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      

吐哈—三塘湖盆地低煤阶煤层气成藏特征研究

正吐哈(吐鲁番—哈密)—三塘湖盆地低煤阶煤层气资源丰富,但低煤阶煤层气成藏规律认识不足。本文在分析吐哈—三塘湖低煤阶煤层气含气性和成因的基础上,从水文地质条件和构造条件等方面,探讨了研究区低煤阶煤层气成藏的重要条件,提出该区的成藏模式,明确低煤阶煤层气勘探方向,对研究区后续的煤层气勘探开发具有一定的借鉴作用。     

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。     

华北残留盆地煤层气成藏动力学过程研究——以沁水盆地和鄂尔多斯盆地东缘为例

在系统研究以沁水盆地等为代表的华北残留盆地煤层气地质特征、构造演化史、埋藏史和热史的基础上,运用数值模拟方法定量研究了其主煤层的煤层气成藏演化历程。结果表明,华北残余盆地煤层气成藏演化一般显示出微弱—活跃—散失3个阶段依次出现的总体特征;由于煤层气地质特征和构造演化史、埋藏史以及热史的差异,成藏类型可划分为演化活跃且煤层气高度聚集的活跃型、演化微弱且成藏程度较低的微弱型和两者之间的过渡型3类。其中第一、三类具有较好的含气性,即潜在的煤层气开发前景。     

鄂尔多斯盆地东部深层煤层气成藏地质条件分析

       鄂尔多斯盆地东部目前的煤层气开发深度浅于1200 m,丰富的深部煤层气资源有待勘探开发。鉴于此,本文分析了 区内深部煤层赋存特征、热演化程度、煤层含气量及其分布规律。认为上古生界埋深的总体分布格局与两个向西凸出浅埋 带的叠加,可能导致煤层含气性和渗透性区域分布格局的进一步复杂化。发现上古生界煤阶区域分布格局与煤层埋深类似, 指示深成变质作用对区域煤阶分布起着主要控制作用。预测了深部煤层含气量的分布格局,认为煤层埋藏一旦超过临界深 度时煤层含气量随深度的加大反而有所降低。建立了自生自储、内生外储两类煤成气藏模式,认为吸附型煤层气藏与游离 型煤成气藏的共生为合采提供了丰厚的资源条件。     

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。      

准噶尔盆地低煤级煤层气成藏地质特征

从煤层气控制因素入手,对准噶尔盆地的煤层气成藏特征和煤层气藏的分布进行了分析,认为准噶尔盆地是西北地区主要的聚煤盆地,煤层厚度大、煤层层数多、煤级低,具有典型低煤级煤层气盆地的特征。准噶尔盆地煤层气资源量很大,南缘无论是井下还是地表,煤层气显示都很活跃。准噶尔盆地低煤级煤层气成藏模式是盆缘陡坡和缓坡模式。通过构造、水文地质特征分析对准噶尔盆地划分出乌鲁木齐河—白杨河煤层气藏、昌吉南煤层气藏、四棵树煤层气藏、小拐煤层气藏、克拉玛依煤层气藏、乌尔禾煤层气藏、彩南—大井煤层气藏,这些区域是开展煤层气勘探的有利区块。     

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\     

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。      

木里盆地侏罗系煤层气主控因素及成藏模式

我国天然气需求逐年上升,寻找常规天然气的接替能源已迫在眉睫。木里盆地中-下侏罗统煤炭资源丰富,煤层厚度大,煤层气资源潜力巨大。综合利用野外地质调查、样品分析测试、煤炭钻井录井及含气量现场解吸,对木里盆地木里组煤层赋存特征、成藏地质条件、主控因素及煤层气成藏模式进行了研究,结果表明:木里盆地煤层厚度大,埋藏适中,以气煤和焦煤为主,整体处于中-高变质阶段,含气量较高,煤层气资源潜力良好;煤层的变质程度及顶、底板的封盖能力控制了煤层气的富集;木里盆地侏罗系煤层气主要有宽缓向斜富集和大型单斜构造富集2种成藏模式。煤层气主控因素分析及成藏模式研究为后续开展木里盆地的煤层气勘探开发提供了借鉴和依据。     

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。     

鹤岗盆地煤层气成藏条件类比分析及潜力评估

为了评价鹤岗盆地煤层气的资源潜力,从煤层气的成藏条件出发,将鹤岗盆地相关的地质、地化参数与阜新盆地进行类比,采用模糊数学方法对两个盆地资源潜力进行评分,并计算出鹤岗盆地煤层气资源总量。结果表明,鹤岗盆地绝大部分地质、地化指标相似于甚至优于阜新盆地;鹤岗盆地煤炭资源丰富,煤阶以气煤-焦煤为主,煤层累计厚度平均64 m,为煤层气的大量生成提供了良好的物质基础。但是,由于岩浆和构造活动以及有效盖层的差异,使不同矿区含气量差别较大,整体表现为东北高、西南低的特征。尽管鹤岗盆地部分煤层含气量和渗透率偏低,但其煤层分布规模大,煤阶中等,其煤层气资源总量可达445.6×10⁸ m³,通过合理开采,可具有较大的工业产能。     

低煤阶煤中甲烷扩散性能分析

甲烷在煤基质中的扩散性能是影响煤层气产出的重要储层参数。采用云南东南部地区新近系中新统小龙潭组褐煤样品,开展了低煤阶煤中甲烷等温吸附实验。基于等温吸附实验获得的吸附量与时间的关系数据,应用一元孔隙结构气体非稳态扩散模型,计算了煤中甲烷气体扩散系数,揭示了煤中甲烷扩散规律和控制机理。研究结果表明,低煤阶煤中气体扩散规律服从Langmuir方程,煤中甲烷有效扩散系数和扩散系数随着压力的增高而增大;吸附时间常数随着压力的增高而减小,服从负指数函数规律。4个实验煤样Langmuir有效扩散系数和扩散系数分别是（1.71~5.46）×10^-4 s^-1和（2.17~6.91）×10^-12 m²/s,Langmuir压力为0.63~1.97 MPa。在相同温度和压力条件下,干燥煤样的有效扩散系数和扩散系数大于平衡水分煤样,随着温度的增高,其有效扩散系数和扩散系数增加,煤中气体扩散性能增强。     

开发低煤阶煤层气的新型径向水平井技术

低煤阶煤层具有机械强度低、渗透率较高、内生裂隙发育的特点。为提高低煤阶煤层气开发效率,提出首先钻径向水平井眼,依靠多条水平井眼沟通煤层内裂隙,再根据储层条件优化水力压裂改造措施,在煤层形成的主裂缝,通过变排量措施扩展和沟通更多的内生微裂隙,以提高单井产量。为解决多井眼井底可能出砂多的问题,提出优先采用螺杆泵或电潜螺杆泵排采工艺。从阜新刘家区块和珲春盆地煤层地质条件与目前现场应用现状出发,探讨了径向水平井技术与水力压裂联合作业的可行性,提出优化两个区块的径向水平井眼布孔方式,将欠平衡钻井和“边喷边洗”的喷射技术结合,并改进常规的水力压裂改造措施,实现径向水平井技术与水力压裂改造措施有机结合,以充分发挥这两种技术的不同优势,形成一体化的煤层气开采技术。通过对径向水平井与压裂改造工艺技术的改进与联合,为低煤阶煤层气开采提供了又一新的技术方法。     

煤层群条件下的煤层气成藏特征

基于对我国煤层群发育特征的分析,在概述前人多煤层条件下煤层气成藏特征研究成果的基础上,发现煤层群成藏特征主要表现在垂向上存在“多层统一煤层气系统”或“多层叠置含气系统”, 陆相河流-三角洲-湖泊相的煤层群一般为“多层统一煤层气系统”,海陆过渡相的三角洲-潮坪-泻湖相煤层群一般为“多层叠置含气系统”。进一步解剖比德-三塘盆地实测钻孔资料显示,层序组合是煤层群独立含气系统发育的关键。依据该区抽水钻孔资料分析亦证明,至少存在4套独立含气系统。泻湖潮坪相发育的煤组存在超压的可能,但储层能势分布不均匀。另外,煤层群内部各煤层之间由于“烃浓度封闭效应”及煤层本身的低渗透性对流体流动存在“叠加封闭”作用,使煤层群储层存在“超压”可能性增大。这些结论深化了对煤层群成藏特征的认识。     

晋城煤层气藏成藏机制

通过晋城煤层气的规模开发、压裂煤层气井的解剖、井下煤层瓦斯抽放、构造地应力场研究、煤储层大裂隙系统“CT”式解剖与煤层气封闭保存条件研究, 发现3#煤储层内部存在大量煤层气包, 构造微破裂作用促使煤层气包之间广泛合并联通, 煤层气包内部储层的非均质性弱化, 渗透率增加, 煤层气包内部的游离气体比例增加, 流体压力系统边界逐渐清晰并形成煤层气藏. 揭示煤层气藏的成藏机制, 认识煤层气藏的内部细节特征, 促进了该区的煤层气开发技术进步, 提高了井下煤层瓦斯的抽放效率.      

煤层气系统——一种非常规含油气系统

为了更加有效地预测煤层气分布,指出煤层气有利勘探区域,引入了含油气系统来研究煤层气。煤层气系统是由煤层和其中的煤层气及煤层气藏形成所必需的一切地质要素和作用所组成的天然系统,其中的地质要素包括煤层及其顶底板,作用是煤层气的生成、储集和保存等。煤层气系统的建立和研究,为煤层气的勘探和开发提供了一种新的思维方式和研究方法,以及一套煤层气勘探研究的程序和框架。     

准噶尔盆地南缘煤系水矿化度对低煤阶煤层气的影响

煤系水矿化度是影响低煤阶煤层气生成、运移和成藏的重要因素之一。以新疆准噶尔盆地南缘地区为研究区,把研究区划分为8个水文地质单元,分析了研究区煤系水矿化度的分布特征及其对产甲烷菌生存的影响。以1 000 m埋深为例,估算了各个水文地质单元内煤系水的甲烷溶解度,据此分析评价了各水文地质单元溶解运移甲烷的能力。通过煤系水的矿化度分布、氯离子浓度和区域地质构造形态分析,综合判断区域内煤系水的大致流向。以准南地区硫磺沟水文地质单元为例,探讨了矿化度与煤层气富集成藏的关系。研究结果表明,研究区矿化度分布具有南北分带、东西分段的特征。后峡水文地质单元、玛纳斯河-呼图壁河水文地质单元的南部、硫磺沟水文地质单元的南端和阜康水文地质单元的西部地区矿化度有利于产甲烷菌的生存和产气。后峡水文地质单元溶解运移甲烷能力最强。地下水的流向大致由南向北,地表水的径流会使地下水流向发生偏转。指出了硫磺沟水文地质单元内高矿化度中心和低水位的汇水洼地是低煤阶煤层气富集成藏的地区。