高、低煤阶煤层气藏地质特征及控气作用差异性研究

高、低煤阶煤层气地质特征及控气作用差异性是研究煤层气富集成藏的重要组成部分,是煤层气勘探开发理论研究过程中重要的基础性研究领域之一。本文以中国沁水、阜新盆地和美国粉河盆地等典型的含气盆地为例,探讨了高、低煤阶煤层气的储层物性差异,分析了构造控气和水文地质控气作用的差异性。研究表明,高煤阶气藏含气量高,CH4百分含量高,δ13C1值大于-38.75‰,储层渗透率变化小,储层改造难,构造热事件对煤层气的生成、富集贡献大,持续的水动力使气藏遭到破坏,且破坏幅度大,现今地下水格局对气藏的形成具有一定的影响;低煤阶气藏含气量低,CH4百分含量低,δ13C1值大于-49.11‰,储层渗透率变化大,储层易改造,煤热演化史及煤阶影响着煤层气的生成、富集,在煤层气生成过程中活跃的水动力是甲烷生成的主要的水文地质条件之一,但持续的水动力使气藏遭到破坏,且破坏幅度小,而合适的地层水矿化度则是低煤阶煤层气生成的重要条件,地下水格局对气藏的调整和改造起到决定性的影响。     

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。     

准噶尔盆地东南部低煤阶煤层气富集条件及主控因素

准噶尔盆地煤层气资源丰富。其中,准东南地区煤层分布稳定,厚度大,埋深适中,含气性较好,是煤层气勘探有利区。 然而,准东南地区近年来的煤层气勘探没有取得理想效果,对低煤阶煤层气富集主控因素认识不足是其主要原因之一。本 文通过对煤层气地质特征和富集条件的分析,认为准南地区煤岩演化程度高,水文条件较好,有次生生物气及深部热解气 的补充,气源充足,富集条件好;准东地区尽管煤层厚度大,但煤岩演化程度低,地下水矿化度高,不具备生物气补充条件, 且缺乏区域盖层,富集条件较差,导致煤层含气量低。进一步分析认为,构造、水文和盖层是准南地区煤层气富集的主控因素, 有利的构造部位控制着深部热解气源,水文地质条件控制着次生生物气的补给,盖层控制了煤层气的保存条件。     

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。本文拟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。研究中选取高、低煤阶煤储层样品进行等温吸附实验,并假定地温梯度为分别为2℃/100m、4℃/100m和6℃/100m,压力梯度分别为0.3MPa/100m、0.5 MPa/100m和1.0MPa/100m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。     

沁水盆地安泽地区煤层气富集主控地质因素

通过对沁水盆地安泽区块煤层气地质条件和储层条件的深入分析,探讨了该区煤层气的富集规律及主要影响因素。研究发现,煤的岩石学特征、构造、顶底板岩性是影响煤层气富集的主要因素。总体上,安泽区块煤储层含气量受煤阶影响,表现为:煤的变质程度越高,吸附能力整体增强,含气量增大。局部区域,煤层气含量受煤层埋深、断层、褶皱及煤层顶底板岩性等综合因素的影响。在构造平缓带,煤层气含量随埋深增大而增大;在构造活动带,正断层上升盘含气量明显低于下降盘含气量,断层对煤层气的逸散作用明显。此外,泥岩顶底板封盖较砂岩顶底板封盖能力强。      

四川古蔺石宝矿段煤层气富集特征及影响因素

四川古蔺县石宝矿段位于古蔺复式背斜南翼的次级褶皱一石宝向斜东段,含煤地层为二叠系龙潭组。煤层气富集特征为张性断裂发育带附近含气量低,压性断裂附近含气量明显增大;影响煤层气富集因素有构造、储层（煤层）、围岩封盖性能和水文地质条件。全区较稳定可采的主要煤层C17、C25煤层厚度均较大;煤层在纵向上分布具规律性;区内长兴组灰岩与含煤岩系水力联系小,对煤层气影响不大;茅口组灰岩岩溶发育,地下水活动强烈,对C25煤层有较大影响。     

不同煤阶煤层气运移通道的差异性研究

不同煤阶运移通道的差异性研究可对煤层气开发工艺的选择和参数的确定具有重要的理论意义和指导生产的实际意义。利用达西渗流理论,判定了煤层气流态和渗透率之间的关系,进而借助实验室方法测定了不同煤阶煤储层的渗透率,最终利用煤层气流态建立了煤储层渗透率与运移通道的关系,总结出了不同煤阶煤层气运移通道的差异性：①低煤阶：煤储层运移通道是基质孔隙起主导作用;②中煤阶：煤储层运移通道是割理、裂隙并重;③高煤阶：煤储层运移通道是裂隙起主导作用。     

煤变质作用对煤层气赋存和富集的控制--以沁水盆地为例

通过对国内外有关煤变质作用与煤层气形成、赋存和富集关系研究成果的系统总结，阐述了煤变质作用类型及煤变质作用程度与煤层气的生成、吸附量、煤储层孔隙—裂隙系统形成发育及煤层特性的相互关系，认为煤变质作用对煤层气赋存富集的影响集中体现在它对煤储层孔隙一裂隙系统形成发育过程的控制上。并以沁水盆地为例，探讨了高阶煤煤变质作用对煤层气赋存富集的控制作用，提出了对沁水盆地高阶煤煤层气勘探开发研究的几点思考和建议。     

准南硫磺沟矿区及周边地区煤层气保存条件分析

煤层气保存条件是评价低煤阶煤层气成藏条件的重要方面之一。硫磺沟矿区及周边地区侏罗系西山窑组发育多层煤层,且煤层厚度大,煤变质程度低,受喜马拉雅运动等影响,地质条件复杂。从区域构造、煤层盖层两个方面对低煤阶煤层气的保存进行研究,认为构造对煤层气含量及分布影响较大,构造控气样式中在逆冲断层与向斜缓翼组合,越靠近向斜轴部其含气量越大,且越靠近断层附近,含气量随深度增大的增速越大;叠瓦式逆冲断层与其间的褶皱组合中,越靠近逆冲的前端,其含气量越大。通过统计分析煤层顶板岩性及厚度两个因素,得出14-15号煤层盖层封盖性能最好,其次为9-10号煤。     

沁南地区高煤阶煤储层流速敏感性及影响因素

流速敏感性评价实验结果是确定煤层气藏合理排采速度的重要依据,对煤层气开发具有重要意义。高煤阶煤储层的低孔低渗特征使煤储层速敏性评价不能仿照常规储层的液体实验方法,为此提出利用氮气评价高煤阶煤储层流速敏感性的新方法,并对沁南地区高煤阶样品进行测试。结果表明:沁南地区高煤阶煤储层速敏损害程度相对较弱,主要损害程度为无敏感、弱敏感和中等偏弱3种;高煤阶煤储层原始渗透率是控制煤储层速敏损害率的主控因素,煤储层渗透率越大,速敏损害率越高;煤岩中黏土矿物含量对煤储层速敏损害率的影响相对有限,速敏损害率主要与黏土矿物赋存方式有关,当黏土矿物主要赋存于裂隙中时,煤储层速敏损害率相对较大。      

煤中残余气含量及其影响因素

煤中残余气是煤层气的一个组成部分,其含量直接影响到煤层气含量和煤的含气饱和度。本文对不同地区、各种煤级的近100 个煤心煤样的残余气含量测试结果进行了综合分析研究,找出了煤中残余气含量的分布变化规律,探讨了其影响因素。结果表明:不同煤的残余气含量不相同,变化范围为0~3 m3/t;残余气在煤层气中占的比例变化很大,为1.5%~30.0%;残余气含量的高低受煤级、灰分和煤样粒度等因素影响,煤级和灰分越高,残余气含量亦越高      

珲春盆地低煤阶煤层气富集规律

珲春盆地煤层气取得工业突破对我国低煤阶含煤盆地的煤层气勘探具有重要意义。通过对珲春盆地低煤阶煤层气成藏条件的深入剖析,探讨了低煤阶煤层气富集的主控因素及其成藏模式。结果表明,珲春盆地具有煤阶低、煤层多、煤层薄的特点,构造作用、沉积特征和岩浆岩侵入是其富集成藏的主控因素。盆地西部的褶皱和断层伴生带不仅为生物气创造有利环境,而且为煤层气二次成藏提供场所,形成"连续褶皱"富气模式;沼泽和天然堤微相的垂向叠置,使得作为煤层直接顶底板的泥岩和致密砂岩对煤层气起到更好的封闭作用;局部辉绿岩侵入体促使煤层再次生气,同时大大改善了煤岩的物性。因此,珲春盆地西部是煤层气高产富集区,具有巨大勘探开发潜力。      

宁夏汝箕沟矿区煤层气地质学特征

根据煤田勘探、煤矿开采阶段的资料,结合室内外观测测试,探讨了二号煤的煤层气地质学特征: a. 汝箕沟矿区二号煤厚度巨大、连续性强、含气量高,为煤层气开发奠定了物质基础; b. 煤阶高,但基质孔隙、割理、外生裂隙发育,储层渗透性好; c. 区域上异常高压的分布范围可能比较广泛,且吸附等温线反映出利于降压排采的特征。这些都充分说明该区煤层气的勘探开发可与沁水盆地相媲美,且在煤厚、渗透性、异常压力、吸附等方面优于沁水盆地。      

不同煤阶深煤层含气量差异及其变化规律

基于Langmuir 等温吸附方程式,开展不同煤阶不同温压条件下等温吸附模拟实验,实验结果表明：在煤岩镜质组反 射率Ro<3.0%时,Langmuir 等温吸附曲线随煤阶、温度、压力升高表现出明显的分带性。随着煤阶的升高,煤吸附能力逐 渐增强。温度小于55℃时不同煤阶Langmuir 体积受温度影响较小,之后影响逐渐增大。低煤阶在12 MPa、中高煤阶在 15 MPa以前随压力增加Langmuir 体积增大明显。根据实测含气量外推法结合高温高压等温吸附实验建立了深煤层含气量数 学模型,显示煤层含气量随埋深呈现快速增加—缓慢增加—不增加—缓慢减小的变化规律,其中低煤阶临界深度介 于1400~1700 m,中高煤阶临界深度介于1500~1800 m。该含气量数学模型对预测深部煤层含气量变化规律及煤层气资源评 价提供基础依据。     

辽河盆地东部凹陷沙三段煤种和煤级分布特征

运用煤田地质学基本理论和煤的镜质组反射率值及工业分析等有关数据,确定了辽河盆地东部凹陷古近系沙三段含煤亚段的煤种主要为褐煤、长焰煤和气煤;进而阐述了该煤段垂向上煤级与埋深的变化规律性、不同赋煤区各煤级垂向界限的差异性。在平面上,长焰煤在东部凹陷的6个赋煤区均有分布,褐煤分布于东部凹陷西南端和中北部,气煤则集中分布于该凹陷的中南部。区域地温场和火山活动控制了煤级的空间分布。      

我国煤储层煤层气解吸特征

通过大量煤层气勘探井试验测试,对我国各时代不同煤级煤在储层温度和常压条件下气体解吸试验结果进行了系统研究,分析了解吸过程中气体析出的变化规律及煤层气解吸参数的变化态势,探讨了我国煤层气解吸特征的变化,为煤层气采收率研究提供理论依据。      

恩洪矿区煤层气富集的控制因素

恩洪矿区是云南省重要产煤基地，晚古生界的上二叠统宣威组是主要含煤岩系，其煤层镜质组含量较高，变质程度中等，蕴藏着丰富的煤层气资源。综合研究表明：该区煤层气富集的控制因素主要为煤层厚度、煤岩组分、煤级、吸附性能和良好的保存条件。     

应用BP神经网络预测煤质参数及含气量

煤层气储层物理结构以及煤层气的存储，运移等方面不同于常规天然气，评价煤质参数的测井等效体积模型难以较好地描述煤层这种复杂的物理结构，提出利用ＢＰ神经网络预测煤质参数及煤层气含量的模型和算法，预测的煤质参数以及煤层含气量与煤样分析结果比较表明，预测与煤样分析参数之间的平均绝对误差和相对误差都较小，精度满足定量计算的要求。     

西北低阶煤中生物成因煤层气的成藏模拟实验

以往经验认为,具有商业价值的煤层气资源主要存在于中煤阶的煤层中,煤阶太低,一般含气量不高,不具有勘探价值.但是近几年来发现美国的粉河和澳大利亚的苏拉特等低煤阶盆地煤层厚度大,渗透率高,资源丰度大,含气饱和度高,可获得商业性的气流.从其气体的成因来看,其中有很大一部分是生物成因的煤层气.通过本次采用FY-Ⅱ型煤层气成藏模拟装置和西北低煤阶含煤盆地的煤岩样品开展了低煤阶生物成因的煤层气成藏模拟,从实验角度证明了中国西北地区虽然煤层煤阶较低,热成因气较少,但是却存在着具有商业价值的二次生物成因的甲烷气,再加上含煤层系众多,煤层厚度大,资源丰度极高,仍具有巨大的勘探潜力.     

中外低煤阶盆地煤层气成藏及资源开发潜力对比分析——以中国吐哈盆地和保德河盆地为例

从吐哈盆地和保德河盆地的沉积、地层、成煤、构造等背景出发,结合两盆地煤层气勘探所取得的煤储层资料,对比分析了低煤阶盆地煤层气成藏及资源开发潜力。分析表明,吐哈盆地和保德河盆地虽然分属于不同的大地构造单元,盆地演化不同,但其含煤性相似,特别是同属低变质的褐煤—亚烟煤类,含煤性较好,沉积、水文地质条件近似,因而盆地煤层气成藏具有一定的可比性。美国保德河等低变质煤盆地煤层气商业性开发成功的事实说明,对于低变质煤盆地,即使气含量较低,但只要成藏条件合适,其仍然具有煤层气资源开发潜力