黄陇煤田低阶煤层气控藏要素与高产地质模式

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鄂尔多斯盆西南缘黄陇侏罗纪煤田低阶煤层气勘探开发取得局部突破,但规模性建产仍面临诸多地质问题。鉴于此,本文系统分析了该煤田高渗煤储层发育机理和低阶煤层气控藏要素,建立了高产地质模式,取得如下创新认识:(1)揭示了黄陇煤田低阶煤储层高渗发育机理。基于试井资料,提取构造应力场要素,发现深度600m左右煤储层渗透率最高,对应的侧压系数、水平主应力差、有效应力最低。建立了构造应力与煤储层渗透率的两段式反向耦合(<→D)模型,揭示了该煤田高渗煤储层发育特点及其地质控制机理。(2)揭示了第一次煤化跃变作用(FCJ)对早期煤化阶段煤孔结构及其吸附能力的控制特点。黄陇煤田FCJ位于镜质组随机反射率(Rr)0.60~0.65%之间,对煤吸附性产生了深刻影响。发现FCJ之前煤样朗格缪尔体积及游离烃产率随Rr增大呈减小趋势,主控因素为富惰质组煤的显微组分组成;之后两个参数显著增大,煤化作用影响更为显著,富惰质组特点对吸附性影响明显减弱。研究认为,煤化沥青质产物被镜质组吸附或堵塞镜质组孔隙,这是煤吸附性在FCJ前后突变的根本原因。(3)建立了黄陇煤田低阶煤层气成藏模式。发现煤层气富集区主要集中在黄陵矿区北部、焦坪矿区东部、彬长矿区中南部及永陇矿区中北部,埋深300~800m为煤层气富集最佳层段。根据煤层气稳定同位素组成判识,彬长矿区、永陇矿区和焦坪矿区为生物成因气,黄陵矿区发育次生生物成因气和热成因气两种类型。建立了盆缘缓坡水力封堵-生气二元成藏和多源富集成藏两类成藏模式。第一种类型是低阶煤储层在盆地边缘有利渗透率和水文地质条件作用下,次生生物成因气生成与保存的结果。第二种类型是煤系下伏地层油气资源通过垂向构造裂隙向煤系地层运移,并在煤系地层与煤层气共生成藏。(4)建立了黄陇煤田低阶煤层气高产地质模式。分析勘探开发试验资料,发现该煤田煤储层渗透率越高、水动力条件越弱,煤层气井产量越高,而资源条件差异对气井产能影响较小。直井和多分支水平井对低阶煤层气开发具有较好的适用性,U型井效果不甚显著。结合成藏模式,建立了背斜翼部高位、背斜轴部及向斜富集区三种煤层气高产地质模式。建议在背斜等构造高部位选择直井,在向斜低部位选择多分支水平井,形成两种井型优势互补的低阶煤层气开发技术体系。该论文包括插图114幅,表格29个,参考文献240篇。
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