鄂尔多斯盆地东缘煤层气勘探开发历程与启示

鄂尔多斯盆地东缘煤层埋深变化较大,不同埋深的煤层气成藏特征及储层改造方式差别较大.目前煤层气勘探开发深度逐渐从1000 m以浅延伸到2000 m以深,为了研究不同埋深条件下煤层气资源高效勘探开发理论技术,系统梳理回顾了鄂尔多斯盆地东缘近30年的勘探开发实践,按照地质认识转变、技术发展、勘探工作量、勘探成果和产气量变化,...     

Geological Controls on the CBM Productivity of No.15 Coal Seam of Carboniferous–Permian Taiyuan Formation in Southern Qinshui Basin and Prediction for CBM High-yield Potential Regions

Coalbed methane (CBM) resources in No.15 coal seam of Taiyuan Formation account for 55% of the total CBM resources in southern Qinshui Basin (SQB), and have a great production potential. This study aims at investigating the CBM production in No.15 coal seam and its influence factors. Based on a series of laboratory experiments and latest exploration and development data from local coal mines and CBM companies, the spatial characteristics of gas production of No.15 coal seam were analyzed and then the influences of seven factors on the gas productivity of this coal seam were discussed, including coal thickness, burial depth, gas content, ratio of critical desorption pressure to original coal reservoir pressure (RCPOP), porosity, permeability, and hydrogeological condition. The influences of hydrological condition on CBM production were analyzed based on the discussions of four aspects: hydrogeochemistry, roof lithology and its distribution, hydrodynamic field of groundwater, and recharge rate of groundwater. Finally, a three-level analytic hierarchy process (AHP) evaluation model was proposed for predicting the CBM potentials of the No.15 coal seam in the SQB. The best prospective target area for CBM production of the No.15 coal seam is predicted to be in the districts of Panzhuang, Chengzhuang and south of Hudi.     

鄂尔多斯盆地西缘桌子山矿区煤层气成藏模式

为了厘清鄂尔多斯盆地西缘桌子山矿区的煤层气成藏条件,对区内主力煤层的厚度、埋深、煤岩煤质、含气性、顶底板封盖性以及水文地质条件进行了系统分析。研究区煤层厚度较大、埋深适中、生烃物质基础丰富、含气量高、封盖条件较好,具有较有利的成藏条件。综合分析矿区构造形态、顶底板封盖性及水文地质条件,提出了断层与盖层封堵型、叠瓦扇式逆冲断层与水力封堵型、多煤层自封闭型3种煤层气成藏模式。      

二连盆地群低煤阶煤层气成藏模式——以霍林河盆地为例

为了建立断陷盆地的低煤阶煤层气成藏模式,从二连盆地群的霍林河盆地地质条件与煤层气地质特征入手,探讨该类盆地煤层气富集规律。研究结果显示:霍林河盆地煤层厚度可达80 m,煤层含气量为1.6~5.62 m3/t,瓦斯风化带深度为450~500 m;煤层的分布特征受同沉积构造与沉积环境控制,盆地内部小型凹陷与隆起决定着煤层的发育位置和煤层埋藏深度,基底的整体抬升确定了瓦斯风化带的位置;翁能花向斜与西南部向斜处,煤层厚度和埋藏深度均较大,煤层顶底板岩性为泥岩,其受到后期构造影响小,是煤层气成藏的有利地带。      

六盘水煤田煤层气赋存特征及有利区评价

近5年来,六盘水煤田多个区块的煤层气试采开发取得了较大突破,但其煤层气聚集单元多、勘探开发条件差异大,整体评价该区煤层气赋存特征及预测综合有利区对本区煤层气开发决策至关重要。研究区有22个主要含煤向斜,即煤层气聚集单元,不同煤层气聚集单元上二叠统含煤岩系具有单煤层厚度薄、顶底板封盖性好、煤层含气量高、地应力较大、煤体结构偏差、低孔低渗、储层超压频繁的共性特征,但在煤层气资源丰度、资源量、煤层累计厚度、构造、埋深、煤阶、试采效果、勘探程度和地面条件等方面差异较大,根据各煤层单元的共性与差异性确定了煤层气综合开发评价的3个二级指标（资源条件、储集条件和开发基础条件）及对应的9个三级指标,采用多层次模糊数学方法对22个煤层气聚集单元进行了有利区优选排序,优选出5个建议优先开发的煤层气单元、9个适合接替开发的煤层气单元及8个远景煤层气开发单元。      

云南老厂矿区煤层气储层地质条件及其资源潜力

云南老厂矿区煤层气资源丰富,是近年来我国煤层气资源勘探开发的热点区域。针对煤层厚度、储层物性、含气量等储层基本参数特征进行分析,对区域煤层气资源潜力进行评价。结果表明:云南老厂矿区煤层厚度较大、层数较多,煤层顶底板以泥岩、粉砂岩为主,生储盖配置较好;目标煤层孔隙度相对较高,裂隙较为发育,可为煤层气的富集和产出提供良好的条件;主要煤层压力整体上属于常压储层,煤层解吸速率较高;同时煤储层大多处于欠饱和状态,开发过程中需要较长时间的排水降压;老厂矿区雨汪区块埋藏深度小于1 000 m的煤层气资源量为270.93亿m³,资源丰度为3.20亿m³/km²。总体而言,研究区煤层气勘探开发条件较好,具有较大的勘探开发的资源潜力。     

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。      

洪山殿矿区煤层气富集条件

洪山殿矿区煤炭资源丰富,是湖南省近期煤层气开发的优先靶区之一。矿区含煤地层为晚二叠世龙潭组上段,煤类以贫煤为主,含有少量无烟煤,煤层镜质组含量高,微裂隙发育,顶底板封闭性好,地下水活动弱,特别是区内向斜构造发育,都为煤层气的富集提供了条件。矿区煤层气井测量显示,煤层气平均含气量16．04m^3/t,属极富气煤层。根据矿区构造发育特征,认为在向斜转折部位和未被裂隙破坏的背斜顶部,煤层气相对富集,是今后勘探开发重点研究区域。     

低煤级煤储层游离气含量计算——以准噶尔盆地东南缘为例

我国低煤级煤层气资源量大,约占煤层气资源总量的43.5%。由于对低煤级煤层气赋存特征的认识程度有限,影响了低煤级煤层气的勘探开发。通过对准噶尔盆地南缘低煤级煤储层孔隙与裂隙、吸附特征、含气性等方面的分析,认为该区煤的吸附性能较好,煤中宏观裂隙与显微裂隙发育。相对于中、高煤级煤,该区煤储层大、中孔所占比例较高,为游离气赋存提供了场所。运用气体方程估算了准噶尔盆地东南缘西山窑组B煤组主力煤层中的游离气含量,得出煤层总含气量为2.85~8.94 m3/t,平均为6.12 m3/t。其中游离气占总含气量的2.89%~5.14%,平均3.90%。游离气含量的估算为研究区更加科学合理的进行煤层气勘探开发提供了依据。      

巨厚低阶煤煤层气储层关键成藏地质要素及评价方法——以二连盆地巴彦花凹陷为例

为了建立巨厚低阶煤煤层气资源评价方法，以二连盆地巴彦花凹陷为研究对象，通过研究煤层气成因、煤层埋深、煤层厚度、煤储层物性、含气性、水文地质和盖层等，总结了巨厚低阶煤煤储层的关键成藏地质要素，并进一步建立了新的低阶煤煤层气资源潜力评价方法，圈定了巴彦花凹陷煤层气勘探开发有利区和目标区。结果表明:巴彦花凹陷主要含煤地层为下白垩统腾格尔组（K₁t），以褐煤和长焰煤为主，显微组分以镜质组为主，煤层气的形成是生物成因为主、混合成因为辅的成烃模式，生物成因气占主导地位；研究区共发育3个煤组，煤储层厚度大，发育面积广，埋深适中，保存条件好，含气量较高，空气干燥基含气量最高可达4.45 m3/t，1、2煤组有利于形成煤层气藏，3煤组有利于形成煤系砂岩气藏。根据建立的资源潜力评价方法，煤层气勘探开发的最优目标区位于巴彦花凹陷北部。      

鄂尔多斯盆地东部上古生界煤系页岩气藏特征及勘探方向

煤系页岩气是未来非常规天然气的勘探方向。以鄂尔多斯盆地东部为例,对区内上古生界煤系太原组和山西组页岩气成藏的构造条件、储层特征和资源潜力进行了分析。研究认为,区内构造简单,泥页岩储层埋藏浅,厚度大,泥页岩有机质演化程度较高,有机碳含量较高,页岩气含量较高,页岩气成藏条件较优越,页岩气勘探开发的有利区位于府谷-神木-临县一带。鄂尔多斯盆地东部上古生界煤层发育,煤层气含量较高,局部层段存在砂岩气,页岩气可与煤层气、煤系砂岩气等综合勘查、共同开发。      

太原西山区块煤储层地应力分布特征及评价

地应力是影响煤层气开发的关键参数,为了分析太原西山区块煤储层地应力条件,为煤层气勘探开发提供理论依据,采用水力压裂法测量地应力,统计了太原西山区块35口井煤储层地应力资料,获取二叠系山西组2号煤储层地应力与煤层埋深之间的相关关系,阐明了现今地应力分布特征。结果表明,研究区山西组2号煤层破裂压力梯度、闭合压力梯度和煤储层压力梯度的平均值分别为4.77 MPa/hm、2.82 MPa/hm和0.6 MPa/hm;2号煤层最小水平主应力梯度、最大水平主应力梯度和垂直主应力梯度的平均值分别为2.82 MPa/hm、3.24 MPa/hm和2.7 MPa/hm。主应力均随煤层埋深增加呈线性规律增高。根据最小水平主应力的大小,将研究区划分为低应力区、中应力区、高应力区3个区。      

鄂尔多斯盆地上古生界煤层气与致密气联合优选区评价

鄂尔多斯盆地上古生界具有煤层气和致密砂岩气成藏的有利条件。上古生界煤层气与致密砂岩气具有相同的烃源岩,且煤层与致密储层垂向上相互叠置,为二者联合勘探开发奠定了地质基础。在综合考虑煤层气与致密砂岩气成藏地质条件的基础上,建立了鄂尔多斯盆地煤层气与致密砂岩气共同勘探选区的评价指标体系,包括煤层厚度、烃源岩热演化程度、生气强度以及致密储层厚度4个指标。依据建立的评价指标体系,对鄂尔多斯盆地内5个区块进行煤层气与致密砂岩气共同选区评价,评价结果为区块Ⅱ、Ⅲ和Ⅴ为勘探目标区,主要分布在盆地的东西缘,煤层厚度大、烃源岩生气强度大,勘探前景好;区块Ⅰ和Ⅳ为勘探有利区,呈条带状分布在盆地的东北部和西北部,煤层气与致密砂岩气协同勘探潜力较大。     

青海聚乎更矿区煤层气富集条件

青海聚乎更矿区是世界上首次在中低纬度冻土区发现天然气水合物的地区,并且天然气水合物的气源是该矿区的煤层气。矿区主要含煤地层为中侏罗统的木里组,煤层厚度大、变质程度一般在气煤~焦煤,镜质组质量分数普遍较高（60%~80%）,煤层结构简单-较复杂,煤储层微观结构以小孔和微孔为主,割理裂隙发育。等温吸附实验结果表明,该区兰氏体积偏低,而压力偏高,储层吸附特性为中-好级别,顶底板封闭性好,地下水活动弱,有利于煤层气的形成与赋存。区内煤层下1煤含气量在0.05~5.52m3/t,下2煤在0.05~11.14m3/t,含气量普遍偏低可能与后期构造使得煤层埋深变浅导致储层压力降低、煤层甲烷大量解吸有关,此外,向斜两翼地层倾角大,也是造成矿区煤层气逸散的主要因素之一,但是在向斜转折部位及矿区深部,煤层气相对富集,是今后勘探开发重点研究区域。     

黔西松河井田多层叠置独立含煤层气系统

从研究区含煤岩系地质、沉积构造和水文等方面入手,探讨了松河井田龙潭组含煤层气系统垂向上的分布规律。结果表明:该区煤层硫分与灰分总体上呈上、下高,中间低的规律;煤层含气量由顶部至底部总体呈现“上升-下降-上升”的趋势;煤层埋深-压力系数关系揭示煤层垂向上至少可划分为2套压力系统。龙潭组3个二级层序与3个岩性分段的地层界限较为一致,奠定了独立含煤层气系统的物质基础;每套系统之间缺乏水力联系,富水性呈“弱-中等-弱”的变化规律,构成了独立含煤层气系统的水文地质基础。龙潭组多层叠置独立含煤层气系统,是沉积-水文-构造条件耦合控气作用的产物,划分为3个独立含煤层气系统。研究结果为松河井田煤层气勘探开发提供地质依据。      

准噶尔盆地南缘硫磺沟煤层气富集主控地质因素及有利区优选

为评价煤层气资源勘探开发潜力和指导矿井安全生产,对准噶尔盆地南缘硫磺沟煤矿主煤层(4-5、7、9-15号煤)的储层物性特征(显微组分、裂隙及含气性等)进行了测试分析,结合现场钻井资料、瓦斯解吸及瓦斯涌出量等资料,从构造、沉积、煤层埋深、水动力条件等方面分析了该区煤层气的控气地质因素。结果表明：煤储层物性较好,孔裂隙较为发育,微裂隙高达3 935条/9 cm²;煤层含气性(瓦斯含量)较好,4-5号煤层为4.88~10.81 m³/t,平均6.56 m³/t。控气地质因素分析表明,准南硫磺沟煤层气的控气模式以构造-水动力耦合控气为主。同时,利用多层次模糊数学综合评价模型,预测的硫磺沟煤矿(4-5号煤)煤层气赋存有利区为钻孔29-3和28-3周边区域。     

沁水盆地南部15号煤层顶板灰岩特征对煤层气开采的影响

煤层顶板的含水性对煤层气的开采有重要影响。沁水盆地南部上石炭统太原组15号煤层直接或间接顶板多为灰岩,其中以K2灰岩为主,连续分布。顶板泥岩较少,呈零散分布。灰岩的富水性对煤层气的排水降压有影响。因此,主要从灰岩的厚度展布、裂隙发育、与煤层的接触关系以及区域水文地质条件讨论其含水性对煤层气产能的影响。研究结果表明:(1)灰岩的含水性一般较弱,但当遇到断层或岩溶陷落柱较发育的部位,可能与其他含水层沟通,富水性较强。(2)15号煤层顶板灰岩的厚度与煤层气井的产水量并无直接关系,其裂隙较发育,但大多被方解石充填,导水和储水性能较差。(3)灰岩与15号煤层的接触关系有两种:一种是直接接触型,灰岩直接覆于15号煤层之上;另一种是间接接触型,灰岩与15号煤之间夹有泥岩、砂岩或14号煤层。直接接触型煤层气井的产水量、产气量比间接接触型高。间接接触型15号煤层直接顶板的岩性、厚度对产气、产水都没有太大影响。     

平顶山煤田煤储层物性特征与煤层气有利区预测

通过对平顶山煤田采集煤样的煤质、煤岩显微组分、煤相、煤岩显微裂隙分析, 低温氮比表面及孔隙结构和压汞孔隙结构测试, 研究了该区的煤层气赋存地质条件、煤层气生气地质条件和煤储层物性特征.并采用基于GIS的多层次模糊数学评价方法计算了该区的煤层气资源量, 预测了煤层气资源分布的有利区.研究结果表明, 该区煤层气总资源量为786.8×108m3, 煤层气资源丰度平均为1.05×108m3/km2, 具有很好的煤层气资源开发潜力.其中, 位于煤田中部的八矿深部预测区和十矿深部预测区周边地区, 煤层累计有效厚度大, 煤层气资源丰度高, 煤层埋深适中, 同时由于该受挤压构造应力影响, 煤储层孔裂隙系统发育、渗透性高, 是该区煤层气勘探、开发的最有利目标区.      

新疆后峡盆地中–低阶煤煤层气成藏模式

低阶煤层气在国外有规模开发成功的案例,我国低阶煤层气资源丰富,但其勘探开发进展缓慢。新疆后峡盆地煤层气勘探程度较低,为进一步认识后峡盆地中–低阶煤煤层气成藏条件,指导勘探实践,根据研究区内地震、地质及已钻探井的煤岩分析化验和排采生产资料进行总结分析。结果表明,该区构造较为复杂,煤层厚度较大(4.1~24.3 m),发育较稳定,含气量差异较大(1.16~12.30 m3/t),物性较好,渗透率(1.61~13.30)×10?3 μm2,渗透性较好;并且存在热成因、次生热成因、混合成因及生物成因4种煤层气成因类型,结合构造演化、水文地质及煤层顶底板保存条件,形成了深层热成因、常规圈闭次生热成因及中浅斜坡生物气3种成藏模式,每一种成藏模式代表了不同的煤层气富集过程。认为研究区中–低阶煤煤层气在匹配的构造、水文及顶底板封盖条件下能够形成有利的资源富集区;3种成藏模式中,深层热成因及常规圈闭次生热成因成藏模式更有利于聚集成藏,其对应的区域是今后勘探开发有利区。      

山西阳泉矿区煤层气分层排采分析

煤层气开发过程中,由于各煤层及其顶底板之间物性特征等方面的差异,易导致层间干扰,影响煤层气产能。阳泉矿区煤层气资源储量丰富,主要可采煤层有3#、8#、9#、15#煤层,其中3#煤层为局部可采煤层。以该区YQ-191和YQ-359井为例,通过分析8#、9#、15#煤层在渗透率、储层压力、煤层厚度、含气量、埋藏深度、水文地质条件的差异,发现,YQ-191井8#、9#的各项参数较为接近,层间干扰小,适宜合层开采;YQ-359井8#、15#煤层渗透率与储层压力相差较大,层间干扰严重,合层开采严重影响15#煤层的产能,该井8#、15#煤层不适宜合层开采。