重要因素,通过实施可控冲击波破裂增透解除堵塞,单井日增产气量达850 m³;以实现高应力区资源有效动用为目标,通过“长距离有效支撑、大规模体积改造”以达到深部煤储层有效改造,实现难动储量效益开发,实施16口井全部见效,单井日增产气量1 500 m³,产气水平提升5~6倍;同时在高产液低效井中持续挖潜,采取提液降压效果初步显现。一体化增效关键技术体系的研发成功,为国内深部煤层气效益开发起到了带动和示范作用。     

山东黄河北煤田中生代岩浆侵入与古生代多矿产成因机制

地层中常见到多种矿产富集的现象,特别是有岩浆侵入的地区,更有利于多种矿产的生成和保存,大大提升了矿产资源的勘探效益与开发价值。以山东黄河北煤田为例,开展中生代岩浆侵入与古生代多矿产(煤炭、煤层气、煤系页岩气、富铁矿)成因机制研究。结果表明：黄河北煤田石炭–二叠系构造条件和沉积环境利于煤层的发育,平面上煤层分布具有东多西少、东薄西厚、北薄南厚的特征,纵向上具有下厚上薄的特征;煤层气藏具有煤层厚度中等、煤级分布广、含气量中等、吸附性好、特低欠饱和、低孔较高渗、欠压、埋深适中的特点;煤系页岩气藏具有泥页岩累积厚度大、有机质丰度较高、生烃能力中等、Ⅱ型干酪根为主、成熟度中等、低孔特低渗的特点;中生代岩浆侵入奥陶系马家沟组灰岩地层中,含矿热液与围岩发生接触交代作用和磁铁矿化,形成了接触交代型富铁矿床;中生代岩浆的侵入与岩浆热变质作用,使得研究区上覆煤系中出现了以岩浆侵入体为中心的煤类分带和局部地区煤层气与煤系页岩气的大量产生与成藏。煤层和泥页岩含气量、孔隙率/孔径、有机质的热演化程度和生烃能力与距离侵入体的距离成负相关关系,且煤层距离侵入体越近,气体的吸附性能越弱,以游离态为主。综上,中生代的岩浆侵入作用控制了古生代多种矿产的形成与共存。     

层次分析法及其在煤层气项目经济评价中的应用

在研究煤层气项目经济评价特点的基础上,建立了煤层气项目经济评价的递阶层次结构指标体系。利用层次分析法(AHP),确定了各层次之间的判断矩阵及单项指标在项目经济评价中的相对权重。结果表明给出的判断矩阵具有满意的一致性,从而为煤层气项目经济评价奠定了基础。     

东海海水中的溶存甲烷

基于1994年秋季航次在东海的调查资料,较详细地分析了溶存甲烷在水体中的分布规律、成因和来源.表层水中溶存甲烷呈过饱和状态,饱和度127%～254%,温跃层以上水体中,甲烷的断面分布不同于营养盐的分布,各站测值相近,没有显示出受长江冲淡水的影响,而呈现的舌状分布,在陆架底层水中有明显的高浓度甲烷水体,表明甲烷从沉积物中迅速扩散进入底层水.黑潮次表层水的涌升过程稀释了陆架边缘底层水中的甲烷.在陆架和大洋区测站上,甲烷的垂直分布不同,前者主要受物理混合过程所控制;后者呈大洋区分布特征,在温跃层附近出现甲烷的次表层最大,这可能是陆架底层高浓度甲烷沿等密度面的输送所致.

     

沁水盆地寿阳区块煤层气排采动态成因机理及排采对策

外来水补给导致煤层气井产水量高,影响了煤层内压力传播的有效性,最终影响产气量。为了查明不同补给水类型对煤层气井产水量的影响及产水/产气特征,以寿阳区块25口煤层气井勘探开发资料为基础,阐述了补给水类型划分参数获取的一般方法,提出了“阶梯法”的补给水类型划分方法,划分了补给水类型。分析了不同补给水类型对煤层气井产水量的控制作用和产水/产气曲线特征,并提出相应的开发对策。结果表明：煤层气井补给水类型可以划分为地表水补给、围岩水补给、无补给等三类,其中围岩水补给分为断层沟通型、突破隔层型、侧向补给型。寿阳的中、高产水块段主要分布在北部、西南部和南部;北部煤层埋藏浅,地表水是煤层气井外来水的主要补给源;西南部,围岩水补给-断层沟通型是煤层气井高产水的主控因素;中部、南部,围岩水补给-突破隔层型和侧向补给是煤层气井高产水的主控因素。最后,以柿庄南区块为例,验证了本文划分方法的可靠性,并提出不同补给水类型下的开发对策：地表水补给区,一般含气量较低,煤层气井一般表现为产气量小产水量大,需慎重布井;侧向补给区,产水量大,布井时避开径流区;断层沟通型补给区,产水量大、产气不稳定,建议不布井;突破隔层型补给区,压裂参数优化、井网协同排水降压是实现较高产气量的关键;无补给区,排水降压容易,优化压裂和排采工艺是煤层气高产的重要保障。多种补给水类型叠加区,开发难度大,布井需谨慎。

     

煤层气成因类型及其地球化学研究进展

内蒙古低阶煤煤层气资源丰富,煤层气成因与成藏机制研究对低阶煤煤层气资源选区评价至关重要。以二连盆地重点富气凹陷低阶煤煤层气为研究目标,利用煤层气组分、碳/氢同位素、煤层水水质、氢/氧同位素及放射性同位素³H和¹⁴C测试等多种实验手段,分析煤层气、水地球化学特征,揭示低阶煤煤层气成因来源及成藏机制。结果表明,二连盆地煤层气组分以甲烷为主,均为干气,其中甲烷体积分数随埋深增加而增大,CO₂体积分数随埋深增加呈先增加后降低趋势,在300~500 m范围出现高值区。甲烷碳、氢同位素普遍偏轻,δ¹³C(CH₄)分布在−70.3‰~−48.0‰,δD(CH₄)分布在−285.5‰~−189.0‰,δ¹³C(CO₂)在−37.6‰~1.94‰变化。煤层水化学类型主要为HCO₃-Na型和Cl·HCO₃-Na型,现今煤层水体环境较为稳定,水动力较弱,煤层水表观年龄在1 020~47 490 a,主要来源于第四纪大气降水,没有或较少有现今地表水补给。二连盆地煤层气主要为原生生物成因气,混有少量早期热成因气,随着埋深加大,地层环境和产甲烷古菌类型发生变化,生物甲烷生成途径发生转变。其中吉尔嘎朗图凹陷早期以乙酸发酵产气为主,晚期转变为CO₂还原产气为主,并混有少量低熟热成因气;巴彦花和霍林河凹陷微生物产气途径均以乙酸发酵为主,其中霍林河凹陷还混有少量甲基发酵型生物气。研究区具有适合生物气生成的低地温、低矿化度和低热演化程度的“三低”煤层条件,其中,吉尔嘎朗图凹陷属于地堑式浅部厚煤层生物气成藏模式,巴彦花和霍林河凹陷属于半地堑式中深部承压区水力封堵生物气成藏模式。寻找适合生物成因气形成和富集的有利目标区,应是二连盆地煤层气未来勘探开发的重点方向,也是二连盆地低阶煤煤层气增储上产的现实保障。

     

煤层含气量的测试、模拟与预测研究进展

煤层气吸附解吸机理研究是揭示煤层气成藏机理及高效开发煤层气的基础。已有研究表明,煤储层孔隙结构非常复杂且具有分形特征,煤层气在孔−固界面的吸附行为明显受到煤孔隙结构特征的影响。对比分析几种常用气−固界面上的吸附模型,总结这些模型的特点和适用条件,指出当前吸附模型在分形界面吸附行为的描述和应用上均未摆脱吸附选择性的平稳假设,尚未考虑吸附厚度的尺度不变特征。而分形拓扑理论可以有效标定分形对象的尺度不变属性,为分形界面的等效表征提供了理论支撑。因此,结合上述模型对气−固界面吸附行为的描述,借助分形拓扑理论提出煤储层孔−固界面上分形吸附行为的相关假设及其控制机理,构建基于吸附拓扑的单层吸附模型。在此基础上,通过设置不同的吸附拓扑参数组合获取其等温吸附曲线,分析得出,随着吸附压力的升高,吸附覆盖率表现出指数、线性和对数3种不同的增长趋势,而吸附热表现为对数减小趋势。结果显示,不同的吸附拓扑参数组合会得到不同类型的等温吸附曲线,在一定程度上弥补了Langmuir方程只能描述单一类型等温吸附线的不足。为了验证吸附模型的适用性,结合沁水盆地武乡区块富有机质泥页岩的液氮吸附实验数据,对比了实际等温吸附曲线与模拟吸附曲线的差异。结果表明,通过调整各吸附拓扑参数之间的组合关系,可以使等温吸附模拟曲线与实际吸附曲线的趋势始终保持一致。最后,探讨了吸附解吸机理的研究方向,类比电子层提出了吸附层的概念,指出发展分形动力学描述模型是解释煤层气吸附解吸规律的关键。