我国低煤阶煤煤层气地质研究综述

针对当前我国低煤阶煤煤层气尚未实现区块、盆地层次上商业化开采的现状,为加深对以"可采性"为核心的低阶煤层气开采地质条件的认识,从低煤阶煤煤层气成因、煤储层特性、煤层气成藏模式等方面,系统总结了我国低煤阶煤煤层气基础地质特征研究的最新进展,并指出了研究过程中所存在的问题及今后的发展趋势。结果表明:低煤阶煤煤层气具有3类成因及多气源补充的特点;煤储层宏观裂隙张开程度及连通性好,基质孔隙度较大,具有吸附时间短、解吸效率高、扩散量低,扩散系数和扩散率较高,渗透率偏低的特征;气源补给与保存条件是控制低阶煤含气量的关键。目前低煤阶煤煤层气勘探开发仍需解决4个方面的地质问题:1以现有的工艺技术水平界定低煤阶煤煤层气形成工业气流的含气性参数下限;2通过储层敏感性评价及主控地质因素研究实现储层可改造性预测;3三相态时空分布规律及各相态的地质控制因素是探寻低煤阶煤煤层气富集规律及有利地质条件的核心问题;4建立以"可采性"为核心的低煤阶煤煤层气可采地质模式与地质选区评价体系。     

黄陇煤田永陇矿区煤层气成藏条件及主控因素研究

黄陇侏罗纪煤田属于典型的低阶煤含煤层气区带,煤炭勘查结果显示其西部具有一定的煤层气开发潜力,为了弄清该煤层气成藏条件,以黄陇煤田永陇矿区麟北区为例,从煤层气地质、煤储层特征、气藏保存条件3个方面研究了黄陇煤田西部地区的煤层气成藏条件及主控因素。研究结果表明:黄陇煤田西部地区延安组煤变质程度低,煤层厚度大,埋深适中,含气性较好,但煤储层渗透性较差;煤层气富集主要受水动力条件影响,埋深其次,构造和盖层影响较小,埋深500~700 m是该区煤层气成藏的最佳深度;因受成煤后期燕山运动等多期次构造运动的影响,原生生物气和热成因气大量逸散,新生代以来煤层接受浅部地表水和大气降水的补给,接受次生生物气的补充,是煤层气成藏的关键,属典型的盆缘缓坡晚期生物成藏模式。     

低煤阶煤层气藏水文地质条件的物理模拟

采集低煤阶煤岩样品，利用煤层气成藏模拟装置模拟了低煤阶煤层气藏的水文地质条件，探讨了动力条件及地下水化学特征对煤层气保存、富集及成藏的影响.结果表明：强烈的水动力交替作用使煤层气藏中的甲烷碳同位素变轻，甲烷含量降低，N₂和CO₂含量增大，这对煤层气成藏不利；低煤阶褐煤倾向于低矿化度，有利于生物气的生成和低煤阶煤层气的富集成藏.     

二连盆地群低煤阶煤储层孔隙发育特征研究

以二连盆地群霍林河盆地和白音华盆地低煤阶煤储层为研究对象,通过对煤储层物性特征、压汞曲线类型、孔径分布特征、孔隙结构类型划分的分析,研究低煤阶煤储层孔隙结构对煤层气吸附解吸的影响。结果表明:二连盆地群低煤阶煤储层孔隙系统发育良好,孔隙度较大,孔隙度Ⅳ煤组ⅢA煤3-1煤;孔隙结构以小微孔、大孔为主,孔径小于100 nm的小微孔和孔径大于1 000 nm的大孔对孔容贡献最大;基于孔隙孔径分布比例及孔径对煤层气储集和渗流的作用,把研究区孔隙结构类型划分为ⅡC封闭吸附型、ⅡO开放吸附型、ⅠC封闭渗流型、ⅠO开放渗流型4类,其中ⅡO开放吸附型最有利于煤层气的富集和产出;将霍林河盆地Ⅳ煤组、ⅢA煤储层和白音华盆地3-1煤储层相比较,ⅢA煤孔隙结构最有利于煤层气储集和开发。     

新疆典型矿区低煤阶煤层气成藏差异对比研究

基于沙尔湖矿区和阜康白杨河矿区两个发育煤层火烧的典型低煤阶含气地区的地质背景和煤储层物性研究,结合两矿区火烧区水文地质条件的差异对比分析,阐明了新疆火烧区低煤阶煤层气成藏差异及主控因素。研究结果表明:两矿区煤层厚度大、构造样式简单、孔隙发育良好,但沙尔湖矿区由于地下水动力条件较弱,且为矿化度极高的原生水,不利于低煤阶煤层气的生成,且矿区东部煤层火烧使得气体发生逸散,导致矿区内含气量偏低;阜康白杨河矿区水源补给充足,在火烧区低洼处形成滞水层,一方面,滞水层为次生生物成因气的生成提供了有利条件,另一方面形成水力封堵利于煤层气的保存。火烧区滞留水对煤层气富集成藏具有指向作用,因此本次研究成果将为新疆低煤阶煤层气勘探提供理论参考。     

新疆低煤阶煤层气的特殊地质条件及研究方向

国外煤层气总产量中占比超过40%的低煤阶煤层气产业,在中国仍处于科研攻关、试验性开发阶段。新疆地区的五大沉积盆地(群)是中国低阶煤的主要赋存区域,煤层气资源丰富,勘探程度较低。新疆地区特殊的盆地构造特征及演化历史、煤系地层沉积特征及气候环境等因素,造成低煤阶煤层气的成藏地质规律不同于国内外任何一个煤层气盆地,需要通过理论创新及实践来建立本区域的煤层气成藏地质理论体系,并建立相应的煤层气开发工程技术体系。随着成藏地质理论及工程技术的逐渐成熟,新疆地区的低煤阶煤层气产业将大有作为。     

澳大利亚苏拉特盆地煤层气地质特征及富集模式

苏拉特盆地中侏罗统Walloon煤系地层蕴含着巨大的煤层气储量,正确了解其成藏特点是成功开发的关键,综合运用了沉积学、地质统计学及天然气地球化学等研究手段对煤层的沉积环境、构造特点、煤岩煤质、天然气成因及富集模式进行了系统研究。研究结果表明:Walloon煤系主要以曲流河的河漫滩及曲流河三角洲平原的沼泽为沉积背景,煤岩具有演化程度低、灰分较高、显微组分变化差异小等特点;高渗透性、高兰氏压力是煤储层的显著特征;构造转换带对储层渗透率有重要影响;煤层含气量较低,煤层气成因类型以次生生物成因气为主,热成因气为辅;不同区域、不同层段成藏类型存在差异,北部向斜区Juandah组为水动力封堵型,东北部Undulla鼻隆区及东部斜坡的局部地区Taroom组为背斜—水驱封堵型。     

中国大陆区煤层气盆地分类方案

从煤层气富集成藏地质条件分析入手,在研究聚煤盆地的时空演化、后期改造特征基础上,将煤层气盆地定义确定为"具有工业价值煤层气藏形成和保存条件含煤盆地",并认为煤层气盆地内煤层气富集成藏受盆地聚煤期及后期改造的动力学机制与构造特征的控制。在系统研究盆地、盆地改造及聚煤盆地分类原则与方案基础上,提出"聚煤盆地原型类型+改造作用类型(构造样式)"的煤层气盆地双层次分类与命名方案,并对聚煤盆地原型类型和改造类型及样式进行了探讨。     

层序地层学在陆相盆地煤层气资源评价中的应用研究

以准噶尔侏罗纪聚煤盆地为例，将层序地层学理论引入陆相盆地煤层气资源评价领域。研究表明：陆相盆地单煤层仍具有区域可比性；赋煤体系域的岩性、岩性配置，决定煤层气的封盖条件；通过控制煤储层形成环境、成煤特征和岩性组合，得出层序地层构型影响煤层气成藏地质要素和煤层气成藏潜势。     

准噶尔盆地煤层气勘探开发与地质研究进展

准噶尔盆地煤层气资源极为丰富,已开展近30个煤层气勘查项目,施工煤层气井270余口,建成白杨河、四工河、乌鲁木齐河东煤层气开发先导试验区,正在着力推进煤层气规模化开发利用,多个区块呈现出煤层气单井高产势头,针对多、厚、大倾角煤层顺煤层钻井、储层改造、优化排采技术不断推广应用,带动了新疆煤层气产业起步发展。系统总结准噶尔盆地煤层气成藏特殊地质条件,科学分析前期煤层气勘探开发的现状与趋势,全面梳理煤层气勘探开发所面临的地质难题,以期为新疆地区乃至中国中低煤阶煤层气的高效开发提供借鉴。盆地周缘构造隆升、水力逸散、煤层气风氧化带深延是制约煤层气资源分布和勘探开发潜力的不可忽略的地质因素,盆地腹地包括煤层气在内的深部煤系气资源潜力巨大,开展煤系油气地质综合研究、拓展煤系气勘探开发领域势在必行。盆地边缘多个区块煤层气富含CO_2且呈现随煤层埋深增大CO_2体积分数增高的异常现象,拟以水动力场和水化学场耦合作用为主线,气体差异构成与禀赋为线索,鉴别多源多阶气体来源、混合度及成藏贡献,揭示CO_2异常富集成因,探索流体场主导作用下的煤层气多源多阶多因素耦合成藏机制。盆地西山窑组与八道湾组2套煤系地层厚度巨大,受聚煤环境控制,多层叠置统一、多层叠置独立、多层叠置混合含煤层气系统空间分布有别,基于沉积、构造、水文耦合作用归纳出煤层气富集成藏基本模式,有效厘定流体压力系统,合理选层选段、组合开发,优势成藏地质配置及其区域、局域、层域变化规律有待深入研究。盆地周缘煤储层倾角大多超过35°,急倾斜煤储层在较小空间随深度发生快速变化,储层流体运动方式、储层应力状态等影响制约压降传播和煤层气产出过程,开发过程储层力学性质与物性变化、流体相态与饱和关系转化、气/水产出机制与生产规律需要进一步揭示。     

沁水煤田东北部15号煤储层物性及特征研究

基于沁水煤田东北部煤层气开发资料,采用煤层气地质理论和数理统计方法,对研究区15号煤储层物性及特征进行了分析。结果表明,煤层的稳定可采性,为煤层气开发的提供了良好储层条件。煤的高变质及差异,使得煤岩类型及组分有所不同|煤层高含气量,为煤层气开发提供了良好气源条件。欠压煤储层,使得煤层气的压力吸附正效应、驱动煤层气产出的动能均较弱且煤层含气饱和度较低,不利于煤层气井的高产、稳产和采收率的提高|煤中孔裂隙较发育,但连通性差。过渡孔高度发育,为煤层气储集提供了有利空间。小-微型裂隙发育,但充填较严重,煤层渗透率较低|吸附时间较长,不利于煤层气井高产和缩短煤层气开发周期。     

库拜煤田铁西矿区煤层气成藏条件分析

通过对库拜煤田铁西区内煤岩组分、煤岩煤质、孔渗和含气性特征的分析,以及对铁西区内自然地理、火烧区、构造等因素的讨论,进一步揭示了研究区内的煤层气成藏条件和其他因素.主要阐明了研究区内主力煤层的孔渗、含气性特征以及煤层气逸散、封堵和成藏的主要特征.本次研究成果有望为南疆煤层气的进一步开发利用提供理论依据.     

准噶尔东南缘中低煤阶煤层气富集规律及成藏模式

准噶尔盆地东南缘煤层气资源丰富但勘探程度相对较低,富集成藏机制和主控因素认识不足,制约了勘探实践。基于对准东南地区煤层气地质条件的精细解剖,揭示了研究区煤层气富集特征及成藏机制。研究发现,准南煤系主要发育在天山山前断褶带,受构造控制明显,东西向断层和背斜密集;煤层层数多且与砂岩叠置发育;煤岩孔径较大,孔隙连通性好,煤层含气量总体上呈现西高东低的特点。在此基础上,建立了准东南地区主要发育急倾斜煤层构造-水力封堵型混合气富集成藏模式,认为“相对的高压的封闭区是煤层气富集和成藏的有利部位”。故在煤层气勘探中应优选埋深适中的“相对构造高点”和平缓的地表水与地下水稳定过渡带,并建议对阜康-大黄山有利目标区开展立体勘探实践。     

浅议我国低煤阶地区的煤层气勘探思路

通过对高煤阶沁水盆地和低煤阶准噶尔、吐哈等盆地水文地质条件的分析发现，把这种勘探思路（地层水矿化度高值区是煤层气勘探最有价值的区域之一）运用到低煤阶的煤层气勘探中却很难，因为低煤阶一般经历了较浅的埋藏深度，煤层热演化程度较低，其生气量较小，煤层气富集成藏的关键在于其生气条件.本文认为：水文地质条件在高低煤阶煤层气富集成藏中所起的作用是不同的，低煤阶勘探中对水文地质作用的认识要从另外一个角度来审视，较为活跃的水动力条件是有利的，活跃的、低矿化度的地层水有利于二次生物气的生成.     

焦作矿区煤层气赋存特征及开发利用前景

煤层气富集与地质条件和储层特征密切相关。利用煤田勘查和矿井生产资料,分析了焦作矿区二₁煤煤层气赋存地质条件、赋存特征和储层特征;研究表明,区内煤层气含量与煤层埋深、围岩气密性呈正相关,与水文地质条件呈负相关,并受构造条件制约;预测矿区中部断块和南部断块二₁煤煤层气资源丰富,有较好的开发利用前景。由于煤层渗透率较低,煤体结构变化较大,部分地段不利于通过压裂产生有效延伸长度和导流能力的裂隙,需要进一步探索成井工艺和储层改造措施,以提高煤层气产能。     

湘中邵阳凹陷煤系气成藏基础及其共生组合特征

在系统收集整理邵阳凹陷煤系矿产勘查与评价资料及样品分析测试结果的基础上,将研究区煤系地层中的非常规天然气作为一个整体进行研究,查明了测水组煤层-煤系页岩-煤系砂岩的展布特征,分析了研究区测水组煤系气成藏的可能性,总结了测水组地层垂向发育的岩相组合特征及其对应的煤系气组合模式,通过典型钻孔分析,确定了煤系气发育的有利层段及其气藏类型。结果显示,研究区测水组主要发育以泥页岩为主的岩相组合和以页岩气-煤层气为主的煤系气藏,泥页岩对邵阳凹陷煤系气成藏起关键作用;但在聚煤中心附近的局部区域内,煤储层是煤系气成藏的关键因素。     

寺河井田3号煤层气成藏条件分析

煤层气成藏过程十分复杂且控制因素多,开展煤层气成藏条件分析是煤层气高产富集区预测,提高煤层气勘探开发成效的基本前提。从煤层气的生成、储集和封盖保存条件3方面对寺河井田3号煤层气成藏条件进行了分析研究。研究结果表明,寺河井田3号煤层气成藏条件良好;成煤过程中,煤中丰富的生烃物质在多期热变质作用下,促使了煤生烃,提高了生烃率和生烃量;煤化程度高,煤中微孔裂隙系统非常发育,为煤层气吸附储集成藏提供了大量空间,吸附动能强、吸附量大;围岩的低孔低渗性、适宜埋深、构造封闭性、地下水弱径流及水力封堵性为煤层气成藏提供了良好的封盖保存条件。     

新安煤田新义井田深部勘查区二1煤煤层气地质特征

基于新义井田深部勘查区煤田地质勘查成果,分析了该区构造和二₁煤层展布特征,研究了二₁煤储层特征、煤层气含量及其分布规律、煤层气赋存条件。研究认为,勘查区二₁煤变质程度高,有利于煤层气的生成;煤储层孔隙度较高、围岩封闭性好,有利于煤层气赋存;煤体结构遭到严重破坏不利于煤层气运移;属正常压力、低渗煤储层。煤层气含量与埋深呈正相关趋势,DF₁断层为煤层气逸散通道。     

保德煤矿瓦斯储层特征及主控因素研究

保德煤矿位于鄂尔多斯盆地东缘,煤层气资源较为丰富。在矿区深部区域存在高瓦斯风险,目前煤矿井下治理瓦斯方法不能很好适应生产需要,对安全生产造成一定影响。为了解决高瓦斯风险,需要进一步探索新的高效快速治理办法,地面治理瓦斯是其中一种方法。为了验证该方法的有效性,对该区进行了瓦斯地质勘查和地质分析研究;通过获取的现场和试验数据,结合煤矿已有资料,对矿区主力煤层8号和11号煤的储层特征展开研究,分析控制瓦斯富集的主要因素,认为该区煤层分布稳定,构造简单,封盖条件较好,瓦斯含量高于煤矿安全指标,煤层渗透率较高,属于低压储层,在深部形成瓦斯富集区,具备开展地面瓦斯治理的条件。     

赵庄井田煤层气成藏条件研究

煤层气成藏条件研究是有效划分成藏类型或含气系统,煤层气富集高渗有利区预测、评价及优选的关键基础工作。基于赵庄井田煤层气地质条件及相关测试资料,借鉴前人研究成果,从煤生烃、煤层气储集和煤层气封盖保存条件等方面对赵庄井田煤层气成藏条件进行了研究。研究结果表明:煤中丰富的生烃物质在良好的生烃动力作用下,提高了生烃率和生烃量,为煤层气成藏提供了基础条件;煤变质程度高,促使煤中微小孔隙发育,煤层气储集能力增强和储集空间增大,有利于煤层气大量储存和富集;煤层埋深、围岩特性、构造及地下水径流等地质条件的有机匹配,为煤层气成藏提供了良好的封盖保存条件,是煤层气成藏的关键因素。