延川南区块煤层气富集高产的地质控制作用

鄂尔多斯盆地延川南区块是我国第一个商业开发的深部煤层气田,目前处于上产阶段。构造分异作用导致煤层气井产气产水差异显著。综合分析了岩心、测录井、产出水地球化学数据及排采井生产等资料,探讨了该区块煤层气富集高产的地质控制作用。根据研究结果,将区块划分为东、西2个水文地质单元,其中东部谭坪水文地质单元的水动力强度较西部万宝山区大。延川南区块山西组2号煤层水处于弱径流_滞流区,地层水矿化度高,适宜的水文地球化学参数分布区有利于煤层气的富集。基于煤体结构测井解释,发现碎裂煤发育区煤层气井易高产,建立了区块范围内煤层气富集高产选区参数指标体系,优选出4个有利区,为区块后续开发提供了接替区。     

保德地区煤层气井产出水化学特征及其控气作用

地层水的化学组成反映地下水交替和径流特征,对煤层气的富集条件具有一定的指示作用。以山西省保德地区煤层气井产出水测试数据为依据,系统研究了该区煤层气井产出水的离子组成、pH值、矿化度分布及氘氧同位素组成等特征。结果表明:1该区煤层气井产出水呈弱碱性,北部产出水以K+、Na+、Cl-和HCO-3为主,Ca2+、Mg2+含量较低,SO2-4含量极少,而东南部产出水Ca2+、Mg2+、SO2-4则相对富集;2产出水的δDHO和分布在鄂尔多斯盆地大气降水线之下,表明存在地表水2δ18 OHO值均2的渗入;3地层水矿化度由东向西、由南向北逐渐增加。在此基础上,分析了该区地下水的动力环境及其控气作用。结论认为:东南部靠近补给区,水动力条件活跃,不利于煤层气的保存,其煤层含气量一般小于2m3/t,甲烷含量通常低于70%;而北部处于弱径流—滞留区水动力条件,煤层气藏保存条件较好,煤层含气量一般大于4m3/t,甲烷含量通常高于80%。此外,北部地区煤层气井的产气效果明显好于东南部地区,也说明北部地区煤层气的富集条件更优。     

樊庄地区3#和15#煤层合层排采的可行性研究

煤层群发育的地区实施分层压裂、合层排采工艺技术是降低煤层气勘探开发成本、提高产气量的重要举措之一。准确掌握此项技术的适用条件是提高其成功率的重要保障。根据煤层气井垂直井产气特点,系统分析了樊庄区块3^#煤层和15^#煤层合层排采的主要影响因素;根据樊庄地区勘探开发资料,得出该区上下围岩性质、煤储层物性特征及水力压裂后渗透率;根据地下水动力学原理及勘探资料,绘制出该区3^#煤层和15^#煤层地下水流势图;根据煤层气井排采特点,结合达西定律,最终得出研究区3^#煤层和15^#煤层适合合层排采的区域。现场部分井的开发试验验证了理论分析的可靠性。      

沁水盆地柿庄南区块排采水特征及其对煤层气富集的控制作用

基于沁水盆地柿庄南区块23口排采1年以上的煤层气井排采水水质分析数据及实测储层压力,采用Schoeller图、Piper图等分析了柿庄南煤层气井排采水地球化学特征及水动力分区特征,探讨了水文地质条件对煤层气富集的影响。研究表明柿庄南区块煤层气井排采水主要为Na_HCO3水型,反映研究区处于开启_半封闭的水文地质环境;排采水氢氧同位素值均位于全国大气降水线附近,排采水初始来源主要为大气降水;利用折算水位将研究区大致划分为西北部径流区、南部弱径流区及中部过渡带滞流区,水流从西北部和南部向中部滞流区汇聚,水化学参数反映出滞流区煤层气保存条件好于两侧径流区和弱径流区。基于水化学场和水动力场参数建立了煤层气富集区优选指标体系,优选出煤层气富集有利区和较有利区,对下一步煤层气井布置具有指导作用。     

准南煤田玛纳斯矿区向斜—承压式煤层气富集模式

准南煤田玛纳斯矿区煤层气资源丰富,但是该区复杂的构造、多层叠置的煤层、特殊的地下水动力场等因素造成煤层气富集规律复杂。通过系统收集、分析已有煤田、煤矿及油气勘探资料,对影响玛纳斯矿区煤层气富集的煤级、构造、沉积、水文地质等诸多因素进行研究。结果表明,多期构造形成了清水河与南玛纳斯向斜,扇三角洲平原沼泽控制了厚煤层发育,扇三角洲相、河流相及湖泊相控制下封盖条件优越,火烧区影响下的弱径流地下水动力系统封堵煤层气逸散。上述因素共同控制了玛纳斯矿区向斜—承压富集模式,认为煤级较高、地下水矿化度适中及封盖条件较好的清水河与南玛纳斯向斜轴部为煤层气最有利富集区。     

薄—中厚煤层群煤层气井高产的地质与工程协同控制技术——以贵州织纳煤田文家坝区块为例

中国西南地区煤层气资源量十分丰富，且主要赋存于上二叠统煤系薄—中厚煤层群中，贵州地区虽然有近10年的煤层气规模化试采与探采工程实践，但仍存在低产井、低效井比例偏高的问题。为了推进贵州地区薄—中厚煤层群煤层气高效探采工作，在系统梳理织纳煤田文家坝区块地质条件、煤储层特征、开发工艺与开发效果基础上，分析了煤层气井高产及井间产气差异的地质控制因素，探讨了地质适配性分层压裂与合层排采技术。研究结果表明：(1)薄—中厚煤层群具有埋藏浅、含气性好、渗透率较高、储层压力欠压—正常的特征；(2)煤层气井高产既受阿弓向斜轴部构造应力集中、水力封堵作用下煤层气富集影响，同时也与浅埋藏条件下煤储层原始渗透性较高有密切关系，区内断裂构造与水文地质条件共同导致了丛式井组内井间产气效果差异；(3)应根据丛式井压裂煤层靶点间距及导水断层距离合理控制水力压裂施工规模，注前置液造缝阶段快速提升注入排量并非连续段塞增大裂缝延伸长度，注携砂液支撑阶段阶梯式连续加砂有效支撑裂缝；(4)长期维持小于0.5 MPa的低套压合层排采条件，缩短憋压持续时间，延长提产持续时间以提高稳产前的压裂液返排率，保证排采过程连续性以避免储层伤害...     

沁水盆地南部煤层气成藏机理

煤层气成藏机理研究是煤层气勘探开发的前提和基础。为此，以油气、煤田和煤层气各勘探阶段积累的资料为基础，结合前人的研究成果，系统探讨了沁水盆地南部煤层气藏的成藏机理。通过对煤层气藏特征（包括煤层空间几何形态、煤层气成分和含量、储层物性、吸附特征、储层压力及封闭条件）和煤层气成藏过程（包括煤层气形成、运移和聚集）的分析，进而认识到：晚古生代煤层在经历了印支期和燕山期两次煤化作用后大量生气，并在喜山期遭受了强烈的调整与改造作用，最后逐渐形成了现今的沁水盆地南部煤层气藏；直接控制和影响该区煤层气富集的因素除了煤层顶底板的岩性与边界断层外，地下水的补给、运移、滞流和排泄也是关键因素；该区目前的高产煤层气井基本上都位于地下水滞流区。     

鄂尔多斯盆地保德区块煤层气富集区高产水井排采效果剖析

鄂尔多斯盆地东缘保德区块煤层气富集区高产水井的产气效果差异大,为了提高煤层气的产气效果,有必要确定产出水来源,划分高产水井类型、明确有助于产气的高产水井特征。通过分析保德区块煤层气富集区内500余口煤层气井,首先确定该区煤层气富集区高产水井的分布特点及产出水来源,划分出富集区两类高产水井,其中第一类高产水井为有效贡献井;然后利用生产数据分析、测井模型计算及煤层气数值模拟等方法,剖析富集区第一类高产水井案例,明确了采出水不仅来自其煤层及顶底板水,同时还有邻井的煤层及顶底板水汇聚,验证了低构造部位高产水井的长期排采,有利于周边相对高构造部位井的排采降压。结论认为,富集区第一类高产水井产水来源仅来自煤层及顶底板,埋深小于1 000 m、远离供水区、位于构造相对低势点,虽然产水量大,但对于相邻井的排水、缩短见气时间、提高面积降压效果、形成井间干扰及扩大解吸范围发挥了重要的积极作用。该研究成果可为煤层气井高产水原因分析、优化井位部署以及关于高产水井停止或继续排采等生产决策提供参考。     

基于等温吸附曲线的煤储层产气潜力定量评价——以黔北地区长岗矿区为例

含气饱和度、临储比等指标在用于煤层气选区选层评价时,未考虑煤层气解吸能力以及解吸过程中储层压力对气体解吸的影响,因而难以全面反映煤储层的产气潜力。为此,以煤样等温吸附实验为基础,提取临储压差、临废压差、有效解吸量、解吸效率等指标,建立了煤层气产出潜力的定量评价方法,并基于黔北地区长岗矿区煤层气井排采历史进行了分析验证。研究结果表明:(1)长岗矿区7号煤层的临储压差为2.35 MPa,0.2~1.0 MPa废弃压力下的临废压差介于2.06~2.86 MPa,煤层气有效解吸量介于9.32~18.9m3/t,具备较高的产气潜力;(2)研究区煤层气解吸过程只经历敏感解吸阶段,解吸效率高,煤层吸附时间短,见气后短时间内可获得较高产的气流;(3) FX2井煤层气产出潜力定量评价及排采历史验证了该区的煤储层具有煤层气开发产气潜力。结论认为:(1)研究区煤层气井排采初期应缓慢排采,尽可能减小降压速度、扩大降压漏斗波及范围和有效解吸半径;(2)优选相对高渗区及开展高质量的压裂,以扩大有效渗流半径,充分释放煤层气产能。     

二连盆地吉尔嘎朗图凹陷低煤阶煤层气富集模式

二连盆地为我国典型低煤阶褐煤分布区,煤层气资源丰富,但煤层气富集成藏机制认识不足制约了该区低煤阶煤层气的勘探开发。为此以二连盆地吉尔嘎朗图凹陷低煤阶煤层气为研究对象,从煤层分布、含气性、煤层气成因、生物成因气模拟实验、保存条件等方面研究了该区煤层气富集的主控因素,并指出了下一步的勘探方向。研究结果表明:(1)浅水湖盆聚煤环境下,凹陷中部—缓坡带厚煤层发育,厚煤层弥补了含气量的不足;(2)含煤段堆积过程中,浅水湖泊周期性出现使得煤层上覆泥岩周期性发育,盖层条件有利;(3)凹陷中部—缓坡带位于地下水承压区,水动力侧向封堵有利于煤层气富集;(4)研究区煤层气为生物成因,原位条件下煤样产气0.25 m L/g,现今仍有生物气生成。结论认为:(1)厚煤层发育区、具备生物气生成以及良好的封盖条件并处于水动力承压区为吉尔嘎朗图凹陷煤层气富集成藏的关键;(2)吉尔嘎朗图凹陷煤层气富集模式为生物气+承压水封堵煤层气富集,中部—缓坡带L12—S88井区为下一步煤层气建产的有利区。     

澳大利亚苏拉特盆地Walloon煤组成藏条件及富集模式

中侏罗统Walloon亚群煤组是澳大利亚苏拉特(Surat)盆地煤层气藏的主要储层,为一套典型的低煤阶高产煤层。为了明晰该煤组的煤层气成藏条件及富集模式,基于录井、实验和测试资料,研究了该煤组的展布特征及烃源岩条件、储集条件与保存条件,结合对该煤组的天然气成因及含气性特征分析结果,对比分析了该盆地东北部3个煤层气开发区在气藏富集模式上的差异,并归纳了Walloon煤组成藏及富集的有利条件。结论认为:(1)构造运动、地下水条件以及显微组分为Walloon煤组的生气创造了有利条件,该煤组的顶、底板及夹层岩性致密,封闭条件较好;(2)Walloon煤层气藏是一个形成在单斜构造上由水动力和岩性共同封闭的以次生生物成因气为主的混合成因气藏,煤层气的富集受局部构造、煤层生气能力和地下水动力3种因素的控制,并可分为背斜、向斜和斜坡3种模式,其中背斜模式、向斜模式的煤层气富集程度相对更高;(3)与其他煤层气藏相比,Walloon煤层气藏的成藏和富集同时具有双重碳源、高效生气、适中水动力和双重封闭4个有利条件。     

煤层气井排采水源分析及出水量预测——以鄂尔多斯盆地东缘韩城矿区为例

煤层排水降压是加速煤层气解吸的关键,查明排采出水水源并对出水量进行有效预测将有助于煤层气开发方案的合理制定。为此,利用排采、测录井等资料,基于动态刻度静态、静态预测动态的思想,通过对煤层气井排采水源和出水量的综合分析,选取煤层气井与断层之间的距离、相对构造幅度、煤层及其顶底板的含水级别这4个评价指标作为煤层气井排采出水量的主要影响因素,得出煤层气井排采出水量的预测模型,并以预测结果划分出研究区煤层出水量平面分布特征。综合评价结果认为:煤层气井排采水源来自于近断裂带、构造低幅度区、顶底板砂岩及煤层自身,出水量大的井多靠近断裂带、构造低幅度区,或存在顶底板厚层砂岩含水层,而煤层自身含水量较小;研究区5号煤层南部和北部及中部韩3-2-025井区出水量较大,呈现沿断裂带、构造低幅度区及顶底板厚层砂岩区出水量增大的趋势,与实际排采产水量吻合较好。     

煤层气成藏机理及气藏类型划分——以鄂尔多斯盆地东缘为例

随着我国煤层气勘探开发工作的不断深入,定义和归纳赋存状态多样化的煤层气藏,并据此指导煤层气有利勘探目标优选就显得愈发重要。为此,在系统梳理国内外煤层气富集成藏理论的基础上,结合鄂尔多斯盆地东缘煤层气勘探开发的地质规律,借鉴常规油气藏按照圈闭成因进行分类的方法,提出了煤层气圈闭的概念和煤层气藏类型的划分方案。研究成果包括:①结合煤层、砂岩、泥岩和石灰岩在垂向上的组合关系,刻画了"泥裹藏、砂通煤、水包气"的气体封闭样式,"泥裹藏"即以泥岩等致密岩层封闭煤储层而成藏,"砂通煤"即上覆砂岩与煤层连通而与煤层统一形成气藏,"水包气"即在水力封闭和水力封堵作用下,气体在煤层中富集而成藏;②阐释了物性封闭、气压封闭、水压封闭和吸附封闭在煤层气藏形成过程中的作用,指出气藏开发的上、下限分别为风氧化带和地应力转折带;③提出了以构造、岩性、水动力和复合型圈闭为主导的气藏类型划分方案,并分别解剖了背斜、断层、向斜、地层—岩性、水力封堵和水力辅助型煤层气藏。     

煤层气排采局部水动力场模式及其意义——以鄂尔多斯盆地东南缘为例

煤层气排采形成的局部水动力场是对原始水动力场扰动的结果,开展局部水动力场模式及其对排采效果影响的研究对于指导煤层气排采井层的优选具有重要意义。鄂尔多斯盆地东南缘某煤层气田煤层气井排采动态表现差异很大,考虑不同排采井所处构造位置和原始水动力场背景,识别出了煤层气排采引起的3种局部水动力场模式,即有效扰动型局部水动力场、含水层入侵型局部水动力场和淡水补给型局部水动力场。在有效扰动型局部水动力场中,排出水为煤层水,煤层气井表现出见气快、产气量高等特点;在含水层入侵型局部水动力场和淡水补给型局部水动力场中,排出水有部分甚至大部分来自于邻近含水层或近地表的淡水,属无效排水,煤层气井表现出见气晚、产气量低等特点。在局部水动力场模式的指导下,对断层附近的排采井要避免射开邻近强含水层的煤层,同时,排采井的井位应避开近地表淡水补给区。     

砂岩成分对储层孔隙结构及天然气富集程度的影响——以苏里格气田西区二叠系石盒子组8段为例

鄂尔多斯盆地苏里格气田西区二叠系石盒子组8段是典型的致密砂岩储层,同时又具有低效充注、普遍产水的特点,其天然气有利勘探区的寻找不仅依赖于优质储层的预测,还需要对储层的含气性进行分析。为此,利用扫描电镜、CT扫描、覆压孔渗、激光拉曼等技术手段,对该区不同类型砂岩的微观特征差异及其对天然气富集程度的影响进行了研究。结果表明:(1)该区盒8段发育岩屑石英砂岩与岩屑砂岩2种类型储层,由于岩屑颗粒密度小且易破碎,在强水动力作用下不易富集,因此岩屑砂岩以细粒沉积为主;(2)岩屑石英砂岩中主要发育残余粒间孔与铸模孔,其喉道为石英颗粒间的孔隙,渗透率在覆压下损失小,而岩屑砂岩主要发育微孔,喉道以杂基内束状喉道为主,渗透率在覆压下损失大;(3)天然气充注时,岩屑砂岩经过压实作用已完成致密化,不利于天然气充注,而相反,因石英次生加大而致密的岩屑石英砂岩,天然气充注时其致密化过程尚未完成,物性与孔隙结构优于现今,是天然气的优势富集区。     

活跃地下水对煤层气藏的破坏及其物理模拟

水文地质条件是影响煤层气富集成藏的重要因素之一，但是目前与之相关的研究却比较薄弱。为此，通过研究活跃的地下水不仅使煤层含气性降低，同时也导致煤层甲烷碳同位素值变轻的现象，应用FY-Ⅱ型煤层气成藏模拟系统，探讨了活跃的地下水对煤层气藏的破坏作用。结果显示，活跃的地下水会破坏煤层气富集成藏，对煤层气的保存不利，而地下水滞留区才是煤层气勘探的有利区域。     

我国煤层气藏特征及提高地面抽采效果的方法

煤层气藏与常规天然气藏相比,其赋存状态、成藏过程、气藏边界以及开采规律存在着本质差别,根据近年来我国煤层气开发的探索与实践,提出了依"势"布井的理念,应利用煤层中水的"重力势能",根据煤层重力场、地应力场、压力场的分布特征,合理选择井型,部署井网,提高地面抽排煤层气效果;认为对于煤层气多分支水平井,高的煤层钻遇率未必能够带来高的煤层气产量,实钻中的井眼轨迹控制应以井眼光滑、总体上倾为原则,避免出现"波浪状"井眼。分析认为,通过提高储层温度来提高煤层气产气量,以及开展构造煤的钻井技术研究,是今后煤层气开发的重要研究方向之一。