煤系地层致密砂岩气甜点区地震逐级预测——以鄂尔多斯盆地东南缘下二叠统山西组2~3亚段为例

鄂尔多斯盆地东南部下二叠统山西组2~3亚段(以下简称山2~3亚段)为该盆地重要的天然气勘探目的层,但该亚段储层薄、厚度变化快、非均质性强,储层预测和勘探目标优选难度大。为了准确预测该亚段煤系地层致密砂岩气甜点区、提高天然气勘探成功率,针对该套储层的特征和预测难点,提出了90°相移技术识别河道外形、模型约束波阻抗反演刻画砂体厚度和子波衰减梯度属性识别含气砂体的地震逐级预测技术。研究结果表明:①山2~3亚段上覆5号煤地震强反射层,下伏储层地震反射能量弱,加之为稀疏二维地震测网、井控程度低,致使致密砂岩气甜点区预测难度大;②所提出的技术方法通过地震逐级预测约束,可以有效地刻画河道砂体分布并识别有效含气储层,提高了对勘探开发目标预测的精度;③基于该技术方法指导部署的勘探开发目标实钻效果好,地震预测结果横向分辨率高,真实地反映了河道及河道砂体的变化特征。结论认为,采用该方法可以有效地解决二维地震勘探区煤系地层强非均质性、薄储层致密砂岩气甜点区预测的地质难题。     

煤油气共生矿井底板油型气赋存特征及防治

为了提高煤油气共生矿井油型气灾害治理的科学性，以黄陵二矿为例，采用现场测试、钻探取芯、跟踪观测、地质分析等多种方法，研究了采掘工作面煤层底板油型气分布特征、涌出规律和运移机理，并初步探讨了底板油型气体灾害防治措施。结果表明:底板油型气涌出点多位于底板砂岩储层上倾尖灭端和砂岩透镜体附近，呈现不连续区带状分布特征，涌出的油型气主要来自富县组砂岩层，涌出的动力主要为地层流体压力差，底板油型气通过地层中存在大量的断裂和裂缝、微裂缝系统进入采掘空间，采掘扰动是底板油型气异常涌出的工程诱导因素。建议加强油型气综合探查技术、油型气灾害预测预报技术、油型气综合抽采技术和智能化矿井建设等方面的研究。     

强风化砂岩边坡锚筋桩布置方式及支护作用研究

强风化顺层砂岩边坡具有节理裂隙发育、强度低的特征,导致开挖过程中出现边坡稳定问题。单纯的锚杆锚索支护无法满足边坡稳定性需求,在现场抗滑桩施工困难的情况下,选用经济、高效、施工便利的锚筋桩结合锚杆锚索对强风化顺层砂岩边坡进行支护。针对强风化砂岩破碎且强度低的特性,考虑高压注浆的劈裂作用,通过FLAC 3D数值模拟进行方案比选,得到适用于强风化砂岩边坡的锚筋桩多角度交叉布置方案。根据试验段边坡锚筋桩监测数据,分析强风化顺层砂岩边坡锚筋桩作用机理,验证了多角度交叉布置锚筋桩对强风化顺层砂岩边坡的加固效果。     

致密砂岩气藏多层试井解释方法研究

致密砂岩油气藏储层多套小层叠置发育，为实现产能及经济效益最大化，通常采用一套井网分层压裂多层合采的开发方式，受非均质性影响，开发过程中层间干扰严重，各小层产能贡献比例、能量衰减速度差异大，限制了产能有效发挥。在应用试井分析结果评价生产井储层动态参数、压力水平的过程中，常规试井解释模型只能反映各生产子层数据的平均值，无法准确评价各层段数据，实际指导意义存在局限性。综合运用单层、多层试井解释模型对试井数据开展精细解释，以生产测井的分层产量作为拟合计算的新增约束条件，并以此建立多层渗流试井模型，拟合结果符合率高，在降低单层试井解释模型多解性的同时，实现多层参数定量评价，对于多层合采井在开发过程中技术政策调整以及增产措施制定等工作提供强力支撑。     

侏罗系煤层顶板砂岩水采动下动态模拟研究

以鄂尔多斯东胜区的泊江海子煤矿为例,根据对采前煤层顶板的白垩系及侏罗系砂岩裂隙-孔隙水赋存特征及采动过程中地下水动态特征分析,从机理上揭示顶板砂岩水的赋存规律及影响因素。然后,在研究侏罗系煤系含水层水文地质条件基础上,通过Visual Modflow,建立水文地质概念模型与数学模型,研究工作面推进过程中,不同疏水量下的地下水流场动态变化特征,探讨采动下的裂隙-孔隙水出水规律,为矿区砂岩水害的防治提供依据。     

砂岩多步压剪的声发射特性研究

为了了解砂岩多阶段性应力分布特征,进行了多步压剪实验,加载速率分别为0.02 kN/s、0.1 kN/s、0.5 kN/s,并同步采集全过程声发射信号。利用最大似然估计法分析了声发射能量统计分布特征,结果表明:(1)多步压剪试验的能量概率密度函数符合幂定律分布,并满足能量上的幂律无尺度分布;(2)加载阶段与恒压阶段声发射信号量相差较大,跨越能量数量级有所不同,但加载、恒压阶段的概率密度函数与整体概率密度函数具有统一性,并可以用同一个幂值来表征;(3)加载阶段与恒压阶段幂值分布具有相似性,与概率密度函数形成良好对应;(4)恒压状态下的岩石具有流变特征,声发射能量信号在小能量区间服从线性分布;(5)加载后期,由于裂纹的扩展以及成核过程岩石会发生相变,此阶段能量概率密度函数与全过程保持一致,不受之前能量信号影响。     

单轴压缩下饱水裂隙砂岩体积效应的试验研究

为研究水和岩样体积对砂岩物理力学及变形特性的影响,采用MTS815型岩石力学测试系统,对干燥和饱水状态下的3种不同体积(高径比2∶ 1)完整和裂隙砂岩进行单轴压缩试验。结果表明:完整和裂隙砂岩的孔隙率与饱和吸水率与岩样体积成正比;干燥和饱水的完整与裂隙砂岩单轴抗压强度均随体积增大而小幅降低;砂岩弹性模量和变形模量与岩样体积呈负相关,且水降低了砂岩的弹性模量与变形模量;干燥砂岩的泊松比随岩样体积增加而增大,而饱水砂岩则随岩样体积先增加,后稳定;干燥的完整和裂隙砂岩的宏观破坏形式由小尺寸的轴向多劈裂面破坏逐渐转变为大尺寸的单一剪切破坏,水的存在对岩样单轴压缩破坏形态没有明显影响。     

错果错-虾姑蛇绿混杂岩复理石沉积时代:来自改则县虾姑一带碎屑锆石的制约

错果错-虾姑蛇绿混杂带位于狮泉河-永珠-嘉黎蛇绿混杂岩带中段,与其伴随的复理石是其洋盆沉积的记录,它的时代归属对约束狮泉河-永珠-纳木错弧后小洋盆的演化具有重要意义。本文以狮泉河-永珠-嘉黎蛇绿混杂岩带中段改则县错果错-虾姑蛇绿混杂带虾姑一带的碎屑岩为研究对象,对其进行岩石学和碎屑锆石年代学方面的研究。该区碎屑岩以薄层砂岩和页岩互层为主,具复理石沉积特征。砂岩碎屑锆石年代学分析结果显示,最小碎屑锆石年龄为119Ma,最小年龄峰值为120Ma,指示该地区碎屑岩的时代为早白垩世晚期。结合前人研究,在早白垩世晚期,北部的班公湖-怒江残余洋向南俯冲,南部的雅江洋向北俯冲,加快了中部狮泉河-永珠-纳木错小洋盆俯冲消减,冈底斯岛弧与喀喇昆仑-南羌塘-左贡陆块发生弧-陆碰撞,形成了规模有限的狮泉河-永珠-嘉黎蛇绿岩及早白垩世晚期残留海盆地,在虾姑一带沉积了虾姑碎屑岩,随后闭合,之后沉积了早白垩世末的多尼组和郞山组残海沉积。     

砂岩试验和理论研究

大孔隙率砂岩具有特殊的力学特性,对其力学行为进行试验和理论研究不仅具有理论意义,而且具有工程实践作用。对大孔隙率砂岩在不同饱和液体情况下的力学特性进行了试验研究,以2种理论对其破坏特征进行了解释,紧接着推广了帽盖模型,并对试验结果进行了模拟。试验结果证明了大孔隙率砂岩存在一临界围压,随着围压增加,砂岩由以压剪破坏为主逐渐转化为以孔隙坍塌破坏为主;在油水转化过程中,也存在一临界饱和度,超过此临界饱和度,其力学特性发生较大的改变。该试验和理论研究能合理地解释注水采油引起的地表沉降。     

胜坨油田岩石三轴抗压强度的多元回归分析

针对胜坨油田高含水期出砂严重的实际情况，对该油田的储层砂岩进行了岩芯三轴抗压强度试验，获得了可靠的试验数据。通过对测井数据和岩芯试验数据分析比较，选择了几个与岩石三轴抗压强度密切相关的数据作变量，通过不断引入重要变量、检验旧变量和剔除不重要变量的方法，进行多元逐步回归分析，建立了岩石三轴抗压强度与井深、岩石密度、孔隙度、声波时差、杨氏模量等数据的回归关系式，用于现场计算地层岩石三轴抗压强度和指导防砂、压裂等油田开发措施的实施。