中国煤系“三气”成藏特征及共采可能性

煤系地层中的非常规天然气资源是非常规天然气的主要组成部分。目前,对煤系地层煤层气、页岩气、致密砂岩气等非常规天然气资源的认识还较薄弱,资源勘探开发程度也都比较低。根据气藏合层开采经验,把煤系地层视作一个整体,综合勘探开发煤系煤层气、页岩气、致密砂岩气不仅可以减少勘探开发成本,增大非常规天然气总储量和技术可采资源量,还可以提高气井使用效率和单井利润。将煤系地层中的煤层气、页岩气、致密砂岩气称为"煤系三气",从煤系地层岩性分布特征、煤系气体成藏机理、不同类型含气储层特征和开采特征等方面分析煤系"三气"共采可能性及共采急需解决的难点。     

“煤系气共采技术”专题特约主编致读者

正煤系气泛指赋存在煤系储集体中的各类天然气,以非常规天然气为主,如煤层气、煤系页岩气和煤系砂岩气,也包括煤系碳酸盐岩气、天然气水合物等。近年来,国内能源界高度关注到煤系气资源潜力及其开发利用价值,重视到由单纯煤层气勘探开发向煤系气共探合采转型的战略意义,投入巨资进行勘查与开发     

沁水盆地南部致密砂岩和页岩的气测显示与气藏类型

煤系本身及其上覆地层能够形成具有工业开发价值的致密砂岩和页岩气藏,综合勘探这些非常规天然气资源将有助于提高煤层气开发效益。依托17口井的气测录井资料,分析了沁水盆地南部石炭二叠纪煤系及其上覆地层致密砂岩和页岩的气测显示规律,讨论了致密砂岩气与页岩气的赋存方式和勘探前景。结果显示:区内砂岩和页岩的气测显示十分普遍,区域和层位显示差异较大;砂岩气发现几率相对较高,页岩气品位相对较好;下石盒子组具有砂岩气和页岩气的勘探潜力,太原组具有页岩储层厚度品位,山西组具有砂岩储层厚度品位。研究认为,页岩气最有利勘探层位为太原组,砂岩气最有利层位是下石盒子组,山西组也有一定的砂岩气和页岩气勘探潜力。以此为基础,初步划分出独立砂岩气、独立页岩气、煤-页岩-砂岩互层气组合3种气藏类型,认为砂岩气和页岩气有利区主要位于盆地中央地带,总体上沿复向斜轴部呈NNE向展布。其中,沁源区块中—南部、郑庄区块-马必区块-沁南区块结合部、柿庄北区块西北部3个核心区值得关注。     

山西省海陆过渡相煤系“三气”共探共采展望

山西省煤系"三气"资源丰富,其丰富的煤层气、页岩气、致密砂岩气资源条件及相同的赋存层位,为煤系"三气"综合勘探开发奠定了基础。鉴于三者层位相邻或呈互层状产出,三种气藏的叠置性,许多专家学者提出了共探共采的概念,但对于山西省页岩气-煤层气-致密砂岩气共探共采的可行性如何、如何划分共探共采体系、如何进行共同勘探与共同开发,目前尚无可靠理论方法与实际依据。本文将从山西省"三气"的地质特征、富集规律、勘探开发方法等方面探讨其共探共采的理论可行性。     

两淮煤田煤系非常规天然气的系统研究及其意义

煤系地层中富有机质泥页岩、砂岩与煤层频繁交互出现,煤系页岩气、致密砂岩气和煤层气等非常规天然气广泛分布,进行多气联合勘探开发具有显著的经济和社会效益。针对煤系非常规天然气的特殊性和复杂性,以两淮煤田为研究对象,以煤系非常规天然气系统研究为出发点,在系统分析煤层气、页岩气研究现状的基础上,提出了两淮煤田煤系非常规天然气系统研究的主要方向,为两淮煤田煤系非常规天然气综合勘探与开发提供基础理论指导。     

沁水盆地煤系非常规天然气共生聚集机制

沁水盆地煤系非常规天然气(煤系"三气")资源丰富,研究煤系非常规天然气的共生聚集机制有助于天然气资源的综合利用。依托煤系有机地化与储层物性相关测试数据,分析了煤系非常规天然气的生烃物质基础与储层特征;基于典型钻孔的沉积序列、岩性组合和气测资料,建立了三类煤系非常规天然气共生模式并探讨了其在层序格架内的分布特征;通过成藏过程和成藏动力分析,评估了盆地内煤系非常规天然气的共采前景。研究认为:沁水盆地煤系非常规天然气生烃物质基础雄厚,天然气生成、运聚的宏观动力条件和储层条件时空配置得当,共生成藏条件良好;石炭-二叠系山西组与太原组发育"三气"共生和两种"二元"气藏共生组合,联合勘探开发前景较好,页岩气和致密砂岩气单独开发风险较大。     

鄂尔多斯盆地西缘煤系非常规气共生组合特征

煤炭资源的多重价值体现在含煤岩系中多种矿产资源的共生组合与共采潜力,除煤层自身之外,煤层气、页岩气、致密砂岩气等煤系非常规天然气（煤系气）共生共存的现象已日趋受到业界的关注。研究这些煤系非常规气的共生组合模式,有助于煤系气的综合勘查和开发。通过对鄂尔多斯盆地西缘煤系非常规气成藏地质条件的研究,以典型钻孔的岩性组合、沉积序列和测试数据分析为例,确定了煤系气的有利层段。结果显示：区内太原组上段、山西组下段,以及延安组一段上部、二段和三段具有煤系非常规气的勘探潜力,如JM107钻孔延安组三段876～897 m处,4煤和4上煤附近,为良好的煤系气层段。据此,建立了3种煤系非常规气共生组合模式,初步探讨了煤系非常规气的共生耦合机制。     

六盘水煤田上二叠统煤系气成藏特征及共探共采方向

六盘水煤田上二叠统含煤地层中煤层、页岩、砂岩叠置频繁,统筹勘探不同储层中的天然气有助于减少资源浪费,提高开发效益。通过对煤系气储层岩相、厚度、源岩地化、储层物性及空间赋存规律的研究,分析了六盘水煤田煤层气、煤系页岩气和煤系致密气成藏潜力,讨论了煤系气的空间叠置关系和勘探前景。结果显示:区内晚二叠世煤层煤种齐全,厚度较大,变质程度普遍偏高,含气显示优越;页岩和砂岩累计厚度大,有机地球化学和储集物性参数良好;不同岩性的区域和层位分布差异较大,组合类型多样,空间配置关系有利于发育垂向多套天然气藏。煤系页岩气最有利勘探层位为龙潭组下段,煤层气和煤系致密气最有利层位为汪家寨组和龙潭组上段;以此为基础,总结提炼出"源储一体型"独立煤系页岩气藏、"源储紧邻型"煤系"三气"组合气藏、"下生上储型"煤系"两气"组合气藏共3种气藏类型。初步认为晴隆向斜深部为煤系页岩气优先勘探区,青山向斜深部适合煤层气和煤系页岩气共探共采,盘关向斜和格目底向斜深部适合煤层气和煤系致密砂岩气共探共采。     

延川南区块深部煤层气与致密砂岩气合采关键技术

测试资料显示延川南区块具有丰富的致密砂岩气资源,为提高研究区单井产气量和非常规天然气资源开发效益,在分析煤层气-砂岩气赋存特征及开发条件基础上总结出了砂岩气层识别特征,然后从地层压力的角度论证了深部煤层气和致密砂岩气合采地质可行性,探讨了煤系气合采的适配性技术工艺。研究表明:砂岩气层主要位于上古生界山西组和下石盒子组,岩性以长石岩屑质石英砂岩为主,具有低孔-低渗的特征;高产气层具有低GR、低DEN、低CNL、高R_T、高AC的测井响应特征,位于R_T-AC交汇图版右上部;砂岩气与煤层气合采层间跨度上限值位于155~180 m,当层间跨度20 m时适合采用合压合采方式,当层间跨度在20~50 m时,应采用限流法分层压裂工艺,当层间跨度大于50 m时,应采用下分割器分层压裂法。该技术在现场得到广泛应用,大幅提高了单井产气量。     

川西地区上三叠统非常规天然气勘探潜力分析

川西地区上三叠统油气勘探经历了曲折复杂的过程,以砂岩地层为主,但砂岩储层表现为薄砂薄储,埋深大,物性差,勘探难度大,效益开发风险大,制约了川西油气勘探进程。川西须家河组主要为砂泥岩互层,泥页岩单层厚度和累计厚度均较大,有机质类型以Ⅲ型为主,有机碳量较高,有机质热演化程度较高,Ro在1.1%~2.3%,处于生烃高峰期,生成的天然气一部分运移到砂岩储层中,形成构造气藏及致密砂岩气藏,大部分天然气以游离和吸附状态存在于泥页岩中,为页岩气藏的形成奠定了基础。分析认为,川西地区须家河组具有致密砂岩气与页岩气共生的特点,致密砂岩气和页岩气的开发手段都以压裂造缝为改造工艺,具有相似性,为川西地区须家河组砂—泥岩一体化勘探提供了条件。研究得出,对川西须家河组非常规气勘探不能“单打一”,应有针对性地对砂岩、泥页岩实行“组合拳”式的综合勘探,从而发现更多的天然气资源。     

以煤系天然气开发促进中国煤层气发展的对策分析

为了提高中国煤层气勘探开发程度,促进煤层气产业发展,分析了中国煤层气勘探开发现状与面临的问题,提出1 200 m以深煤层蕴藏十分丰富的煤层气资源,且多与致密砂岩气叠合共生,展现了煤系天然气广阔的勘探开发前景。根据煤层气及煤系砂岩气开发特点,对煤层气及煤系砂岩气划分为自生自储型、内生外储型2类气藏模式,提出将煤系的煤层与砂岩互层段,统一作为目的层进行综合评价,在垂向上拓展勘探开发空间,显著增加资源丰度,同时煤层与砂岩立体压裂改造也比单一煤层压裂更能提高储层改造效果,并提出煤系天然气综合勘探开发工作建议。     

煤层气/页岩气开发地质条件及其对比分析

从煤层气、页岩气基本概念入手,系统分析了煤层气/页岩气开发地质条件,主要包括成藏地质条件、赋存环境条件和开发工程力学条件3个方面,进一步对煤层气/页岩气开发地质条件进行了对比分析,揭示了煤层气/页岩气开发地质条件的共性和差异性。煤层气/页岩气赋存于煤层/页岩中的一种自生自储式非常规天然气,其富集成藏主要取决于“生、储、保”基本地质条件是否存在、质量好坏以及相互之间的配合关系。在一定埋藏深度范围内煤层气/页岩气都发生过解吸-扩散-运移,并普遍存在“垂向分带”现象,有机质演化程度越高解吸带深度越小,风化带越深解吸带深度越大,解吸带内煤层气/页岩气富集在一定程度上服从于常规天然气的构造控气规律;原生带内煤层气/页岩气富集却可能更多地受控于煤储层/页岩层的吸附特性。不同赋存环境条件下所形成的煤/页岩储层差异性大,使煤/页岩储层中吸附气和游离气相互转化,导致煤层气/页岩气成藏类型、规模和质量等方面的差异性。影响煤层气开发的主要地质因素有：煤层厚度及其稳定性、含气量大小或煤层气资源丰度、构造及裂隙发育与渗透性和煤层气保存条件等方面;影响页岩气开发的主要地质因素包括页岩厚度、有机质含量、热成熟度、含气量、天然裂缝发育程度和脆性矿物含量等。     

鄂尔多斯盆地东缘可容纳空间变化控制的C-P煤系沉积特征

鄂尔多斯盆地东缘是国内煤系非常规天然气勘探开发的重点地区,区域范围广,沉积环境多变。结合野外露头、钻井岩芯、单井和连井剖面刻画了研究区构造隆降、海水进退、多向物源影响下的层序地层格架和沉积环境演变。结果表明:在统一研究区典型标志层的基础上,可将太原组分为4个和山西组3个III级层序;太原组主煤层顶面是区域范围内的构造转换面,南北地势近乎水平,之后中间地势进一步沉降;北部物源在太原期初始即发生影响,但南部物源到山西期才产生明显影响;研究区大致以北纬38°构造带为南北隆降支点,控制地层的厚度和岩性变化,影响厚煤带的迁移;太原期的汇水中心由南部逐渐向中部过渡,即由延川南(Sq1)到大宁—吉县(Sq2)到柳林石楼地区(Sq4),在Sq3沉积时期,海侵范围相对最大。相关成果对认识研究区含煤地层发育规律,开展煤系非常规天然气勘探开发具有支撑作用。