沁水盆地煤层气地质研究进展

综述沁水盆地煤层气地质的相关研究成果.根据研究,沁水盆地煤层气地质特征可以总结为：主要为高—过成熟的热成因气,仅有少量次生生物气;太原组煤层较山西组煤层吸附性强、渗透性好;煤层的含气性在南部相对较好,在西北部最差;煤层一般发育两组裂隙且以吸附孔为主,盆地南部部分裂隙被热液矿物充填;深成变质与燕山期构造热事件叠加所引起的二次生烃是盆地煤层气藏形成的主要气源,沁南富气区的勘探前景较好.关于煤层气成藏动力场的研究,已经实现了多因素耦合的研究方法.煤层气成藏分析相关研究已经对边界和类型作出划分和厘定.     

沁水盆地郑庄煤层气储层裂隙的测井响应特征

煤层气储层的裂隙发育程度与储层的地球物理测井响应特征相关,通过对沁水盆地郑庄区块80余口井测井资料的分析,总结了地质构造作用及裂隙发育对测井特征的影响,认为研究区识别煤层气储层裂隙的敏感参数依次为体积密度（DEN）、深侧向电阻率（RD）、声波时差（AC）、井径（CAL）、自然伽马（GR）、中子孔隙度（CNL）等,通过判断深、中、浅三个电阻率值的差异识别裂隙发育程度,建立了夹矸层RD≥3000 Ω·m、3000Ω·m＞RD≥1000Ω·m、1000Ω·m＞RD≥500Ω·m、RD＜500Ω·m、及CNL＞ 45％等几种类型的测井响应参数,给出了相应的测井响应示例,为建立研究区的裂隙发育展布提供了参考.     

沁水盆地中南部煤层气聚散史模拟研究

利用计算机模拟系统对沁水盆地中南部煤层气的聚散演化史进行了定量模拟研究。结果表明，模拟区煤层气聚散史可分为4个演化阶段，即煤层气聚集作用微弱的第1，2阶段、各种演化作用发育且聚集作用强烈的第3阶段以散失作用为主的第4阶段。区内地史中煤层气聚散演化作用强烈的部位及其聚集相对较强。模拟区南部和北部的中区是煤层气聚集的有利地区。     

沁水盆地郑庄区块构造演化与煤层气成藏

基于沁水盆地郑庄区块的构造发育特征,研究了自二叠纪煤系形成以来该区域构造应力场演化,分析了其对煤层气藏的控制作用,包括构造-埋藏史、后期成藏演化及成藏控制因素.研究表明:郑庄地区主要经历了印支期、燕山期、喜马拉雅早期和喜马拉雅晚期—现代4个期次的构造应力场演化.在构造控制下,二叠纪煤层经历了印支期和燕山中—晚期两次成烃作用,特别是燕山中、晚期煤层生气量巨大,是煤层气的主要成藏期.此后,随着地壳持续抬升剥蚀,煤层埋藏不断变浅,并发育了多组封闭性较好的节理.受南东侧的寺头断层控制,煤层埋深处于600～1 200m,为煤层气成藏以来的最浅埋藏,虽然本区二叠系煤层气的成藏时间较早,但保留的煤层气含量大,煤储层厚度大,且煤层埋藏适中.     

沁水盆地东南部高阶煤孔隙分形特征及意义

为研究有利于煤层气勘探开发的煤储层孔隙结构特征,以沁水盆地东南部寺河矿和赵庄矿的晚古生代高阶煤为研究对象,基于低温氮吸附数据,运用孔隙分形研究方法,揭示高阶煤中综合分形维数与孔径分布、镜质组反射率、兰氏体积与兰氏压力之间的关系。研究表明,沁水盆地南部高阶煤在不同孔径段内的孔隙具有明显的分形特征,煤样综合分形维数分布在2.47~2.97;煤样的综合分形维数与煤镜质组反射率具有正相关性,即煤样孔隙的粗糙度随着镜质组反射率的增高而变得更加粗糙;综合分形维数随着比表面积、总孔容、微孔及过渡孔孔容所占比例增加而增大,而随着中孔孔容所占比例的增加而减小。综合分形维数可以反映高阶煤的煤层气开发状况,即高阶煤中煤的综合分形维数越高,越有利于煤层气的开发。     

沁水盆地海陆过渡相页岩储层微观孔隙特征及含气性特征

为了更加精细地表征沁水盆地海陆过渡相页岩储层物性特征和含气性特征,以沁水盆地Y3井山西组和太原组页岩为研究对象,通过有机地球化学测试、扫描电镜(SEM)、X射线衍射、高压压汞和低温氮吸附等试验,并结合等温吸附试验和含气量测试,对Y3井石炭-二叠系页岩储层物性特征和含气性进行评价,结果表明:(1)页岩有机质类型为Ⅲ型,总...     

沁水盆地煤层气井产出水化学特征与产能关系研究

以沁水盆地枣园区块煤层气井产出水的分析测试数据为依据,利用统计、对比方法,系统研究了煤层气井产出水化学成份特征、类型、成因机理及其与煤层气井产能的关系.根据水化学成份变化规律将产水过程分为3个阶段,即污染成份大量排出阶段、过渡阶段和稳定阶段,分析产出水具有富集碳酸氢根离子、缺少硫酸根离子和钙镁二价阳离子的特征及成因机理.结果表明:在相近的产水量条件下,水的矿化度、碳酸氢根离子浓度越高,煤层气井的气产量越高;当产出水矿化度低于1 000 mg/L、碳酸氢根离子浓度低于600mg/L时,基本不产气.利用煤层气井产出水化学特征的分析成果可以进行煤层气井产能的合理预测.     

沁水盆地高家庄区块高煤阶煤吸附特征及控制因素

基于煤储层对甲烷吸附特征在煤层气勘探开发中的重要性,采用等温吸附试验,对高家庄区块高煤价煤储层吸附特征进行研究,并分析其控制因素。结果表明:高家庄区块主煤储层兰氏体积大于26cm3/g,兰氏压力中等,具有较强的煤层甲烷吸附和储集能力;其中,15#煤储层对甲烷的吸附能力要明显好于山西组3#煤储层,但吸附能力区域差异较大;煤阶和煤岩有机显微组分是研究区煤储层甲烷吸附特征的重要控制因素,水分和灰分在一定程度上降低了煤储层吸附能力。     

沁南煤层气井压裂施工曲线分析

为研究不同类型煤层气井压裂施工曲线所揭示的储层特征和施工情况,对沁水盆地南部郑庄樊庄区块的230口煤层气井的压裂施工曲线进行对比分析,结合油压、排量、砂比的相互影响关系,对压裂施工阶段进行分类。前置液阶段分为阶梯排量型曲线和稳定排量型曲线,携砂液阶段大体分为压力稳定型、压力波动型、压力上升型、压力下降型等4类曲线,顶替液阶段主要为压力上升型曲线。对不同压裂曲线反映出的工程原因和地质内涵进行分析,结合实际排采资料,对不同类型压裂曲线产气效果进行评价,认为稳定型≈下降型波动型≈上升型。     

海陆过渡相煤系页岩气储层微观特征及影响因素——以沁水盆地中东部Y2井为例

为探讨沁水盆地中东部海陆过渡相煤系页岩气储层微观特征及影响因素,采用有机地球化学测试、SEM检测、全岩和黏土矿物X射线衍射分析、高压压汞和低温液氮吸附等试验获取Y2井山西组-太原组泥页岩孔隙微观特征。结果表明：（1）泥页岩中有机质类型为Ⅲ型（腐殖型）,总有机碳（TOC）质量分数较高,平均1.79%,经历了较长热演化史;（2）泥页岩中主要发育粒内孔、粒间孔,有机质孔和微裂隙等,黏土矿物和石英中发育大量粒间孔和粒内孔;（3）SEM图像显示,泥页岩孔裂隙形态分形维数为2.34～2.51,非均质性中等;（4）高压压汞和低温液氮吸附试验表明,中孔为研究区泥页岩主要孔隙,对孔体积和孔比表面积影响较大,中孔孔体积、比表面积与TOC、石英体积分数正相关,与镜质组反射率（Ro）成负相关关系;（5）黏土矿物中伊利石对中孔孔体积和比表面积均有积极影响,高岭石则不利于中孔孔体积和比表面积发育。研究结果可为该地区煤系页岩气资源勘探开发提供指导。     

沁水盆地晋中地区古河道地震资料成像方法研究

沁水盆地晋中地区位于黄土高原东部边缘,复杂山地和黄土塬并存,代表了我国华北地区最为典型的地形地貌。从该地区叠加剖面来看,目的层成像效果和所处的构造位置有很大的关系,古河道部位成像效果差。针对该区资料特点,采用静校正、叠前去噪、振幅恢复与补偿、叠加成像等技术,可提高古河道地区地震资料品质,进一步压缩古河道地震资料成像缺口。     

沁水盆地山西组煤储层含气性及控制因素分析

依据实测资料,在统计分析研究区３号煤层含气性特征的基础之上,对控气地质机理进行了探讨,总体上来看,研究区甲烷含量较高高及甲烷浓度较大,而含气饱和度偏低。在埋深１０００ｍ以浅,向盆地内部方向以及随煤层埋深加大,甲烷含量,甲烷浓度和含气孢和度具有增大趋势,显示出埋探控气以及次级向斜相对富气的特点,这种特征可以起源于地质历史时期中煤层抬升卸压过程所导致的煤层气解吸扩散作用。因此,进一步查明次级构造的发育     

太行山新生代构造隆升的地质学证据--来自沁水盆地沁参1井的磷灰石裂变径迹证据

对采自太行山西侧的沁水盆地沁参1井及邻区12个样品进行了磷灰石裂变径迹分析,结合太行山东侧石家庄－邢台地区9个样品的磷灰石／锆石裂变径迹结果,综合分析表明：太行山在新生代的抬升是不均衡的,前新生代的剥蚀夷平－准平原化后,古近纪初经历了隆升,再到古近纪末的剥蚀夷平,最后到新近纪的快速隆升。现今太行山的主体是新近纪以来隆升的,即23～18 Ma以来,其中快速隆升期为上新世以来,隆升幅度为4000 m,隆升的平均速率为0.18 mm／a。新近纪以来太行山的隆起主要来自于3个因素：①欧亚板块碰撞的远程效力;②热冷却;③构造负荷综合作用。新生代太行山的抬升与其周缘盆地和山脉的演化存在着对应关系,为一个区域性事件。     

太行山新生代构造隆升的地质学证据——来自沁水盆地沁参1井的磷灰石裂变径迹证据

对采自太行山西侧的沁水盆地沁参1井及邻区12个样品进行了磷灰石裂变径迹分析,结合太行山东侧石家庄-邢台地区9个样品的磷灰石/锆石裂变径迹结果,综合分析表明:太行山在新生代的抬升是不均衡的,前新生代的剥蚀夷平-准平原化后,古近纪初经历了隆升,再到古近纪末的剥蚀夷平,最后到新近纪的快速隆升。现今太行山的主体是新近纪以来隆升的,即23~18 Ma以来,其中快速隆升期为上新世以来,隆升幅度为4 000 m,隆升的平均速率为0.18 mm/a。新近纪以来太行山的隆起主要来自于3个因素:1欧亚板块碰撞的远程效力;2热冷却;3构造负荷综合作用。新生代太行山的抬升与其周缘盆地和山脉的演化存在着对应关系,为一个区域性事件。     

沁端区块煤层气井压裂支撑剂优选实验研究

根据沁端区块煤储层特点,进行支撑剂优选研究和煤层气井压裂裂缝导流能力实验研究,对比分析了在不同闭合压力下铺砂质量浓度、支撑剂粒径、支撑剂粒径组合、支撑剂嵌入等因素对煤岩层导流能力的影响,优选出了煤层压裂改造用支撑剂体系。研究结果表明,支撑剂充填层导流能力随闭合压力的增加而降低,支撑剂粒径越大其导流能力越高,在压裂施工条件允许情况下应尽量多使用大粒径的支撑剂;沁端区块宜采用20/40目和16/20目兰州石英砂作为压裂用支撑剂,并确定了体积比为4∶1的支撑剂粒径组合方式;加大铺砂质量浓度能够在一定程度上提高裂缝的导流能力,降低支撑剂嵌入对导流能力的影响。     

煤层气井产出水化学特征及变化规律——以沁水盆地柿庄南区块为例

基于对沁水盆地柿庄南区块煤层气井产出水连续3a按季度采样和水质测试,采用多元统计分析和绘制Piper图、Schoeller图等方法,分析了煤层气井产出水的化学特征及离子变化规律.研究表明:柿庄南区块煤层气井产出水矿化度变化于661~5 572mg/L之间,阳离子以K++Na+为主,Mg2+,Ca2+居次,阴离子以Cl-为主,HCO-3,SO2-4居次.与累积排水量(或排采时间)相关的地下水混合作用是控制煤层气井产出水化学特征变化的主因,随排水量增加,矿化度、K++Na+,Ca2+,Mg2+,NH+4,Cl-含量呈幂函数形式减少,在piper图中各主要离子相对毫克当量基本呈线性变化.煤层气井产出水水型也呈规律性变化,由排采初期的Na-Mg-Cl型,转化为Na-Cl型、Na-HCO3-Cl型,约排采400d或累积排水量达1 200m3后,水型基本稳定为Na-ClHCO3型.由此确定煤层气井产出水反映原始含水层或补给水层水化学特征的基本标准为排采超过400d或排水量大于1 200m3,指出排采400d或排水量达1 200m3后,3#,15#和3#+15#煤层产出水化学离子含量差别不大,15#煤层主要以Mg2+,Cl-和SO2-4含量变化范围小区别于3#和3#+15#煤层.     

沁水盆地构造演化及其对游离气藏的控制作用

应用平衡剖面法和埋藏史分析法,对沁水盆地构造演化特征及游离气成藏条件进行了研究,分析了构造演化对游离气藏的作用,建立了沁水盆地游离气聚集模式图。燕山期,在地壳上升的过程中,先期形成的煤层气通过裂缝游离出来在顶板砂岩的低应力区聚集,富集在褶皱的翼部。到了喜山期,由于应力方向的改变,对先期形成的褶皱进行了轻微的改造,使得先期富集的游离气发生再次运移,聚集的部位发生了一定的改变,但是总体仍然以远离断裂的中高部位为主。     

山西沁水盆地天然气封存箱成藏机理与模式

依据沁水盆地现有勘探资料及研究成果,从构造特征、地下水及天然气分布等方面出发,综合分析盆地内天然气封存箱成藏模式。盆地内水动力条件复杂,地层水可依次划分为补水带、强径流带、弱径流带、交替阻滞带及泄水带5个区带。根据地下水动力条件与地层水矿化度的关系,并结合地层水矿化度的变化趋势与盆地内地层含气量的展布特征,提出了由煤岩、泥岩等致密岩层组成的顶、底板,形成了在盆地内广泛展布的近同心圆状的“饼状”箱体模式。同时,还进一步分析了盆地内致密砂岩气的成藏机理及封闭机理,发现区内“饼状”箱体可分为上、下两层,上层为3^#煤层上部山西组致密砂岩段箱体,下层为3^#煤层与15^#煤层之间的致密砂岩段箱体。上、下封存箱封存机理虽然不同,但自盆地边缘到盆地内部,再到盆地边缘,“饼状”箱体稳定展布。     

沁水盆地西缘寒武系-奥陶系三山子组白云岩碳氧同位素特征及其意义

为了约束山西沁水盆地西缘地区寒武系-奥陶系三山子组白云岩成岩环境以及成因模式,对沁水盆地西缘王家湾剖面三山子组白云岩进行岩石学和碳氧同位素的研究.结果表明:三山子组白云岩晶体形态变化大,包括微粉晶—中晶白云岩,局部粗晶;δ13 C和δ18 O变化幅度大,δ13 C由下到上呈降低趋势,反映1次高级别海退过程.根据岩石学和...