中国煤系“三气”成藏特征及共采可能性

煤系地层中的非常规天然气资源是非常规天然气的主要组成部分。目前,对煤系地层煤层气、页岩气、致密砂岩气等非常规天然气资源的认识还较薄弱,资源勘探开发程度也都比较低。根据气藏合层开采经验,把煤系地层视作一个整体,综合勘探开发煤系煤层气、页岩气、致密砂岩气不仅可以减少勘探开发成本,增大非常规天然气总储量和技术可采资源量,还可以提高气井使用效率和单井利润。将煤系地层中的煤层气、页岩气、致密砂岩气称为"煤系三气",从煤系地层岩性分布特征、煤系气体成藏机理、不同类型含气储层特征和开采特征等方面分析煤系"三气"共采可能性及共采急需解决的难点。     

六盘水煤田上二叠统煤系气成藏特征及共探共采方向

六盘水煤田上二叠统含煤地层中煤层、页岩、砂岩叠置频繁,统筹勘探不同储层中的天然气有助于减少资源浪费,提高开发效益。通过对煤系气储层岩相、厚度、源岩地化、储层物性及空间赋存规律的研究,分析了六盘水煤田煤层气、煤系页岩气和煤系致密气成藏潜力,讨论了煤系气的空间叠置关系和勘探前景。结果显示:区内晚二叠世煤层煤种齐全,厚度较大,变质程度普遍偏高,含气显示优越;页岩和砂岩累计厚度大,有机地球化学和储集物性参数良好;不同岩性的区域和层位分布差异较大,组合类型多样,空间配置关系有利于发育垂向多套天然气藏。煤系页岩气最有利勘探层位为龙潭组下段,煤层气和煤系致密气最有利层位为汪家寨组和龙潭组上段;以此为基础,总结提炼出"源储一体型"独立煤系页岩气藏、"源储紧邻型"煤系"三气"组合气藏、"下生上储型"煤系"两气"组合气藏共3种气藏类型。初步认为晴隆向斜深部为煤系页岩气优先勘探区,青山向斜深部适合煤层气和煤系页岩气共探共采,盘关向斜和格目底向斜深部适合煤层气和煤系致密砂岩气共探共采。     

两淮煤田煤系天然气勘探开发研究进展

为进一步开发安徽两淮煤田天然气,基于近年来煤系天然气的研究成果,系统总结了两淮煤田煤系天然气主要的成藏地质条件,结合潘气-1井最新钻探成果,深入剖析了石炭-二叠系煤层气、页岩气和致密砂岩气的垂向展布特征,并进一步提出了两淮煤田煤系天然气勘探开发方向。结果表明:两淮煤田煤系天然气资源潜力大,主要层位泥页岩有机质丰度高,热演化进入成熟阶段,孔裂隙系统发育一般,垂向上发育了多套稳定沉积的煤系"三气"共生组合形式。在此基础上,指出了两淮煤田下一步工作重点应立足于多种天然气资源共探共采系统开展工作,同时建立煤炭与煤系天然气勘查开发过程中各种技术规范和标准,促进煤炭与煤系天然气协同开发。     

两淮煤田煤系非常规天然气的系统研究及其意义

煤系地层中富有机质泥页岩、砂岩与煤层频繁交互出现,煤系页岩气、致密砂岩气和煤层气等非常规天然气广泛分布,进行多气联合勘探开发具有显著的经济和社会效益。针对煤系非常规天然气的特殊性和复杂性,以两淮煤田为研究对象,以煤系非常规天然气系统研究为出发点,在系统分析煤层气、页岩气研究现状的基础上,提出了两淮煤田煤系非常规天然气系统研究的主要方向,为两淮煤田煤系非常规天然气综合勘探与开发提供基础理论指导。     

鄂尔多斯盆地上古生界煤系非常规天然气赋存特征

基于天然气赋存特征与勘探开发存在密切关系,为了鄂尔多斯盆地非常规天然气高效开发提供理论支持,通过对U-1井上古生界沉积演化史、有机质热演化史、烃源岩条件、储层类型、储层物性条件及含气性综合分析的方法,探讨了U-1井含煤地层非常规天然气的赋存特征。结果表明,研究区上古生界含煤地层主要发育潮坪-三角洲沉积,盆地持续沉降形成气藏,源内、近源成藏组合构建垂向多套天然气成藏。研究区发育页岩-砂岩-页岩、页岩-煤-页岩和页岩-煤-砂岩-页岩三种赋存模式,其中页岩-煤-页岩模式总含气量较高,适合煤层气开采;页岩-煤-砂岩-页岩模式次之,适合煤层气、致密砂岩气和页岩气综合开采;页岩-煤-页岩模式适合致密砂岩气藏开采。     

苏南地区二叠系非常规气综合地质优选及远景分析

以苏南地区二叠系龙潭组极其上下组合地层为研究对象,分析区域煤层气、页岩气及致密砂岩气资源分布特点;分析成藏基础地质条件,建立复合气藏聚集模式。并依据地层组合的分布特征和生烃源岩的资源潜力等条件,初步优选成藏有利区域。研究认为:苏南地区生烃源岩广泛发育,其中的煤系烃源岩煤层气潜力较大,暗色泥页岩厚度大、分布连续、有机质含量高、成熟度适中,母质类型较好,形成区域上良好的生气源岩。上覆砂岩层连续且厚度较大,成为良好的储气层,三者形成复合气藏,并将气藏聚集模式分为三类。常州、江阴、张家港一带,镇江、宜兴局部地区及苏州东山地区下含煤段定为非常规气资源开发的有利区带。     

“深部煤层气开发与煤系‘三气’共采技术”专题征稿启事

<正>我国陆上埋深1 500~3 000 m的深部煤层气地质资源量约为1 500 m以浅煤层气资源量的两倍,成为规模性发展我国煤层气产业的重要资源依托,同时也是深部煤炭资源开采的重大安全隐患之一。以煤层气、煤系致密砂岩气、煤系页岩气为特点的煤系"三气",一方面提供了极为丰富的天然气资源,另一方面也是煤矿瓦斯     

沁水盆地煤系非常规天然气共生聚集机制

沁水盆地煤系非常规天然气(煤系"三气")资源丰富,研究煤系非常规天然气的共生聚集机制有助于天然气资源的综合利用。依托煤系有机地化与储层物性相关测试数据,分析了煤系非常规天然气的生烃物质基础与储层特征;基于典型钻孔的沉积序列、岩性组合和气测资料,建立了三类煤系非常规天然气共生模式并探讨了其在层序格架内的分布特征;通过成藏过程和成藏动力分析,评估了盆地内煤系非常规天然气的共采前景。研究认为:沁水盆地煤系非常规天然气生烃物质基础雄厚,天然气生成、运聚的宏观动力条件和储层条件时空配置得当,共生成藏条件良好;石炭-二叠系山西组与太原组发育"三气"共生和两种"二元"气藏共生组合,联合勘探开发前景较好,页岩气和致密砂岩气单独开发风险较大。     

淮南潘谢矿区深部煤系烃源岩地球化学特征与成烃潜力

为了查明淮南煤田潘谢矿区深部煤系的烃源岩生烃潜力,在对煤系烃源岩系统采样的基础上,应用总有机碳含量、氯仿沥青"A"、岩石热解、干酪根碳同位素、镜质组反射率等有机地球化学测试方法,结合深部煤炭勘查成果,深入探讨了淮南潘谢矿区深部煤系烃源岩地球化学特征、热演化及生烃组合特征。地球化学测试结果表明:潘谢矿区深部煤系有机质干酪根主要来源于陆生高等植物,类型属于Ⅱ_2-Ⅲ型,局部存在少量的Ⅱ_1型,具有良好的天然气生成潜力;上石盒子组、下石盒子组和山西组泥页岩TOC含量均达到了中等烃源岩标准,氯仿沥青"A"也均达到了好的烃源岩标准,上石盒子组和山西组泥页岩S_1+S_2达到了中等烃源岩标准,下石盒子组泥页岩S_1+S_2达到了好的烃源岩标准,因此泥页岩有机质丰度各项指标均达到了中等或者好的烃源岩标准,加上煤层总有机碳含量均在60%以上,表明潘谢矿区深部煤系有机质具有较高的原始生烃能力。在潘气1井煤系烃源岩有机地化和气测录井特征分析的基础上,结合深部煤炭勘查成果,以全区稳定发育的厚层煤层和泥页岩为目标层位,在潘谢矿区深部划分了3套稳定发育的生烃组合。组合1位于上石盒子组上段中-下部,厚40～60 m,是良好的页岩气-煤层气共生气藏;组合2位于下石盒子组上段,厚60～150 m,以煤层气为主,页岩气为辅;组合3位于山西组底部,厚20～35 m,以煤层气为主,页岩气为辅。     

湘中邵阳凹陷煤系气成藏基础及其共生组合特征

在系统收集整理邵阳凹陷煤系矿产勘查与评价资料及样品分析测试结果的基础上,将研究区煤系地层中的非常规天然气作为一个整体进行研究,查明了测水组煤层-煤系页岩-煤系砂岩的展布特征,分析了研究区测水组煤系气成藏的可能性,总结了测水组地层垂向发育的岩相组合特征及其对应的煤系气组合模式,通过典型钻孔分析,确定了煤系气发育的有利层段及其气藏类型。结果显示,研究区测水组主要发育以泥页岩为主的岩相组合和以页岩气-煤层气为主的煤系气藏,泥页岩对邵阳凹陷煤系气成藏起关键作用;但在聚煤中心附近的局部区域内,煤储层是煤系气成藏的关键因素。     

川西地区上三叠统非常规天然气勘探潜力分析

川西地区上三叠统油气勘探经历了曲折复杂的过程,以砂岩地层为主,但砂岩储层表现为薄砂薄储,埋深大,物性差,勘探难度大,效益开发风险大,制约了川西油气勘探进程。川西须家河组主要为砂泥岩互层,泥页岩单层厚度和累计厚度均较大,有机质类型以Ⅲ型为主,有机碳量较高,有机质热演化程度较高,Ro在1.1%~2.3%,处于生烃高峰期,生成的天然气一部分运移到砂岩储层中,形成构造气藏及致密砂岩气藏,大部分天然气以游离和吸附状态存在于泥页岩中,为页岩气藏的形成奠定了基础。分析认为,川西地区须家河组具有致密砂岩气与页岩气共生的特点,致密砂岩气和页岩气的开发手段都以压裂造缝为改造工艺,具有相似性,为川西地区须家河组砂—泥岩一体化勘探提供了条件。研究得出,对川西须家河组非常规气勘探不能“单打一”,应有针对性地对砂岩、泥页岩实行“组合拳”式的综合勘探,从而发现更多的天然气资源。     

叠置含气系统共采兼容性——煤系“三气”及深部煤层气开采中的共性地质问题

以煤层气、致密砂岩气和页岩气共生为特征的煤系"三气"是一类重要的非常规天然气资源,但我国目前尚未实现规模性共采。煤系"三气"地质条件客观存在的六大基本特点,一方面提供了优越的气源及其保存条件,另一方面造成多套流体压力系统叠置共生,共采兼容性问题突出,常规措施难以解决这一技术难题。控制叠置含气系统共采兼容性的核心地质条件在于2个方面:一是流体能量差异影响到含气系统之间的兼容性;二是不同储层力学性质和孔渗条件差异影响到系统内部共采兼容性。研究认为,层序地层格架、流体能量系统和岩石力学性质是影响叠置含气系统兼容性的3个关键地质要素;实现煤系"三气"共探与共采的基础是对相关地质问题的深刻理解,对共生特性及其共采地质动态的深入阐释则是贯穿煤系"三气"共采工艺优化和技术创新的主线。煤系"三气"共采工艺技术优化和创新的途径,需要以充分释放产能为目标,以叠置含气系统共采兼容性为约束条件。为此,叠置含气系统共采兼容性未来探索方向,集中在关键层高分辨识别、地层流体及能量高分辨识别、共采兼容性定量表征、开发地质单元与开发方式4个方面。     

以煤系天然气开发促进中国煤层气发展的对策分析

为了提高中国煤层气勘探开发程度,促进煤层气产业发展,分析了中国煤层气勘探开发现状与面临的问题,提出1 200 m以深煤层蕴藏十分丰富的煤层气资源,且多与致密砂岩气叠合共生,展现了煤系天然气广阔的勘探开发前景。根据煤层气及煤系砂岩气开发特点,对煤层气及煤系砂岩气划分为自生自储型、内生外储型2类气藏模式,提出将煤系的煤层与砂岩互层段,统一作为目的层进行综合评价,在垂向上拓展勘探开发空间,显著增加资源丰度,同时煤层与砂岩立体压裂改造也比单一煤层压裂更能提高储层改造效果,并提出煤系天然气综合勘探开发工作建议。     

煤层气/页岩气开发地质条件及其对比分析

从煤层气、页岩气基本概念入手,系统分析了煤层气/页岩气开发地质条件,主要包括成藏地质条件、赋存环境条件和开发工程力学条件3个方面,进一步对煤层气/页岩气开发地质条件进行了对比分析,揭示了煤层气/页岩气开发地质条件的共性和差异性。煤层气/页岩气赋存于煤层/页岩中的一种自生自储式非常规天然气,其富集成藏主要取决于“生、储、保”基本地质条件是否存在、质量好坏以及相互之间的配合关系。在一定埋藏深度范围内煤层气/页岩气都发生过解吸-扩散-运移,并普遍存在“垂向分带”现象,有机质演化程度越高解吸带深度越小,风化带越深解吸带深度越大,解吸带内煤层气/页岩气富集在一定程度上服从于常规天然气的构造控气规律;原生带内煤层气/页岩气富集却可能更多地受控于煤储层/页岩层的吸附特性。不同赋存环境条件下所形成的煤/页岩储层差异性大,使煤/页岩储层中吸附气和游离气相互转化,导致煤层气/页岩气成藏类型、规模和质量等方面的差异性。影响煤层气开发的主要地质因素有：煤层厚度及其稳定性、含气量大小或煤层气资源丰度、构造及裂隙发育与渗透性和煤层气保存条件等方面;影响页岩气开发的主要地质因素包括页岩厚度、有机质含量、热成熟度、含气量、天然裂缝发育程度和脆性矿物含量等。     

鄂尔多斯盆地西缘煤系非常规气共生组合特征

煤炭资源的多重价值体现在含煤岩系中多种矿产资源的共生组合与共采潜力,除煤层自身之外,煤层气、页岩气、致密砂岩气等煤系非常规天然气（煤系气）共生共存的现象已日趋受到业界的关注。研究这些煤系非常规气的共生组合模式,有助于煤系气的综合勘查和开发。通过对鄂尔多斯盆地西缘煤系非常规气成藏地质条件的研究,以典型钻孔的岩性组合、沉积序列和测试数据分析为例,确定了煤系气的有利层段。结果显示：区内太原组上段、山西组下段,以及延安组一段上部、二段和三段具有煤系非常规气的勘探潜力,如JM107钻孔延安组三段876～897 m处,4煤和4上煤附近,为良好的煤系气层段。据此,建立了3种煤系非常规气共生组合模式,初步探讨了煤系非常规气的共生耦合机制。     

临兴地区非常规天然气合探共采地质条件分析

本文通过对三种非常规天然气资源勘探和开发地质条件的系统分析,结果表明,临兴地区具有煤层气、页岩气和致密砂岩气优越的成藏条件和良好的配置关系。提出了该地区非常规天然气的勘探开发可遵循以下原则: 东部浅层进行太原组煤层气、页岩气以及山西组煤层气的合探共采,西部深层集中进行山西组页岩气、致密砂岩气以及太原组致密砂岩气的合探共采。     

沁水盆地南部致密砂岩和页岩的气测显示与气藏类型

煤系本身及其上覆地层能够形成具有工业开发价值的致密砂岩和页岩气藏,综合勘探这些非常规天然气资源将有助于提高煤层气开发效益。依托17口井的气测录井资料,分析了沁水盆地南部石炭二叠纪煤系及其上覆地层致密砂岩和页岩的气测显示规律,讨论了致密砂岩气与页岩气的赋存方式和勘探前景。结果显示:区内砂岩和页岩的气测显示十分普遍,区域和层位显示差异较大;砂岩气发现几率相对较高,页岩气品位相对较好;下石盒子组具有砂岩气和页岩气的勘探潜力,太原组具有页岩储层厚度品位,山西组具有砂岩储层厚度品位。研究认为,页岩气最有利勘探层位为太原组,砂岩气最有利层位是下石盒子组,山西组也有一定的砂岩气和页岩气勘探潜力。以此为基础,初步划分出独立砂岩气、独立页岩气、煤-页岩-砂岩互层气组合3种气藏类型,认为砂岩气和页岩气有利区主要位于盆地中央地带,总体上沿复向斜轴部呈NNE向展布。其中,沁源区块中—南部、郑庄区块-马必区块-沁南区块结合部、柿庄北区块西北部3个核心区值得关注。