西山煤田煤层气关键成藏期

针对西山煤田多期性、多幕性构造运动及多阶段变质演化和变质作用而导致的异常复杂煤层成藏演化史,在研究埋藏史、构造演化史的基础上,借鉴前人测年、热演化史、成熟史及生烃史等研究成果,探讨了煤层气藏的成藏过程和关键成藏期。通过东区与西区煤层差异热演化史特征和聚气史的对比研究,认为东区受祁县隐伏侵入岩体影响,二次生烃时期为晚三叠-早侏罗世;西区受狐偃山岩体的影响,二次生烃期为晚侏罗-早白垩世。指出东区深成变质作用生气高峰期与二次生烃连续,生气史曲线二次生烃台阶不明显;西区的生气高峰期与二次生烃不连续,生气史曲线呈明显的台阶特征。证实西区煤层二次生烃时间比东区的晚近50 Ma,煤层气遭受散失的时间相对短,对煤层气藏的保存有利。研究成果为该煤田煤层气勘探开发提供了理论依据。     

深部煤储层孔隙结构特征及其勘探意义——以鄂尔多斯盆地东缘大宁—吉县区块为例

深部煤层气是煤层气勘探新领域，资源潜力巨大，2021年，鄂尔多斯盆地东缘大宁—吉县区块(大吉区块)2 000 m以深的煤层气勘探开发取得重大突破，吉深6-7平01井初期产气量达10×10⁴m³/d,揭开了盆地深部煤层气规模勘探开发的序幕。缺少针对性孔隙特征的系统研究，制约了研究区深部煤层气的高效开发。基于岩心和扫描电镜、全直径CT扫描、储集物性测试、CO₂低压吸附、N₂低压吸附、高压压汞等测试资料，系统分析了大吉区块太原组深部8号煤层的储层特征和孔隙结构，结果表明：(1)深部8号煤储层形成于潟湖相覆水森林沼泽，煤岩类型以光亮煤和半亮煤为主，有机质热演化程度高(R_o平均为2.81%),割理和裂隙较为发育，但多被次生矿物充填，有效裂缝占比低。(2)深部8号煤储层储集物性较差，基质孔隙度在3.60%～6.11%,平均为3.65%,基质渗透率在0.001～0.060 mD,平均为0.016 mD,属于特低孔、特低渗储层；孔隙类型以微孔为主，宏孔次之，介孔欠发育；微孔的比表面积占比达99...     

沁水盆地西山煤田煤层气成藏特征

在分析构造及热演化史基础上，探讨了沁水盆地西山煤田中煤阶煤层气的储层物性和成藏过程，结果表明，西山地区煤层具有吸附量大、含气量高、含气饱和度大、资源量大和资源丰度高等特点；虽然成藏过程较为复杂，但煤层埋藏史与生烃史配置良好，有利于煤层气富集保存，又由于发育有由岩浆诱发成因的煤层构造裂隙而使储层渗透率提高。认为该地区具有良好的煤层气勘探潜力和开发前景。     

鄂尔多斯盆地南部镇泾地区典型油藏动态解剖及成藏过程恢复

利用孔隙演化史恢复、生烃史热模拟和流体包裹体分析等技术对鄂尔多斯盆地南部镇泾地区典型油藏进行了动态解剖。分析结果表明,研究区长8岩性圈闭形成时间为晚侏罗世以来(160 Ma);长7主力烃源岩初始生烃时间为侏罗纪末(140 Ma),大规模生烃时间为早白垩世末期(100 Ma);长8油藏为两期成藏,成藏时间分别为早白垩世中期(130 Ma)和晚白垩世早期(90 Ma);圈闭形成期、主力生烃期和关键成藏期时间配置关系好,有利于长8油藏的形成。结合构造演化,恢复油气充注成藏过程,建立了油气成藏动态演化模式,即"多期成藏、中期为主、晚期调整定型"。      

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煤层气成藏的因素比较多，对不同地区成藏主控因素进行分析，才能对煤层气富集区及选区进行合理的预测。分析沁水煤层气田烃源、储层、保存等情况，认为该区煤层热演化程度高，生烃潜力大，煤层含气量高，含气饱和度大；煤层割理发育，孔隙裂隙连通性好，煤层渗透率大于0.50×10-3μm2，能够满足煤层气开采的需要；煤层顶底板岩性致密，突破压力高，气田位于地下水交替滞缓区或滞流区，同时根据δ13C₁分析表明煤层气藏具有原生特点，煤层气保存条件好，有利于煤层气高产富集。     

煤层气藏边界类型、成藏主控因素及富集区预测

如何定义煤层气藏、如何界定气藏边界是认识煤层气藏的关键,要评价煤层气富集区首先要找出控制其成藏的主要因素。为此,结合我国含煤盆地的典型煤层气藏特征,围绕煤层气藏边界类型、成藏主控因素进行了探讨,并预测了沁水、鄂尔多斯、准噶尔盆地的煤层气富集区。结论认为：①煤层气藏的边界是煤层气藏划分的前提,煤层气藏主要有5种地质边界类型：水动力边界、风氧化带边界、物性边界、断层边界和岩性边界;②煤层气藏的形成经历了煤层气的生成和吸附、煤层的吸附能力增加和煤层气的解吸-扩散和保存阶段;③保存阶段是成藏的关键,区域构造演化、水动力条件和封闭条件是主要的成藏控制因素。进而在沁水盆地、鄂尔多斯盆地和准噶尔盆地优选出9个煤层气有利富集区：晋城、阳城、安泽、阳泉、大宁-吉县、韩城、吴堡、准南、阜康。     

准噶尔盆地南缘中段侏罗系烃源岩热演化史及其对天然气成藏的影响

准噶尔盆地南缘深部资源是近年来天然气勘探的热点,其中位于南缘中段霍玛吐背斜带的侏罗系烃源岩资源潜力巨大,但由于研究区勘探程度较低,烃源岩热演化史与成藏条件的匹配关系尚不清晰。基于实测地震解释、热史温标数据,应用盆地模拟方法对南缘中段中—下侏罗统烃源岩热演化史进行恢复,并结合烃源岩地球化学特征分析,对天然气生成、运聚以及与构造演化的耦合关系进行系统研究。结果表明：南缘中段发育中—下侏罗统主力烃源岩,其关键生气时期为早白垩世早期（距今99.6 Ma）和晚白垩世末期（距今65.5 Ma）,现今中—下侏罗统烃源岩处于高成熟—过成熟阶段,尚具一定生烃潜力;该区具有晚期抬升型次生气藏和持续埋深型高成熟气藏2种天然气成藏模式,天然气分布受烃源岩和构造双重控制。     

鄂尔多斯盆地大宁—吉县区块深部煤储层孔隙结构特征及储气潜力

深部复杂的地质环境导致深部煤储层的孔隙、裂隙结构及气体赋存状态有别于浅部煤储层，多相态气体并存使得深部煤层气兼具“常规”与“非常规”双重地质属性。基于系统采集的鄂尔多斯盆地东南缘大宁—吉县区块深部煤岩样品，通过场发射扫描电镜分析、高压压汞实验、低温N₂吸附和CO₂吸附联测，对深部煤岩全孔径的孔隙、裂隙结构进行了精细表征，并利用低场核磁共振技术分析了深部煤岩的可动流体空间及游离气可容纳潜力。研究结果表明：大宁—吉县区块深部煤岩的孔隙类型以气孔、粒间孔和压缩变形的植物细胞残留孔为主，裂隙由外生裂隙、内生裂隙和黏土矿物微裂隙组成，其中，在片状和手风琴状高岭石矿物中广泛发育微裂隙；孔隙多为一端封闭的不透气型孔和两端开放的透气型孔，含少量墨水瓶状孔。孔隙结构的跨尺度效应明显且非均质性极强。储集空间以孔径<2 nm的微孔最为发育，其次为孔径在50 nm～1μm的宏孔和孔径>10μm的裂隙，介孔(孔径在2～50 nm)及孔径在1～10μm的宏孔的发育程度最差。微孔具有极大的比表面积和强吸附势能，是吸附气的最主要赋存空间；宏孔和微裂隙中均存在一定...     

渤海湾盆地黄骅坳陷深部煤系地层油气成藏机理与模式

煤系地层中往往包含了源内成藏、调整成藏等多种类型油气藏,特别是在经历多期构造活动的盆地中,煤系地层油气成藏类型多、成藏机制复杂。为揭示深部煤系地层油气成藏机制,以渤海湾盆地黄骅坳陷古生界含油气系统为例,从区域构造演化史出发,通过岩心观察、煤系烃源岩地球化学测试、镜下薄片观察、包裹体测试及典型油气藏剖面解析等多种手段,结合地层埋藏史和热史,明确了煤系地层油气成藏机制,建立了成藏模式。研究结果表明：黄骅坳陷古生界含油气系统存在源下、源内、源上3种成藏组合;区域构造演化控制了烃源岩早、晚2次生烃过程,呈现“早油晚气”的生烃特征;油气2期成藏,第一期成藏发生于中白垩世,低熟原油和少量天然气主要储集于粒间孔及溶蚀孔隙中,晚白垩世的构造抬升使古油藏遭受破坏。第二期成藏发生于古近纪中期至今,大量天然气和高熟原油主要储集于溶蚀孔隙和构造裂缝中;烃源岩成熟演化、储层改造及构造活动共同控制了黄骅坳陷煤系油气成藏。基于上述认识,提出煤系油气“中转站”成藏模式,即油气优先在源内或近源储集体中聚集,后期由于构造活动改造,油气由“中转站”向其他油气低势区调整。     

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鄂尔多斯盆地大宁—吉县地区是中石油对煤层气近期勘探中发现的一个高饱和煤层含气区，钻探的吉试1井、5井在煤层段试气获得了工业性气流，对今后我国中煤阶煤层气的勘探方向具有重要的影响。本文通过研究该区煤层厚度、煤层埋深、煤岩煤质特征、煤层演化特征、煤储层物性、煤层含气量、煤层气保存条件及资源量等条件，基本证实了大宁—吉县地区是一个整装的煤层气大气田，初步控制含气面积717 km2，控制煤层气地质储量1500×108m3。     

大宁—吉县地区煤层气成藏条件及富集规律

通过对大宁—吉县地区煤岩的生储气能力、煤储层渗透性、煤层气保存条件等煤层气成藏条件的分析,认为研究区发育承压水和断层封堵复合型煤层气藏,煤层气富集规律主要受沉积环境、煤储层渗透性、现今地应力以及水动力环境等的影响。钻探资料证实,河间湾沼泽相、构造宽缓部位以及地应力低值区为煤层气最有利富集区,是该区中煤阶煤层气勘探最有利的地区。     

煤层气与常规天然气成藏机理的差异性

为弄清煤层气与常规天然气成藏的异同处,给煤层气的勘探开发提供科学参考,通过对煤层气与常规天然气的地球化学特征、储层特征、气体赋存形式、成藏过程及机理的对比分析,揭示了煤层气与常规天然气成藏的差异性：①煤层气以甲烷为主且成分简单,而常规天然气成分相对复杂;②煤层气主要以吸附态储集于煤岩微孔和过渡孔的表面,常规天然气以游离态存在于储层孔隙或裂缝中;③煤层气藏均经历了晚期抬升过程,后期保存条件好坏是能否成藏的关键,常规天然气成藏经历了生烃、运聚和保存与破坏演化过程,天然气形成的静态地质要素和天然气成藏过程的动态地质作用的最佳时空匹配是成藏的关键;④煤层气的聚集受水势、压力的控制,往往具有向斜富集的特征,而常规天然气聚集受气势的控制,往往具有背斜或高部位富集的特征。     

大宁—吉县区块深部煤层气相态控制因素及含量预测模型

鄂尔多斯盆地东缘大宁—吉县区块深部煤层气资源丰富，近年来的开发实践打破了深部煤层气资源难以开发利用的传统认识。目前，深部煤层气勘探开发仍存在一系列地质难题尚未解决，特别是煤层的含气性控制因素及游离气含量预测等，严重制约着深部煤层气的资源评价与高效开发。综合利用煤层气开发地质资料和实验测试手段，对比分析大宁—吉县区块中—深部煤层(1 000～1 500 m)与深部煤层(大于1 500 m)的含气性差异，揭示了深部煤层含气性的内在与外在控制因素，建立了不同相态煤层气的含气量预测模型与垂向分布模式。研究结果表明：深部煤储层整体处于含气过饱和状态，其游离气占比为17%～43%,且随着储层压力升高呈增大的趋势，游离气含量与含水饱和度呈负相关关系。在达到吸附饱和之前，煤储层压力对煤层吸附甲烷有促进作用，而温度和水分则会抑制甲烷的吸附作用。相对于低阶煤而言，高阶煤对甲烷的吸附能力更强，这主要与煤岩的物质组成、孔隙结构、甲烷分子与煤表面之间发生的物理化学反应等因素相关。受多种因素共同制约，煤层中的吸附气含量随着埋深的增大呈现出“快速升高—增速减缓—缓慢下降”的变化趋势，游离气含量呈现出“稳定升高—增速...     

辽河坳陷西部凹陷低熟油成藏机理

综合利用地质、地球物理、油气藏地球化学和盆地模拟技术，以盆地演化和流体输导格架为成藏背景，以烃源岩演化和分布规律为基础，以能量场演化及其控制的化学动力学、流体动力学和运动学过程为核心，探讨了辽河坳陷西部凹陷低熟油的成藏机制与分布规律。该区低熟油藏以近源分布为主，低熟烃源岩受特定的构造演化样式、沉积环境及沉积母质的多重控制。超压不甚发育，但凹陷沉降-沉积演化史与温压场演化史、低熟烃源岩生烃排烃史和低熟油充注史存在良好的匹配关系。有效烃源岩分布、能量场演化、流体输导格架及其控制的流体流动样式作为油气成藏的主控因素，共同决定了西部凹陷低熟油藏源控、常压、近距离聚集的成藏模式。     

下扬子海相烃源结构与有效烃源

晚印支-燕山运动是影响下扬子海相成烃-成藏最重要的构造事件。以此为界,烃源岩的演化分为早期生烃和晚期(二次生烃)2个阶段。与此对应,下扬子海相经历了加里东期、印支期、喜马拉雅期3期成藏,不同成藏期烃源构成具有明显的差异。对于喜马拉雅期的晚期成藏,有效烃源主要来自于二叠系和志留系烃源岩的二次生烃和古油藏(灶)的裂解供烃。借助于烃源岩热史分析,分别求取印支运动之前(T₂末)和断陷盆地叠置之后(E末)烃源岩的成熟度(R_o),后期形成温度补偿且T₂末R_o较低(小于1.3%)的烃源岩范围是二次生烃的有利区。对于古油灶,根据T₂末的下古生界顶面古流体势和有利储层分布范围,推断油气的运移指向和有利聚集区,然后结合燕山运动后志留系泥岩盖层的保存情况,预测燕山运动后古油藏赋存的有利范围。通过上述途径实现对有效烃源的定位。临近有效烃源岩(灶)的范围是晚期成藏的有利地区。      

沾化凹陷孤北潜山带煤成气成藏规律研究

近年来,胜利油田在孤北地区上古生界煤成气勘探获得重大突破。通过对孤北潜山带煤成气藏生储盖及其组合关系等静态成藏要素的系统分析,以及构造发育史、生烃演化史、煤成气运聚史等动态成藏过程的综合研究,查明了该气藏的成藏规律。认为该区煤成气源主要来自石炭一二叠系煤岩,少量来自于侏罗系煤层,而且气藏主要是第二次生气并聚集的结果,并认为生储盖组合关系、排烃时问及运聚方式决定了煤成气的分布规律,而且在潜山不同构造位置煤成气的成藏规律有一定的差异。该研究为胜利探区煤成气的进一步勘探和开发提供了参考依据。     

西湖凹陷中南部油气成藏动力学特征及成藏机理

西湖凹陷以始新世末的玉泉运动和中新世末的龙井运动形成的不整合面为界,将盆地的发展演化分为裂陷、坳陷和区域沉降三个阶段。在盆地演化的不同阶段,不同构造带的沉降速率存在差异,烃源岩的热成熟演化史也不一致。生、排烃史模拟表明:平湖组烃源岩的生烃强度最高,花港组烃源岩的生烃强度相对较小;中央背斜带及其两侧深凹部位烃源岩的生烃强度大于保斜坡带;主要应用Basin Mod盆地模拟软件系统,通过对流体势、温压系统、异常压力的分析,探讨西湖凹陷中南部油气运聚成藏的机理。     

从成藏条件和成藏机理对比非常规页岩气和煤层气

作为重要的接替能源,页岩气、煤层气等非常规能源的勘探开发将会影响到全球未来整体能源局势。页岩气和煤层气在成藏条件和成藏机理上既有区别又有相同点,都包括原生生物成因、次生生物成因、热成因以及混合成因;储集层为低孔、低渗,储集空间都包括孔隙和裂隙。但页岩气的保存不需要盖层,煤层气藏不仅需要良好的盖层条件,还需要煤层底板具有良好的封闭物性;煤层气具有吸附性成藏机理,而页岩气兼具吸附性、活塞性双重成藏机理。     

川西气田雷口坡组雷四3亚段气藏动态成藏过程

综合应用盆地模拟、构造演化分析、流体包裹体测温等技术方法,对四川盆地川西气田雷四³亚段气藏烃源岩热演化及生烃史、储层成岩及物性演化史、构造圈闭和运移输导体系形成演化史等关键成藏要素进行了模拟与研究,并对各成藏条件随时空演化的匹配关系进行了综合分析。结果表明,雷四³亚段白云岩储层在（准）同生期既已形成;石羊镇、金马、鸭子河等背斜圈闭在印支晩幕构造运动中形成;历经东吴运动、印支期、燕山早期构造运动形成的关口、彭州等断裂和雷口坡组顶部不整合面共同形成了持续、畅通的纵横向油气运移系统。这些成藏条件形成时间早、空间配置关系好,为油气成藏提供了良好的运移通道和储聚空间。综合上二叠统龙潭组、中三叠统雷口坡组烃源岩热演化及生烃史,川西气田雷四³亚段气藏经历了印支末期—燕山早期古油藏原油裂解供气成藏,燕山期雷口坡组烃源岩供油与古油藏裂解供气双源供烃形成油气藏,燕山末期—喜马拉雅期气藏形成并最终定型的成藏演化过程。     

鄂尔多斯盆地热动力演化史及其对油气成藏与富集的控制作用

鄂尔多斯盆地热演化史及热岩石圈厚度恢复表明,中生代晚期早白垩世存在构造热事件及深部热岩石圈减薄的动力学过程,盆地南部岩石圈厚度薄,热流值及地温梯度高。不同层位烃源岩在盆地南部热演化程度高,热异常明显。烃源岩热模拟实验以及盆地深部热动力演化史研究表明,早白垩世热事件及形成的热异常使烃源岩生烃量明显增加,是盆地油气富集的重要原因之一。不同层位烃源岩在早白垩世大规模生油、生气及成藏,主要受早白垩世岩石圈减薄的深部热动力学过程及构造热事件控制。古生界和中生界不同层位的油气田分布主要受烃源岩、热演化程度及储层控制。从烃源岩发育层系及热演化程度来看,盆地南部延长组7段致密油、页岩油热演化程度高,分布面积广,勘探潜力巨大;石炭系-二叠系煤系烃源岩全盆地大面积分布,天然气勘探前景广阔;深层下古生界奥陶系碳酸盐岩层系具有形成大气田的条件,需要进一步明确烃源岩生烃潜力;深层中-新元古界值得进一步勘探,关键是明确规模断陷分布及烃源岩的生烃规模。