鄂尔多斯盆地东缘含煤地层水动力条件及其控气作用

      鄂尔多斯盆地东缘南北跨度大,含煤地层水动力区域分布规律不明。基于含煤地层含水层分布及孔渗条件、煤层气
井产水量、产出水化学及同位素特征、煤层甲烷浓度等的分析,探讨了区内煤层气生成和富集的水动力条件控制作用。结
果显示,砂岩含水层北部较南部发育,北部孔渗条件好于南部;太原组灰岩含水层在三交-吉县地区最为发育,导致山西
组煤层含气量高于太原组;煤层气井产水量及产出水钙、镁离子含量北部高于南部,煤层含气量与矿化度呈正相关关系。
分析认为,该区含煤地层水动力条件在北部较南部活跃,北部地区的山西组水动力强于太原组,三交-吉县地区太原组水
动力强于山西组 ;在保德以南的中- 高煤阶区,地下水弱径流－滞留带有利于煤层气富集 ;在保德及其以北的中－低煤阶区,
较活跃的水动力条件和良好的封盖条件为次生生物气的生成和富集提供了关键条件。     

鄂尔多斯盆地东缘构造-水文地质控气特征

基于大量野外地质工作,结合钻孔抽水试验资料分析,探讨了鄂尔多斯盆地东缘构造、水文地质条件及其对煤层气 保存的控制特征。结果显示,盆地边界近NS 向的压性断裂和褶皱构造发育,构造变形程度向盆地内部逐渐减弱,即盆地边 缘和内部的构造条件均有利于煤层气保存。依据构造、地下水补给及排泄条件和地貌等特征,研究区可划分为5 个水文地 质单元,西南部韩城单元的水动力条件强于东部各水文地质单元,东部各单元中又以柳林泉流域水动力条件最强,这种差 异在构造背景上的叠加,导致煤层气保存条件发生分异。中部黄河东断凹单元煤层含气量随埋藏深度的加深而增高,北部 柳林单元在柳林泉以西发育有利煤层气保存的地下水动力场条件,中南部龙门山单元北部的地下水动力条件可能有利于煤 层气保存,西南部韩城单元西北段地下水处于滞流环境而使煤层气保存条件较好。     

沉积体系与煤层气储盖特征之关系探讨

沉积作用通过聚煤特征、含煤岩系的岩性、岩相组成及其空间组合在一定程度上控制着煤层气的保存条件,我国存在具有一定时空展布规律的6种煤储层/盖层基本条件：浅海－障壁海岸体系对煤储层的封盖能力较强;浅海－无障壁海岸体系多数导致对煤层气的封盖能力变差;近海三角洲体系的封盖沉积条件一般较好;河流体系如果沉积单元结构完整则封盖条件较好,若煤储层直接顶板为河道相或决口扇相粗－中粒砂岩则对煤层气的保存十分不利;湖泊体系对煤储层的封盖能力较强;冲积扇体系的封盖能力总体上极差。沉积体系与煤层气储盖特征以及煤储层含气性之间的这种耦合关系,不仅在华南、华北聚煤区呈现出区域展布规律,而且对于特定矿区煤储层含气量分布具有控制作用,是煤储层含气性预测的重要参考依据。     

鸡西盆地煤层气控气地质特征及有利区分布

为评价煤层气资源开发潜力,对鸡西盆地煤岩的煤质、显微组分、显微裂隙、等温吸附及压汞孔隙结构进行了分析测试,结合钻井资料、瓦斯解吸、瓦斯涌出量及煤与瓦斯突出的资料,研究了该区的煤储层地质及储层物性特征,并分析了煤层气资源的控气地质控制因素--构造、水文及顶底板封盖性。平麻逆冲断裂带及其附近的挤压揉皱构造有利于煤层气赋存,敦密断裂为导气断裂,不利于煤层气富集。水文控气主要分为3类：水力运移逸散控气作用、水力封闭控气作用及水力封堵控气作用,其对煤层气的富集控制作用迥异。顶盖板封盖性研究表明,穆棱组上部巨厚泥岩对煤层气有着良好的封闭性。基于GIS的多层次模糊数学评价方法计算了鸡西盆地城子河组的煤层气资源量,预测了煤层气有利区分布。结果表明, 鸡西盆地城子河组的煤层气资源总量为1 334.52×10⁸ m³,平均资源丰度为0.42×10⁸ m³/km2。鸡西盆地北部坳陷的麻山矿-鸡西-东海-黑台一线,以及南部坳陷的中心地带,是煤层气勘探开发的最有利区域。     

鄂尔多斯盆地东缘煤层气有利区块优选

鄂尔多斯盆地东缘经过20 a的勘探开发,煤层气仍然没有实现产业化。随着勘探资料的不断丰富,有必要对该区进行煤层气有利区块的优选和重新认识。在前人研究基础上,首先将鄂尔多斯盆地东缘埋深1 500 m区域分为6个区块,选取煤层厚度、含气量、构造条件、水文条件、煤体结构、含气饱和度、储层压力梯度、渗透率和临界解吸压力与储层压力比9个参数作为区块优选指标,结合国内外及研究区实际情况制定了相应的评价临界值。将上述参数作为评价指标集合,以评价单元作为对象集,以有利、较有利和不利作为评级等级集合,然后运用模糊数学综合评判方法得到各评价单元的不同评价参数对评价等级的隶属度,并运用层次分析法确定了各指标的相对权重,最后得到了评价单元对评价等级的隶属度。根据最大隶属度原则,吴堡-柳林属于有利区,大宁-吉县和韩城属于较有利区,准格尔、府谷、河曲-临县属于不利区,吴堡-柳林的煤层气可采性好于大宁-吉县和韩城。因此,建议将吴堡-柳林、大宁-吉县和韩城定为研究区煤层气优先开发区块。     

鄂尔多斯盆地隐性断裂识别及其控藏作用

所谓隐性断裂带，是指在断裂发育早期，主断面形成之前的裂缝发育带或一系列地质体定向律排列所反映的弱变形断裂趋势带.为了研究鄂尔多斯盆地隐性断裂带的形成机制及其对油气运聚成藏的控制作用，在重、磁、区域地质等分析的基础上，充分应用油气勘探、野外考查等资料，在鄂尔多斯盆地分别识别出了盆地级、坳陷级、凹陷级和圈闭级的隐性断裂带，按走向可分为东西向、北西向和北东向等.研究表明:按照从隐性到显性的顺序，可将隐性断裂带的演化分为盖层密集裂缝发育期、雁列式断裂线性展布期、断裂面断续形成期、断裂面陆续连通期以及断裂面连通且产生断距的显性断裂期5个基本阶段.隐性断裂带调节了盆地的构造格局、分割凹陷、隆起、加速烃源岩的发育程度、控制沉积体系的展布、改善储集层和输导体系，对油气的生成和运聚成藏都有着重要影响，隐性断裂带的发育区，往往是油气聚集靶区.      

沁水盆地中—南部水文地质控气特征

通过对研究区内水动力场的三维展布和煤层气含量的耦合分析，划分了煤层气不力封闭类型，探讨了水文地质控气的总体特征。     

鄂尔多斯盆地东北缘保德地区煤层气成因

       鄂尔多斯盆地东北缘保德地区煤层气井组试采取得较好效果,但煤层气成因尚未形成统一认识,影响到对区域煤层 气勘探开发潜力的进一步认识。本文基于各类煤层气样品组分和稳定同位素的分析,对其成因进行了探讨。结果表明,煤 层气组分以甲烷为主,重烃浓度极低;δ13CCH4明显偏轻,部分δ13CCH4和δDCH4分布在热成因与二氧化碳还原型生物成因气过 渡区间;δ13CCO2相对较重,且与δ13CCH4之间存在负相关关系。分析认为,该区煤层气具有混合成因,以热成因气为主,兼 具生物成因气的特征,生物甲烷形成于二氧化碳还原途径,煤层水的化学和动力条件以及煤岩孔渗条件有利于产甲烷菌的 大量繁殖。     

鄂尔多斯盆地煤层气资源及开发潜力分析

鄂尔多斯盆地含石炭—二叠纪和侏罗纪两套含煤岩系,煤层发育,厚度大。石炭—二叠纪煤层煤级高,为气煤—无烟煤,含气量高,为2.46～23.25m3/t;侏罗纪煤层煤级低,以长焰煤为主,含气量低,为0.01～6.29m3/t。全盆地煤层气总资源量为107235.7×108m3,占全国煤层气总资源量的1/3,煤层气勘探开发潜力巨大。煤层气开发最有利区块包括鄂尔多斯东缘的河东煤田和陕北石炭—二叠纪煤田、鄂尔多斯南缘的渭北煤田,有利区块包括鄂尔多斯南部黄陇煤田、鄂尔多斯西部庆阳含煤区和灵武-盐池-韦州含煤区。可见煤层气最有利和有利区块主要沿盆缘分布。鄂尔多斯盆地东缘、渭北煤田、黄陇煤田是目前煤层气勘探的热点地区,勘探成果预示出良好的开发前景。     

鄂尔多斯盆地东部上古生界煤层气储层特征

鄂尔多斯盆地东部上古生界煤层气储层的孔隙类型以气孔和植物组织孔占优势,孔隙体积比中,大孔和微孔达80%~90%。煤层的有效孔隙度低,使裂隙成为煤层气的主要运移通道。主干裂隙走向受古应力场的控制,与主应力方向相一致;裂隙发育程度从北向南具有明显的分带性。综合分析认为,南部吴堡—柳林和乡宁—韩城一带煤层气储集条件有利,是煤层气勘探开发的有利地区。     

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。     

鄂尔多斯盆地东缘煤层含气量的构造控制作用

针对鄂尔多斯盆地东缘不同地区煤层含气量分布不同的特点,通过分析三交-柳林、大宁-吉县和韩城地区的构造及其各主采煤层含气量分布特征,探讨了鄂尔多斯盆地东缘3个地区煤层含气量分布的构造控制作用。结果表明,燕山期构造运动是整个鄂尔多斯盆地东缘的关键构造事件;本区构造作用对煤层含气量分布的控制主要体现为控制煤层赋存状态,而构造部位、构造展布和构造性质,则控制煤的变质作用以及煤层气的保存条件;三交-柳林地区仅局部单斜构造为煤层气有利富集区,大宁-吉县地区煤层气赋存构造条件较好,应作为鄂尔多斯盆地东缘煤层气勘探开发的重点区域,韩城东部矿区煤层气赋存较差,且北压南拉的构造格局常造成含气量南低北高。     

鄂尔多斯盆地西部侏罗系煤储层特征及有利区预测

在系统采集样品的基础上,通过对煤样的煤质、煤岩显微组分、煤相、煤岩显微裂隙分析及孔隙度和压汞孔隙结构测试,研究了鄂尔多斯盆地西部的煤层气储层物性特征,并采用多层次模糊数学评价方法,预测了煤层气资源分布的有利区。结果表明,该区侏罗系煤储层具有较强的生气潜力和储气能力,孔隙系统具双峰分布特点,以微孔-小孔和大孔为主,其中二道岭-汝箕沟地区具备\     

鄂尔多斯盆地东部深部煤层气井压裂工艺及实践

鄂尔多斯盆地东部深部煤层气（埋深大于1 200 m）资源丰富,是下步煤层气勘探、开发的重点。与浅部煤层压裂相比,深部煤层压裂存在诸多挑战（地应力、闭合应力、破裂压力高,岩石力学参数复杂等）。通过对比现有煤层压裂工艺,以鄂尔多斯盆地东部深部煤层（埋深约2 000 m）为例,探索了采用油管+循环滑套+封隔器+喇叭口施工管柱和低浓度线性胶压裂液体系对深部煤层进行压裂作业,施工比较顺利,见气快,产气效果比较理想（产气量大于800 m³/d）。通过2口井的现场作业实践,证明了该工艺技术简单、易行、有效,为后续深部煤层气的勘探开发提供可借鉴的工艺技术。     

鄂尔多斯盆地侏罗系低煤阶煤层气系统演化

低煤阶煤层气作为一种非常规天然气资源,具有良好的勘探开发前景。我国低煤阶煤层气资源丰富,进行低煤阶煤层气系统演化分析,对其富集成藏及开发具有重要的理论意义。鄂尔多斯盆地煤层甲烷的碳同位素δ¹³C₁为–33.1‰~–80.0‰,氢同位素δ_CH4为–235‰~–268‰。该盆地侏罗系煤层气藏主要有次生生物气与热成因气构成的混合型煤层气藏和热成因气藏两种类型。据构造热事件、煤层气组分及成因,结合不同阶段的煤层埋深、变质程度和生气特征等,将鄂尔多斯盆地侏罗系低煤阶煤层气系统演化划分为4个阶段：煤系浅埋–原生生物气阶段﹑煤系深埋–热成因气阶段﹑煤系抬升–吸附气逃逸散失阶段﹑煤系局部沉降–次生生物气补充阶段。其中,煤系深埋–热成因气阶段和局部沉降–次生生物气阶段是低煤阶煤层气资源的主要形成阶段。次生生物气的补充是鄂尔多斯盆地侏罗系低煤阶煤层气成功开发的重要气源。鄂尔多斯盆地侏罗系煤层气藏应属于单斜式富气成藏模式。     

鄂尔多斯盆地西缘中新生代构造演化与铀成矿作用

受周边板块离散、汇聚的影响,中-新生代鄂尔多斯盆地及其西缘构造应力场发生了多次转变,造成不同时期盆地类型与沉积充填、构造变形特征的差异。据此,将盆地西缘中-新生代构造演化划分为7个阶段。其中,晚三叠世强烈的挤压,使盆地西侧阿拉善地块上富铀岩石剥出地表,并为盆地提供铀源;早-中侏罗世弱挤压构造背景下辫状河发育,形成了有利的含矿建造;晚侏罗世的强烈挤压,使中-下侏罗统发生构造变形并遭受地下水的渗入改造,但构造变形太强烈,影响了铀成矿的潜力;晚白垩世-渐新世早期盆地西缘整体隆升,使区内目标层长期遭受地下水渗入改造,形成了主要的铀矿化;渐新世之后,银川断陷隔断了盆地与蚀源区的联系,铀成矿作用基本停止。     

渭北区块煤层气井抽油杆腐蚀影响因素

为明确鄂尔多斯盆地东缘渭北区块H矿区煤层气井腐蚀影响因素,以抽油杆为研究对象,通过对实际开采过程中产出气、采出水、抽油杆表面腐蚀产物成分和抽油杆质量损失检测分析,总结了抽油杆腐蚀类型和腐蚀强度,并对比分析了不同排采阶段、开发层系和采出液矿化度对抽油杆腐蚀的影响。研究结果表明：渭北区块煤层气井抽油杆主要受到CO₂和H₂S的腐蚀,其来源主要为5号煤和11号煤。在初期排水阶段抽油杆腐蚀程度低,主要是由少量CO₂溶解气引起;憋套压和产气之后,抽油杆受到产出的酸性气体CO₂和H₂S的共同腐蚀作用,且腐蚀不断增强;同时地层水矿化程度对抽油杆腐蚀有明显的促进作用。由于腐蚀影响因素复杂且强度不断变化,因此,对抽油杆表面进行包覆或涂上防腐层是直接有效的防腐手段。     

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。