沁水盆地南部海陆过渡相煤系地层横波波速预测

沁水盆地南部具有复杂的构造演化史,其上古生界海陆过渡相煤系地层分布广泛,气测异常极为普遍,多种非常规气共生共存,具备形成致密砂岩气的地质条件,是当前致密砂岩气勘探的热点地区。由于致密砂岩气藏具有紧临烃源岩分布、近距离运移成藏的特点,选取具有可靠常规测井、偶极子声波测井及钻井岩心资料的单井,以包含3号煤烃源岩的山西组煤系地层为研究对象,分别采用常规经验法、多元回归法及基质模量法对研究区海陆过渡相煤系地层横波波速进行预测。结果表明,基质模量法的预测精度(相对误差2.83%)明显高于常规经验法(相对误差6.8%)及多元回归法(相对误差5.35%)。因此,优选基质模量法预测研究区煤系地层横波波速,利用基质模量法反演获得了煤系地层多个模量参数值,其代表了复杂构造演化背景条件下煤系地层致密碎屑岩及原生结构煤的岩石物理性质。     

沁水盆地南部山西组3号煤层顶板砂体发育特征对煤层含气量的影响

总结分析工区内砂体的空间组合模式和时空演化关系,从而探讨3#煤层顶板砂体发育特征与煤层含气量之间的关系。结果表明,平面上砂体厚度越大其对应的煤层含量气越低,且平面砂体被泥岩包围型和砂体连片型对应的煤层含气量变化不同。同一厚度砂体连片型对应的煤层含气越低,而被泥岩包围的孤立型对应的煤层含气量越高。     

沁水盆地南部煤系地层吸附气与游离气共生成藏研究

沁水盆地煤系地层天然气资源丰富,具有形成大中型气藏的物质基础。大量钻探成果表明,3#煤层与15#煤层是主要的吸附气含气层,而游离气一般赋存在煤层裂隙、煤层顶底板的围岩中,区内煤系地层吸附气和游离气之间普遍存在同源共生的特点,具有相近的温压条件,形成统一的吸附气—游离气共存系统;在系统内部,煤层吸附气与煤层游离气、煤层游离气与围岩中游离气之间发生动态交换作用,形成一个动态平衡体系。随着构造演化和温压条件的变化,会引起吸附气和游离气之间的不对称迁移。根据煤层与其他岩层接触关系,可将煤层吸附气—游离气共存系统划分为3类:煤岩—顶板型、煤岩—底板型、煤岩围限型。可根据围岩岩性进一步划分为煤岩—砂岩型、煤岩—泥岩型和煤岩—石灰岩型,不同的煤岩—岩性组合具有不同的煤层吸附气、游离气含气特征。沁水盆地南部煤系地层吸附气与游离气同源共生规律的发现,为实现煤层吸附气与游离气合理共采奠定了理论基础。     

海陆过渡相泥页岩含气性主控因素分析 ——以鄂尔多斯盆地临兴中区太原组为例

以鄂尔多斯盆地临兴中区为例,结合岩心实验测试结果,从含气泥页岩厚度、有机质丰度、储层物性、岩石组合类型等方面分析海陆过渡相泥页岩含气性影响因素.结果表明:(1)海陆过渡相含气泥页岩具有"单层薄、累计厚度大、分布范围广"的特点,表明海陆过渡相沉积环境可提供页岩气生成的物质基础;(2)受海陆过渡相环境的影响,有机碳含量垂向...     

沁水盆地南部煤系地层层序及聚煤控制因素

在分析前人对华北地台石炭-二叠系层序地层研究成果的基础上,利用钻井、地震、岩心、露头、测井等资料,对沁水盆地南部区块的煤系地层进行高分辨率层序地层划分,研究了层序和体系域识别划分标志,建立了沁水盆地南部煤系层序地层格架。对层序内含煤岩系的发育特点进行分析,主力煤层发育在海侵体系域中,研究区内海侵时期为有利的聚煤时期,聚煤作用主要受物源供给和沉积环境等因素的控制,泥炭堆积速率与较高的可容空间的增长速率相平衡及其维持时间是区域厚煤层形成的控制因素。     

沁水盆地南部地区煤层气汞含量特征简析

随着人类对天然气需求的不断增加,煤层气作为一种新兴的能源受到人们越来越多的重视,但天然气中普遍含汞的性质决定了我们有必要对其加强研究。按照天然气中汞的成因假说,沁水盆地南部地区煤层气汞含量可能较高。为了验证这一问题,采用德国Mercury Instruments公司生产的痕量汞检测仪UT3000对该地区7口煤层气井和1处煤层气液化站进行检测。检测结果显示该地区煤层气汞含量普遍很低,均在10ng/m3以下,因此在煤层气勘探与生产过程中不存在汞的威胁。为了解释这一现象,开展了煤粉热吸汞、释汞实验。实验数据表明当加热温度大于120℃时煤粉释汞,而在小于100℃时煤粉吸汞,吸汞与释汞的温度平衡点介于100～120℃之间。沁水盆地南部地区煤层埋藏较浅,地层温度一般不会超过56℃,在此地层温度下,煤系有机质对汞具有强烈吸附作用,这是导致该地区煤层气含汞很低的根本原因。     

沁水盆地南部煤系地层沉积演化及其对煤层气产能的影响分析

通过对沁水盆地南部煤系地层沉积环境、沉积体系和成煤环境分析,发现成煤模式在时间上和空间上都存在多样性特点,其中浅水三角洲成煤模式是区内主要成煤模式.煤相组成以干燥森林沼泽相和潮湿森林沼泽相为主,其次是较深覆水森林沼泽相、较浅覆水森林沼泽相和低位沼泽（芦苇）相.认为沉积环境决定煤岩微相,控制了煤岩的生气能力.解决了困扰沁水盆地多年的3#煤层下部“软煤”成因问题,认为其主要是低位（芦苇）沼泽相演化形成.同时,尽管煤层气的富集、成藏受多种因素的影响,但对该区煤层气井生产状况分析表明：在沁水盆地南部,煤层上覆有效地层厚度是煤层气富集高产的最主要控制因素。图9表1参9     

沁水盆地南部煤储层裂缝测井响应与参数重构

煤层气开发效果很大程度上受控于煤层裂缝发育特征,沁水盆地南部同样如此。根据相似露头区野外地质调查、岩心观测以及成像测井、常规测井等资料,对比分析该区煤储层裂缝发育特征及其常规测井裂缝响应,建立了煤储层裂缝的常规测井识别方法,分析了该方法的应用效果。结果表明,研究区煤储层裂缝以构造剪切缝为主,发育北东—南西向、北西—南东向、近东—西向和近南—北向4组;裂缝多为有效裂缝,以高角度和倾斜裂缝为主,规模较小,密度变化大。常规测井裂缝的响应特征主要表现为低电阻、深浅侧向电阻率呈现正幅度差,三孔隙度测井向孔隙度变大偏转但不明显,高伽马值、扩径现象明显,测井曲线会出现波动。在此基础上,重构了异常变化指数,对常规测井曲线进行处理,经过加权合成裂缝预测指数对煤储层裂缝发育情况进行预测,预测结果得到了岩心及成像测井资料的验证。     

琼东南盆地崖北凹陷崖城组煤系烃源岩分布及其意义

崖北凹陷位于南海北部大陆边缘西区琼东南盆地北部坳陷西段,是新生代凹陷,连续沉积了始新世到第四纪地层。该凹陷古近纪为裂谷期,发育始新世陆相、早渐新世崖城组海陆过渡相和晚渐新世陵水组海相3套地层。中新世到第四纪为热沉降和新构造期,均为海相地层。崖北凹陷主力烃源岩是崖城组海陆过渡相煤系和泻湖相泥岩,其中,煤层、炭质泥岩及其伴生的暗色泥岩是烃源岩的重要组成部分。已钻井揭示崖城组发育35层煤,累积厚度16.8m。煤层与炭质泥岩主要分布于崖一段和崖三段,形成于潮坪与辫状河三角洲。崖城组地震相与沉积相对应关系良好,据此建立了煤系烃源岩沉积模式,煤系主要发育在凹陷缓坡带的辫状河三角洲和潮坪环境中,其次是陡坡带的扇三角洲和潮坪,暗色泥岩主要发育在深洼漕的泻湖环境。崖北凹陷崖城组煤系和泻湖湘泥岩都是有利烃源岩,生烃潜力大,凹槽内部渐新统-中新统为有利成藏组合。      

沁水盆地南部煤层气田勘探开发技术探索与认识

为加快煤层气勘探开发的步伐,中国石油华北油田公司在沁水盆地南部樊庄区块开展了高煤阶煤层气规模开发实践,逐步形成了山地浅层二维及三维地震采集处理和精细解释、高煤阶煤层气区带评价优选、煤层气排采控制、煤层气二次压裂解堵增产、水平井设计优选、水平井钻井、适合于山区特点的煤层气低压集输工艺及自动化控制等8大技术系列。率先开展了煤层气水平井压裂解堵试验,改进了防砂、防煤粉工艺,创新提出了开发单元和开发井组,自主研发了一批专有技术（目前已申请专利11项）。总结近5年的煤层气勘探开发实践,获得以下几点经验与认识：①煤层气井钻探需要地震资料的支持;②严格遵守勘探程序是高效开发煤层气的重要保证;③煤岩煤质是煤层气富集最重要的控制因素之一;④该区埋深介于800～1 200 m的主力煤层具有良好的勘探开发前景。     

潞安矿区山西组3#煤储层低压特征及控制因素研究

煤储层压力是影响煤层气开发地质条件评价和钻完井、增产改造技术工艺设计以及排采制度制定的重要参数,获得可靠的煤储层压力参数并认识其区域分布规律,对于指导煤层气高效开发至关重要。以沁水盆地中南段潞安矿区山西组3#煤层为对象,分析发现前期煤储层压力数值可靠性不足,改进并应用大时长关井注入压降套管试井方法,完成了潞安矿区34口煤层气井的储层参数测试和压力特征的系统研究。结果表明：(1)大时长关井压降套管试井是潞安低渗透低压储层矿区获得可靠储层压力参数的先进技术和方法;(2)山西组3^#煤层为低压和超低压储层,在800m埋深以浅,平均储层压力梯度为4.2kPa/m,这远低于本世纪初期关于潞安矿区储层压力(6~7kPa/m)的水平;(3)3^#煤层的低压特征与煤层埋深和底板高程线性相关,其区域性分布规律的控制性地质因素是地下水流场和辛安泉域的地面排泄;(4)潞安矿区3^#煤层的低压和超低压储层的保护性增产改造技术工艺亟待开发,这包括压裂液体系,压裂泵注程序、压裂后返排,及时排采施工,以及排采制度的设计和实施;(5)潞安矿区山西组3#煤层低压_超低压现象的发现对重新认识沁水盆地煤储层压力规律具有重要启发和借鉴。     

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。     

沁水盆地海陆交互相页岩脆性指数预测与测井响应分析

沁水盆地煤系地层勘探开发时间长,但测井系列简单,通过全岩分析获取矿物组分的岩心数量十分有限,因此,目前该地区页岩储层的脆性评价以定性为主,缺少定量表征。基于XRD全岩分析的矿物组分信息,通过矿物法计算了沁水盆地海陆交互相页岩岩心的脆性矿物指数,分析了页岩地层的测井响应特征及对脆性矿物指数的影响,采用多元回归方法,建立了该区石炭-二叠系页岩地层矿物指数的计算模型。研究区内石英、长石、菱铁矿及黄铁矿对储层脆性有主要贡献,其含量与页岩脆性指数成正比;而黏土矿物含量较高,有利于提高岩石塑性,不利于裂缝伸展。不同测井响应对脆性指数的反映程度不同,脆性矿物指数与密度值呈正相关,与自然伽马值呈负相关,而与电阻率和声波时差的关系不明显,呈微弱的负相关。多元线性回归方法计算得到的脆性矿物指数与矿物法得到的结果吻合度较好。     

煤系泥岩和煤岩生成原油的地球化学特征

阳霞煤成油系统位于塔里木盆地库车坳陷东部。据碳同位素特征判断，该系统中的提尔根油气田和依奇克里克油气田的原油都是煤系地层的产物。但它们的生物标志物特征有明显差异：提尔根煤成油与煤系泥岩十分相似，依奇克里克煤成油则与煤岩相似。根据对该系统中、下侏罗统煤系地层烃源岩及其原油地球化学特征的研究，首次将源于煤系泥岩的原油与源于煤岩的原油区别开来。肯定了煤系泥岩和煤岩都具有生烃能力，一定类型的煤岩（富氢贫氧煤）能够形成商业性油气藏。图２表１参２（梁大新摘）     

沁水盆地南部煤岩储层天然裂缝有效性及对煤层气开发的影响

沁水盆地南部煤岩储层天然裂缝普遍发育,天然裂缝有效性是决定煤岩储层渗流能力、影响煤层气井能否高产的重要因素。综合利用野外露头、岩心和扫描电镜等资料,在分析沁水盆地南部上古生界煤岩储层天然裂缝类型和发育特征的基础上,对裂缝有效性及其主控因素开展研究,并结合单井生产动态资料,探讨了裂缝有效性对煤层气开发的影响。结果表明:沁水盆地南部煤岩储层主要发育割理和构造裂缝,其中割理包括面割理和端割理,构造裂缝包括剪切裂缝和张性裂缝。受多种地质因素影响,不同类型裂缝的有效性存在明显差异。割理形成于煤化作用阶段,多被方解石和粘土矿物等全充填或半充填,整体上其裂缝有效性较差。构造裂缝多未被矿物充填,其有效性主要受控于裂缝规模、倾角、储层埋深及与现今地应力最大主应力方向夹角。构造裂缝开度大、延伸较远,裂缝有效性好;高角度构造裂缝有效性好于斜交缝;受地应力状态变化影响,随储层埋深的增加,裂缝有效性依次表现为较差、较好、较差;NE-SW向裂缝有效性最好,其次为近EW向和近NS向裂缝,NW-SE向裂缝有效性最差。相比于割理,构造裂缝在规模和裂缝有效性方面均好于前者,可作为煤层主要的渗流和产出通道,对煤层气的开发具...     

沁水盆地南部高阶煤层多分支水平井钻井工艺

沁水盆地南部高阶煤层多分支水平井钻井施工中遇到了以下难题:①井壁稳定性差,容易发生井下复杂事故;②煤层易受污染,储层保护难度大;③岩屑携带不畅,井壁严重失稳;④缺乏先进适用的钻井工具及仪器.为解决上述问题,分析了多分支水平井井眼轨迹及分支结构优化设计、复合造穴、水平井与洞穴井连通、井眼轨迹控制、充气欠平衡钻井等关键技术...     

基于光学显微观测的煤层裂隙发育特征、成因及其意义——以沁水盆地南部3~#煤层为例

基于光学显微观测,分析了沁水盆地南部3#煤层煤岩显微组分与内生裂隙的关系,并对外生裂隙的继承改造进行分类研究。结果表明:内生裂隙成因主要体现在显微组分的力学强度和煤化作用过程中的内张力,均质镜质体由于结构和成分均一,微孔隙发育,显微脆度高,内生裂隙最为发育;根据继承改造的方向差异,将外生裂隙继承改造类型划分为延伸型、剪切型和拓张型,外生裂隙中,张裂隙和剪裂隙发育规模大,裂隙网络发育,对储层渗透率贡献大。裂隙发育特征、类型及其成因研究,有助于认识煤储层裂隙在煤层气富集成藏和勘探开发中的作用。