中高煤阶煤层气富集高产区形成模式与地质评价方法

煤层气富集高产区富集机理和地质评价方法对煤层气勘探选区至关重要,以往的研究主要集中在资源富集区形成机理和预测方面,但煤层气勘探开发实践表明资源富集区并不一定是高产区,如何在煤层气资源富集区中寻找高产区即煤层气富集高产区是国内外煤层气勘探面临的难题。通过国内外典型煤层气富集高产区的剖析,结合我国中高煤阶富集区地质特点,以沁水盆地南部、鄂尔多斯盆地东缘和两淮矿区为研究对象,采用地质统计、实验验证和生产数据分析相结合的研究方法,揭示了基于含气量渗透率耦合控制的煤层气富集高产区形成机理,提出了3种中高煤阶煤层气富集高产区形成模式;围绕煤层含气量和渗透率两个核心要素,利用层次分析法和主成分分析法确定了包含7大地质参数的评价指标体系,建立了基于产能分析的煤层气富集高产区方法体系。这些认识对我国中高煤阶煤层气区带、区块、目标的优选具有重要的指导作用。     

鄂西二叠系生物礁的基本特征及其发育规律

鄂西二叠系生物礁分布于利川县境,它是由海绵、水螅等造架生物组成的典型的生物礁,其层位属晚二叠世长兴组,出露于见天坝、黄泥塘等地(图1)。此生物礁从出露之完整、化石之丰富、结构之清楚来看,是我国最发育的生物礁之一。     

深层碳酸盐储层再平衡流体包裹体特征及其原始捕获条件确定

深层碳酸盐储层中流体包裹体往往因经历复杂地质演化而发生再平衡,正确判识流体包裹体再平衡对于准确解释古流体演化具有重要意义.以四川盆地安岳气田震旦系灯影组白云岩储层为例,通过岩相学、拉曼光谱测试及显微测温方法结合构造演化史判别了再平衡流体包裹体及其类型,并利用再平衡流体包裹体极值均一温度等数据进行PVT模拟确定了各期包裹体的原始捕获条件.结果表明安岳气田震旦系灯影组储层中第Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ期白云石中流体包裹体发生了爆裂变形,第Ⅴ期方解石中流体包裹体发生了拉伸变形,而第Ⅳ期石英中包裹体再平衡特征不显著,其中第Ⅱ、Ⅲ期白云石中流体包裹体在埋藏升温过程中再平衡,而第IV期白云石和第V期方解石中流体包裹体在抬升降温过程中再平衡.第Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ期成岩矿物中流体包裹体的捕获压力和捕获温度依次递增,至第Ⅳ期矿物形成时达到峰值,而后第Ⅴ期方解石中流体包裹体的捕获压力和捕获温度较第Ⅳ期则出现降低.结合流体包裹体捕获温压条件和埋藏史准确限定了各成岩期矿物的形成期次和时间,其结果可与同位素定年对比.     

煤储层中水的成因、年龄及演化：卤素离子、稳定同位素和^129I的证据

石炭-二叠系煤层是鄂尔多斯盆地韩城煤层气田的主力产层,煤层中水的特征对于煤层气富集的研究有着重要的意义．本文通过采集研究区煤层气井的水样,利用加速器质谱仪（AMS）测得地层水中的放射性同位素^129I信息,结合卤素离子浓度和稳定氢氧同位素特征,对石炭-二叠系煤层中水的来源、年龄和演化过程进行了探讨．研究结果表明,煤层中水的矿化度为1532．29-7061．12mg／L,属于中低矿化度水,水型以NaHC03和NaCl水为主,^129I和I／C1值指示其经历了稀释-混合作用．地层水垃^129I/^127I的比值分布在660×10-15-145950×10^-15,多数介于^129I初始值和现今大气降水的^129I水平之间,计算的地层水的年龄为0-18．50Ma．研究区石炭-二叠系煤层中水有两个来源,一部分为古大气降水（中新世）,特征为扣和巧δ^18O值在全球大气降水线下方,低^129I/^127I值;另一部分为现代混合水,特征为较高的^129I/^127I值．结合地质过程,推测地层水经历了沉积水一沉积水、成岩水一古大气降水、现代混合水的演化过程．     

川西北双鱼石地区栖霞组储层成藏期次及流体演化

以岩心观察描述为基础,结合偏光显微镜薄片、阴极发光及流体包裹体等分析手段,探讨了川西北双鱼石构造栖霞组储层成岩和成藏期次及流体演化.结果表明,川西北双鱼石构造栖霞组上部储层整体为亮晶云质灰岩,可将其成岩矿物充填划分为四期,依次为早期微细晶方解石、重结晶的方解石、围岩孔洞中共生的石英钠长石和沥青、裂缝中充填的白云石和方解石.结合不同成岩阶段流体包裹体特征与埋藏史分析表明,二叠到中三叠纪研究区整体沉降接受沉积,埋深加大并受峨眉地裂伴随的热液作用影响,形成重结晶方解石,早中三叠-中侏罗纪下寒武统烃源岩达到生油高峰,使得第一期原油充注到栖霞组储层,随后二叠系中下部烃源岩在早侏罗-早白垩世达到生油高峰,即第二期原油充注.富硅热流体的充注形成石英和钠长石,同时由于埋深和热流体的改造,部分原油裂解生成沥青,古气藏开始逐步成藏.燕山晚期到喜山期龙门山地区在中生代中晚期经历了持续的逆冲构造变形,在构造裂缝充填白云石和方解石.裂缝充填方解石脉中捕获含甲烷包裹体和沥青包裹体,即古气藏随之调整,整体呈现早成藏晚调整的特点.     

煤储层等温吸附实验过程中参数敏感性分析

容量法等温吸附实验是测定煤储层吸附性和含气性的常用手段。实验装置中的参考缸体积V₁、装有样品时的自由空间体积V₂和压力表对等温吸附实验有着直接的影响,但是这三者对实验影响的程度目前还没有系统的认识。为了理清实验过程中各参数的影响和提高等温吸附实验的测试精度,基于波义尔定律建立了煤储层容量法等温吸附实验稳定性和精确性分析的数学模型,利用Matlab软件对吸附实验过程进行了数值模拟。研究表明,吸附实验的稳定性和准确性受压力表、参考缸的体积V₁和样品缸装有样品时的自由空间体积V₂的控制,压力表测量精度越高,等温吸附实验的稳定性和精确性就越好;压力表精度一定时,V₁和V₂的体积较小且匹配组合满足一定的条件,吸附实验才能达到较好的稳定性和精确性。利用优化方法得到的结果对鄂尔多斯盆地东缘韩城地区中煤阶煤储层开展等温吸附对比实验,结果表明,经过优化组合的吸附实验测试结果稳定和精度都有所提高,吸附量的最大差值为1.45 cm³/g,远低于未经过优化的实验所测吸附量的差值5.27 cm³/g。     

构造抬升过程中煤储层吸附能力的耦合效应及控制因素

煤层气盆地在地史演化过程中几乎都经历了多次抬升作用,构造抬升作用对煤储层吸附能力有着直接的影响。文中通过物理模拟实验和数值模拟对构造抬升过程中煤储层吸附能力的耦合效应和控制因素进行探讨。研究选取高、低煤阶煤储层样品进行等温吸附实验,并假定地温梯度分别为2、4和6 ℃/hm,压力梯度分别为0.3、0.5和1.0 MPa/hm模拟抬升过程中吸附量的变化。研究结果表明,煤储层在构造抬升过程中的吸附能力的变化主要受温压综合作用、煤储层热演化程度和构造抬升强度的控制。构造抬升时,温度作用效果占主导地位,煤储层吸附量增加;反之,压力作用效果占主导地位,煤储层吸附量减少。高煤阶煤层吸附量的变化量大于低煤阶变化量。抬升强度较大时煤层吸附量持续降低,较小时会使吸附量增加。煤层气在抬升过程中可能会出现吸附或解吸,与以往只是解吸的认识不同。当温度作用效果大于压力作用效果,即煤储层吸附量增加时,抬升作用易导致煤储层的含气欠饱和。     

破碎岩体压实特性的三维离散元数值计算方法研究

研究破碎岩体的压实特性是矿井地下工程的基础工作之一,由于破碎岩体所处环境的隐蔽性与危险性,常采用实验室测试和数值计算的研究方法。提出了一种三维破碎岩体模型构建方法,即在3D Voronoi建立完整岩体数值模型的基础上,通过预定孔隙率,随机删除完整岩体中的块体反演破碎岩体结构,测定破碎岩体的压实特性。该方法可较真实地反映破碎岩体的块度特征、碎胀特性与压实特性,与现有研究方法有较高的吻合度,为矿山地下工程的安全控制提供了新的有效的研究方法。     

琼东南盆地崖城13-1气田渐新统陵三段沉积物源综合分析

物源体系分析是确定储层沉积的成因类型、空间展布与演化规律的关键问题之一,本文通过古地貌、重矿物、岩屑成分和结构与地层倾角测井等多种方法的综合分析,对琼东南盆地崖城13-1气田渐新统陵三段物源进行系统研究,确定了研究区陵三段沉积时期的物源体系主要来自北西方,碎屑沉积物以石英含量高的岩屑长石质石英砂岩与长石质石英砂岩为主,并根据重矿物组合特征分析,认为物源区母岩类型主要有酸性岩浆岩、变质岩以及再改造的沉积岩等。由于物源区距研究区距离适中,地形有一定的坡度,容易产生机械破碎的大块碎屑,故此种母岩特征是研究区陵三段辫状河三角洲砂体成因及沉积特征的内在因素。