金川铜镍硫化物岩浆矿床前锋岩浆与岩浆通道

金川铜镍矿床是世界第三大镍、铜硫化物岩浆矿床,长期以来备受国内外矿床地质学家的关注.金川铜镍矿床Ⅳ矿区是金川矿床的有机组成部分,由于品位低(Ni 0.71％、Cu 0.48％)并且隐伏于地下140 m以下,生产与研究工作相对滞后.由于F23断裂构造的影响,金川矿床勘查以来,研究者均将其作为Ⅱ矿区2#岩体的东延部分.最近的详查钻探工程获得了较系统的样品测试,结果显示Ⅳ矿区含矿岩体是一个具有单独演化过程的独立含矿岩体,其Ni/Cu比值远高于其他矿区各个岩体,PGE强烈亏损,并且“R”因子数值低(30),微量、稀土元素配分也显示出独立的、复杂的演化过程,岩石结构与岩相变化显著,具有典型的岩浆通道前锋岩浆的特点.文章通过对比金川矿床几个主要含矿岩体的成矿元素与PGE特征,初步确定了金川铜镍硫化物成矿岩浆通道的空间位置,指出了金川深部资源勘查的关键问题与勘查方向.     

西秦岭大水金矿岩浆岩年代学、地球化学特征

西秦岭大水金矿床与其周围伴生的中酸性小岩体的成因关系,直接影响矿床成因的划分和深部资源的开发。中酸性岩浆岩的成因、源区性质及岩体规模对金矿成矿有重要影响。大水金矿岩浆岩地球化学研究结果显示:岩浆系列属于高钾钙碱性系列;岩体球粒陨石标准化稀土元素配分模式具有轻稀土元素富集、重稀土元素亏损、Eu正异常的特征;岩体洋中脊花岗岩标准化微量元素蛛网图显示其富集大离子亲石元素K、Rb、Ba、Th等,亏损高场强元素Nb、Ta、Hf、Zr、Sm、Y、Yb等,花岗岩的w(Sr)-w(Yb)分类属于高Sr、低Yb"C"型埃达克岩。LA-ICP-MS锆石U-Pb法测年获得大水金矿格尔括合岩体和竖井941岩脉的锆石U-Pb年龄分别为(215.8±1.3)、(202.9±1.5)Ma;成矿热液蚀变叠加在脉岩之上,成矿年龄应晚于202.9 Ma的脉岩年龄。Sr-Nd同位素组成具有高初始N(87Sr)/N(86Sr)值、低εNd的特点,模式年龄为1.29~1.47Ga。εSr(t)-εNd(t)图解表明岩浆源区为下地壳;εNd(t)-初始N(87Sr)/N(86Sr)图解暗示西秦岭存在统一的岩浆源区。因此,西秦岭大水金矿在成因上与高Sr、低Yb"C"型埃达克岩密切相关。     

沁水盆地郑庄区块北部煤层气直井低产原因及高效开发技术

为了实现沁水盆地郑庄区块北部深部煤层气高效开发,通过深入分析煤储层地质条件和开发资料,并对比浅部煤层气开发数据,以含气量评价资源为基础,综合储层渗透性、地解压差,煤体结构和地应力状态等评价煤层气采出难易程度,明确郑庄区块北部煤层气井低产原因,并提出高效开发的适应技术。结果表明,郑庄北部煤层含气量整体较高,在20 m3/t以上;郑庄北部绝大部分地区裂隙发育指数均小于140,渗透率极低;绝大部分地区地解压差大于6 MPa,导致煤层气井有效解吸范围小,宏观解吸效率低;绝大部分地区煤层中碎煤比例在0.7以上,导致水力压裂裂缝较短;垂向应力大于水平应力,为大地静力场形地应力,水力压裂易形成垂直裂缝,裂缝延伸较短。极低的渗透率、相对较高的地解压差、高碎煤占比和大地静力场形地应力状态耦合导致郑庄北部煤层气开发效果较差。仿树形水平井采用人工井眼实现煤层密切割,缩短了煤层气、水渗流距离,利于实现协同降压增产,有力克服了高地解压差的不利影响;同时采用人工井眼代替压裂裂缝,解决研究区水力压裂造缝短的难题,取得了产量突破,但存在不利于排水降压和井眼易垮塌的风险,且其成本高、收效低。L形水平井密切割分段压裂技术克服了仿树形水平井不利因素。与直井相比,L形水平井成本增加2倍,但煤层气产量增加近100倍;且L形水平井与仿树形水平井产量相当,但其成本仅是后者的 40%。由此可知,L形水平井可以实现郑庄北部深部煤层气的高效开发。      

河南省崤山地区崤山岩群的建立及其与邻区对比

河南省崤山地区的地层具典型地台型双层结构,其结晶基底为一套中深变质岩系,前人将其解体为两部分:一部分为太古宙变形变质花岗岩系(TTG--G),不具地层意义;另一部分为呈残留顶盖或包体形式残存于TTG--G中的壳岩系,并将其划分为新太古代兰树沟岩组和杨寺沟岩组。通过2009—2014年开展的1∶5万矿产地质调查工作,将这一套表壳岩新建为新太古代崤山岩群,可与登封地区的新太古代登封岩群对比。     

高阶煤煤层气井稳产时间预测方法及应用

煤层气井稳产时间预测对煤层气井合理稳产气量预测与排采制度优化具有重要意义。基于沁水盆地南部樊庄?郑庄区块不同井型的大量生产数据,明确煤层气井稳产阶段及稳产时间的基本概念,提出稳产时间预测经验公式并分析其影响因素。结果表明,煤层气井依靠持续降低井底流压保持稳产,稳产时间为开始稳产时刻的井底流压降至集气管线压力所用的时间。提出能够有效表征直井、L型筛管水平井、L型套管压裂水平井稳产阶段累积稳产时间与井底流压关系的经验公式,基于经验公式得到的最终稳产时间计算公式能够准确预测各井型的稳产时间,误差仅为?8.30%~8.03%。稳产时间的影响因素较多,第一,稳产流压损耗系数越大稳产时间越短,稳产流压损耗系数与解吸压力成反比,与提产流压损耗系数成正比,提产流压损耗系数控制在0.006 5 d?1以下利于长期稳产;第二,开始稳产时刻,井底流压越高、稳产时间越长,应该高压提产、高压稳产;第三,对不同的煤层气井,稳产气量高,稳产时间不一定短,需确定合理的稳产气量。提出的稳产时间计算方法可实现不同稳产气量下稳产段累积产气量的预测,进而可确定合理的稳产气量。      

河南陕县黄连垛组的发现及其地质意义

前人将河南省陕县李村龙脖一带覆盖于熊耳群之上的碎屑岩-碳酸盐岩组合划分为高山河群和官道口群龙家园组。本次研究,通过剖面测制和区域对比,发现该套地层实际为长城系汝阳群云梦山组—洛峪口组、蓟县系黄连垛组及寒武系罗圈组、辛集组、朱砂洞组、馒头组。同时,在黄莲垛组中发现的假裸枝和卷心菜叠层石,可与官道口群龙家园组—巡检司组对比,证实了官道口群和黄连垛组是华北陆块南缘在蓟县纪形成的同一套碳酸盐岩沉积。     

河南省崤山地区典型金矿床的成矿流体特征及其对进一步找矿工作的启示

崤山地区位于豫西小秦岭―崤山―熊耳山―外方山金银钼多金属成矿带的中西部,但其金矿探明储量远低于西部的小秦岭和东部的熊耳山地区。因此,崤山地区的进一步找矿潜力成为产业部门关注的重点。综合前人的研究资料,本文提出区内金矿主要以破碎带蚀变岩型和石英脉型为主。通过对典型矿床的分析,认为该区的金成矿作用从早到晚可划分为(1)石英-黄铁矿(毒砂)阶段,(2)黄铁矿-石英阶段,(3)石英-多金属硫化物阶段,(4)石英-碳酸盐阶段。其中(2)和(3)为主成矿阶段。对各成矿阶段石英晶体中流体包裹体的成分、均一化温度及硫、氢、氧、铅同位素组成进行分析,发现流体成分为富含CO2的水流体,且溶解了数量较多的Na+和Ca2+离子。流体包裹体均一温度为243℃~285℃,表明崤山地区的金矿床属以中温为主的热液矿床,缺少高温阶段的流体包裹体。金属硫化物δ34S值为-0.5‰~5.4‰,具深源硫特点;δ18 OH2O值变化为0.1‰~9.4‰,δ18 D值变化为-134.9‰~24.3‰,表明成矿流体以岩浆水为主,混有大气降水和变质水。结合崤山和小秦岭地区花岗质侵入岩出露面积对比,崤山地区找矿不理想的主要原因是剥蚀程度较低,因而深部仍有较大的找矿潜力。     

高阶煤煤层气直井低产原因分析及增产措施

我国煤层气井普遍产量低、开发效果差,主要原因是增产改造措施与地质条件匹配性差。通过分析沁水盆地南部郑庄区块直井的低产原因,提出针对性增产措施,并分析相关措施的增产机理及地质适应性,优化增产措施施工参数,并开展实践验证。研究和实践结果表明,埋深大的地区,裂缝开启困难,实施重复压裂可使裂缝转向并增加裂缝长度,增产效果较好。为了充分释放应力,实现裂缝偏转,重复压裂前排采时间至少应在1 000 d以上,重复压裂施工应降低支撑剂用量,且细砂应分段加入;碎裂煤-碎粒煤整体发育的煤层,直接压裂时裂缝延伸较短,实施间接顶板压裂可获得高产,压裂层位顶界至煤层顶板间隔距离为0.5~1.5 m,压裂液排量为5.0~5.5 m3/min,射孔段长度为1.5~2.0 m,单位射孔层段压裂液量为200~300 m3/m时增产效果最好;天然裂缝发育区,实施投球压裂实现裂缝转向,可大幅提高产量,该工艺适应于施工压力下降且低于15 MPa、日产水量为2~5 m3的低产井,其增产措施为先实施以细砂为主的小型预压裂封堵原裂缝,然后投球封堵部分原射孔孔眼,双重封堵可大幅提高重复压裂时的施工压力,形成新裂缝。研究成果对高煤阶煤层气井低产原因分析及增产治理具有指导和借鉴作用。      

沁水盆地南部煤层气直井合层排采产气效果数值模拟

随着煤层气勘探开发的深入,多煤层合层排采受到广泛关注。合层排采管控工艺是确保煤层气合采井高产稳产的关键,而多煤层组合条件下复杂的地质条件增加了合层排采管控的难度。数值模拟技术是研究煤层气井合层排采管控工艺的有效手段,科学、可靠的模拟结果可为合采井排采管控提供依据。考虑温度效应、煤基质收缩效应、有效应力作用对煤层流体运移规律以及渗透率等煤层物性参数的影响,建立煤层气直井合层排采生产动态过程多物理场耦合数学模型,并进行有限元法的多物理场耦合求解。通过对沁水盆地南部郑庄区块煤层气合采井组的模拟,探讨不同排采速率下煤层气直井合层排采产气效果及渗透率等煤层物性参数动态演化特征,提出煤层气直井合层排采工程建议。模拟结果显示,郑庄区块3号、15号煤层整体含气量较高,煤层气合采井组具有较大增产潜力,提高排采速率对提高煤层气采收率的效果不显著;排采过程中,煤基质收缩效应对渗透率的影响强于有效应力作用,是提高煤层气井排采速率的保障,在确保排采速率不超过煤层渗流能力上限的基础上,适当提高排采速率可实现煤层气井增产。基于模拟结果,建议排采速率的调整以控制动液面或液柱压力为主;以3号、15号煤层气合采井增产为目标,产水阶段和憋压阶段,郑庄区块煤层气直井合层排采速率以液柱压力降幅0.12~0.20 MPa/d或动液面降幅12~20 m/d为宜,既可实现煤层气增产,又可避免储层伤害。