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。     

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。     

湖南涟源凹陷早石炭世煤系气共生组合与有利层段优选

湖南涟源凹陷早石炭世煤系地层具有煤层-煤系页岩-煤系砂岩垂向上相互叠置、平面上广泛分布的特征,显示出较好的煤系气兼探合采前景,然而目前尚缺乏该区煤系非常规天然气地质特征整体研究。本文以早石炭世测水组为研究对象,基于研究区典型钻孔的岩相组合及物性、含气性等实验分析,讨论了涟源凹陷煤系气共生组合模式及潜在的有利煤系气层段。结果表明：涟源凹陷测水组发育5种岩相组合类型,对应滨外陆棚、障壁-潮坪、障壁-沼泽、潟湖-沼泽和潮坪-沼泽沉积环境,以“单源双储、双源双储、双源三储”3类煤系气共生组合模式为主。基于分级加权法认为测水组下段上部为有利的勘探层段,以煤层为主要烃源岩、砂岩为主要储集层的煤层气-煤系砂岩气组合模式最为有利,集中分布于涟源凹陷中部一带。煤层累计厚度及其含气性对涟源凹陷煤系气藏起关键作用。     

湖南涟源凹陷早石炭世煤系气共生组合特征与有利层段优选

湖南涟源凹陷早石炭世煤系地层具有煤层-煤系页岩-煤系砂岩垂向上相互叠置、平面上广泛分布的特征,显示出较好的煤系气兼探合采前景,然而目前尚缺乏该区煤系非常规天然气地质特征整体研究。本文以早石炭世测水组为研究对象,基于研究区典型钻孔的岩相组合及物性、含气性等实验分析,讨论了涟源凹陷煤系气共生组合模式及潜在的有利煤系气层段。结果表明:涟源凹陷测水组发育5种岩相组合类型,对应滨外陆棚、障壁-潮坪、障壁-沼泽、潟湖-沼泽和潮坪-沼泽沉积环境,以单源双储、双源双储、双源三储3类煤系气共生组合模式为主。基于分级加权法认为测水组下段上部为有利的勘探层段,以煤层为主要烃源岩、砂岩为主要储集层的煤层气-煤系砂岩气组合模式最为有利,集中分布于涟源凹陷中部一带。煤层累计厚度及其含气性对涟源凹陷煤系气藏起关键作用。     

湖南省煤系气成藏基础及其共生组合模式

在系统分析湖南省煤系气钻井资料及样品分析测试结果的基础上,将区域煤系中的非常规天然气作为一个整体进行研究。查明了研究区煤层-煤系页岩-煤系砂岩的展布特征,分析了研究区煤系气成藏的可能性,总结了含煤岩系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:煤系烃源岩有机质类型以Ⅲ型为主,成熟度Ro以高-过成熟阶段为主;煤系储层连通性较好,属低孔低渗型;基于空间叠置关系,将煤系气藏分为"双源双储"型、"单源双储"型、"双源三储"型3类。     

木里煤田侏罗系煤系非常规气共存规律研究

为探索木里煤田煤系气赋存特征,通过含气性、烃源岩有机地化以及储集层物性特征的分析测试,认为煤系气含气量变化较大,以木里组上段含气量最高;总有机碳含量和生烃潜率评价均显示此组煤系烃源岩为优质烃源岩,其中煤为Ⅲ型干酪根,而油页岩、泥岩为Ⅱ2型干酪根,Ro分布在0.74%~1.85%,处于成熟-高成熟度的有利生气阶段;煤储层孔隙度为2.7%~13.7%,渗透率为(0.03~10.6)×10-3μm~2,而页岩及致密砂岩储层孔隙度普遍不高于4.5%,渗透率普遍低于0.1×10~(-3)μm~2。结合典型钻孔分析建立了木里煤田内的3种煤系非常规气共存组合模式。在总结了木里煤田的煤系非常规气的成藏特征基础上,综合分析认为中侏罗统木里组上段以及江仓组是煤系非常规气勘探的重点层段,并进一步提出了勘探开发建议。     

青藏高原北部成煤地质背景及煤系矿产资源特征

为摸清青藏高原北部煤系矿产资源的种类和分布状况,开展了青藏高原北部成煤地质背景和煤系矿产资源特征研究。通过实地调查、典型样品测试及资料综合分析,总结出青藏高原北部主要成煤时代为早石炭世、晚石炭世、晚二叠世、晚三叠世及早中侏罗世,煤系可划分为昆仑山、积石山、唐古拉山、土门-巴青、昌都-芒康等5个赋煤带;主要的煤系矿产有煤炭、煤系气、天然气水合物、煤中锗镓以及煤系石膏、高岭土、优质灰岩等。在成煤环境、煤化作用、构造演化等的共同作用下,尕马羊曲地区形成煤-煤中锗共生矿床;开心岭-乌丽地区形成煤-煤系气-天然气水合物共生能源矿床;唐古拉山地区的巴贡组（T3bg）、那益雄组（P3n）、杂多群（C1zd）、加卖弄群（C2j）均具有形成煤-煤层气-煤系页岩气共生能源矿床的资源潜力。     

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。     

煤系气聚集系统与开发地质研究战略思考

我国煤系天然气(简称"煤系气")"增储上产"空间巨大,国家能源安全战略价值显著,然而目前资源探明率及动用率极低,反差极大。鉴于此,分析了煤系气地质内涵和基本特点,论述了近年来生产实践揭示的重大研究需求,思考了新一轮地质科技攻关战略方向,提出了亟待突破的关键科学技术问题。我国煤系气成藏与开发地质研究近期核心进展体现在3个方面:揭示了煤系气六大基本地质特点,发现了煤系气成藏作用"深度效应",初步建立了煤系气勘查-开发工程一体化地质技术系列。同时,近年来勘探开发实践展示出正反2方面典型实例:煤系气合采井产气量并非随产(储)层组的层数增多、累计厚度增大而增高,"1+n"n乃至1的产气效果较为普遍;某些深部煤层气井长期稳定在较高产气水平,颠覆了深部煤储层产能低、产气量衰减快的传统认知;薄互层煤系具有更高的产气潜力,而我国业界长期对此关注甚少。分析认为,我国煤系气目前开发效果不理想的地质原因在于4个方面:(1)煤系气地质条件特殊性认识尚待深化;(2)业界多年来陷入煤系气的非常规属性思维定势,忽略了其常规地质属性,导致新领域新层系探索力度不足;(3)可形成超大型聚集及大规模生产的薄互层煤系气总体上属于常规天然气,开发潜力巨大;(4)对非常规煤系气地质属性了解相对较多,但对常规煤系气地质条件特殊性仍知之甚少。建议围绕"煤系天然气共生聚集系统与有序开发地质原理"这一主题开展研究:(1)揭示深煤层天然气赋存态与解吸机制,形成深部煤层气优质储层预测理论与技术体系;(2)阐明煤系气聚集过程与成藏效应,形成煤系气开发地质条件预测理论体系,完善煤系气甜点区段优选方法;(3)研究薄互层煤系气成藏特点与优质开发层段地质控制,建立薄互层煤系气聚集与配分理论体系,发展薄互层煤系气甜点区段预测方法;(4)探索煤系气有序开发地质原理与技术基础,形成煤系气高效有序合采技术基础。     

黔北林华多煤层井田煤系气开发目标层段初选

提出了林华井田多煤层区煤系气开发目标层段的初选方法,将林华井田煤系气目标层段初选步骤分为地质、工程2个部分,具体流程为:结合沉积环境,以划分含气系统为基础;并以煤体结构、脆性指数以及围岩力学性质作为工程约束评判指标,最终确定煤系气开发初选目标层段。结果表明:研究区龙潭组属于海陆交互相沉积下的还原沉积,具有煤岩层单层厚度薄,煤系气储层互层频繁的特点;根据煤岩含气性、煤岩组合可划分3种煤系气储层组合模式和4个含气系统;初选结果为:Ⅰa(958～968 m)、Ⅱb(942～955 m)、Ⅱc(910～933 m)、Ⅲd(878～904 m)和Ⅳe(864～876 m)5个层段可作为煤系气共采的优先目标层段。     

鄂尔多斯盆地东缘临兴地区煤系气富集的构造-热作用控制

鄂尔多斯盆地东缘的临兴地区是我国煤系三气勘探开发的重点地区之一,从构造-热作用控制的角度,探讨临兴地区煤系气共生富集规律及其控制因素。受紫金山岩体侵入影响,区域单斜构造格局分划为中央隆起带、环形褶皱带和单斜构造带3个次级构造单元,各次级构造单元构造变形特征差异,决定了煤系气共生组合类型和煤系气富集规律。煤系地温梯度和储层压力梯度由中央隆起带向外逐渐降低,导致煤层气、页岩气等吸附气含气量依次降低,致密砂岩气则呈现出相反趋势。地下水矿化度分布特征表明环形褶皱带内水动力条件最弱,有利于吸附气保存。根据不同次级构造单元内煤系气富集主控因素特征,提出与中央隆起带、环形褶皱带、单斜构造带相对应的"岩浆侵入型→向斜与水力封堵型→缓倾单斜与岩性封堵型"的煤系气富集成藏模式。     

鄂尔多斯盆地东缘临兴区块煤系叠置含气系统及其兼容性

叠置含气系统及其兼容性是煤系多类型非常规天然气合采可行性判识基础。基于临兴区块地层压力、天然气地球化学及生产数据解译,划分了叠置独立含气系统,探讨了含气系统间兼容性。基于地层压力梯度差异认为目标层段至少存在7套独立含气系统;基于产层的天然气甲烷同位素差异,认为太2段、山2~山1段、盒8~盒6段、盒3段等4套层系互不连通;基于天然气生产曲线差异,识别出山西组与石盒子组为2套独立含气系统。综合将研究区自上而下划分为千1~千4段、千5段、盒1~4段、盒5~8段、山1~太1段、太1~太2、本1段及本2段等独立含气系统。提取了地层压力梯度、气层厚度、渗透率及可动水量等影响合采兼容性关键因素,采用最优分割分类方法,指出研究区含气系统兼容性最佳分类数为5~6类,千5段、盒1~4段、盒5~8段等3套叠置含气系统合采兼容性较好。     

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。     

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。     

鄂尔多斯盆地东缘临兴地区煤系气共生成藏特征

随开采技术的不断进步,煤系气共采成为可能,而煤系气共采的前提便是煤系气的共生,所以探讨煤系气共生的问题对共采具有重要意义。通过对鄂尔多斯盆地东缘临兴地区煤系气生储盖特征研究的基础之上,结合岩芯观察及野外地质考察,总结了煤系气的共生组合模式,综合沉积、构造和成岩作用,初步探讨了煤系气共生的成因机制。结果显示:本溪组8+9号和山西组4+5号煤层为主要的烃源岩,暗色泥岩也具有一定的生烃能力;砂岩类型以岩屑砂岩为主,孔隙度平均值6.2%,渗透率平均值0.14×10~(-15)m~2,属于致密砂岩范畴;致密砂岩层、泥页岩层和煤层可以互为盖层;致密砂岩、泥页岩和煤层两两之间的组合模式具有14种,煤系气的共生组合模式具有4种。其中的两种或多种组合,构成了致密砂岩气、页岩气和煤层气的混合共生;沉积作用对煤系气共生的形成具有决定性作用,成岩作用对煤系气的共生具有改造作用。     

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。     

河北省煤系天然气资源及其成藏作用

为摸清河北省煤系天然气资源潜力,揭示其耦合成藏作用,采用等温吸附、TOC含量测试、X衍射、岩石热解、高压压汞、液氮吸附、显微组分镜鉴、脉冲渗透率等试验测试,对源-储地化和物性特征进行研究,结合各赋煤构造区煤系沉积-构造演化史,进行煤系天然气资源评价并揭示其成藏作用。结果显示:河北省煤系天然气资源丰富,煤层气资源量39 015×108m3,页岩气资源量33 447×108m3,致密砂岩气资源量24 000×108m3,石炭二叠系占绝对优势;烃源岩有机质以Ⅲ型为主,成熟度Ro介于0.5%~3.0%,以成熟—过成熟阶段为主;煤对煤系天然气藏起决定作用,富有机质泥页岩起关键作用,泥页岩的厚度优势弥补了有机质"欠缺";煤系储层连通性较好,属低孔低渗型,二次生烃作用是煤系天然气成藏的关键;共生调节机制煤层气表现为层间调节,页岩气为层内调节,砂岩气为协调调节;基于共生调节机制和空间叠置关系,将煤系天然气藏分为"远源"致密砂岩气藏、"自源"页岩气/煤层气藏和"自源+他源"叠合气藏3类,后者包括3种成藏模式。