煤系非常规天然气合采地质基础理论进展及展望
发布时间：2021-11-16 07:46
煤层气、煤系页岩气和煤系致密气在国内外多个盆地中同时赋存,分别实现了勘探开发,但是多层/多种非常规天然气同井筒开发仍未系统实施。实现多气协同开发,将大幅提高地下资源可动用率和开发经济效益。本文系统总结国内外典型盆地煤系气生烃演化、气藏赋存、储层物性和产出机理方面的进展和认识,以期为非常规天然气多气合采提供理论和方法借鉴。主要进展包括:①煤系生烃超压或微裂缝沟通是气体运移、聚集的必要条件;②煤系含气系统呈现箱式封存、连续运聚、动态转化、定向聚散的特点;③岩层组合、应力场、温度场、含气性等静态地质参数决定可采性,单层/多层相渗、储层压力、供液能力等动态参数决定产出效果;④物理实验和数值分析可模拟理想地质条件下的合采干扰因素,储层压力和渗透率是影响排水期和气水同产期渗流的主要因素;⑤合理的排水采气工艺和科学控制采气速度,可适当避免或控制层间和井筒内的干扰。后续研究的核心是"地质+工程"甜点区优选,需要解决的关键问题包括:①叠置多类型气藏在地质演化过程的动态运聚过程,优势储层的形成与界定准则;②煤系内复杂的气水分布关系和流体压力系统,如何保证增产改造措施的有效性和科学监测;③多层合采排采控制制...
【文章来源】：煤炭学报. 2020,45(04)北大核心EICSCD
【文章页数】：13 页
【部分图文】：
过渡相和陆相煤系沉积和多种岩性叠置组合[27]
煤系含气系统在地层垂向上叠置发育,大面积成藏,在美国San Juan,Black Warrior和Powder River盆地,澳大利亚Surat和Bowen盆地,以及国内的鄂尔多斯、四川等盆地均可见致密气、页岩气等非常规天然气富集(图1,表1)[17-26]。表1 国内外典型煤系盆地煤层气地质条件及煤系气赋存特征Table 1 Geological conditions and occurrence characteristics of coalbed methane in typical coal bearing basins at home and abroad 国家 盆地/地区 煤层时代 开采深度/m 镜煤反射率/% 煤系沉积环境 煤层含气量/(m3·t-1) 渗透率/10-15m2 压力梯度/(MPa·hm-1) 煤层气单井日产气/万m3 煤厚/层数 其他气藏类型 San Juan[18-19] K 150～800 0.4～1.2 三角洲体系 8.5～20.0 1～50 0.80～1.36 0.7～5.0 9～30/1～5 致密气、页岩气 美国 Black Warrior[20] C 500～1 200 0.7～1.9 三角洲体系 10～17 1～25 0.88～0.95 0.28～0.33 4～8/5～15 致密气 Appalachian[21] C 400～853 1.1～2.0 三角洲沉积 11～22 1～15 0.86～0.95 0.28～0.30 2～6/5～10 致密气 Powder River E 120～366 0.3～0.4 河流三角洲 0.6～5.0 10～20 0.70～0.97 0.2～0.4 12～30/2～5 致密气 Surat[22] K2—E 150～800 0.3～0.6 河流-湖泊相 3～9 2～10 0.90～1.00 0.21 10～30/5～10 页岩气、致密气 澳大利亚 Bowen[22] P 150～600 0.7～1.0 河流-三角洲 1～15 1～10 0.98 0.15～4.08 2～3/2～6 致密气 加拿大 Alberta[23-24] K 200～800 0.3～0.8 河流-滨岸 2～14 20～30 0.90～1.00 0.25 10～25/5～10 致密气、页岩气 鄂尔多斯盆地东缘[25-26] C—P 400～1 000 0.6～2.2 障壁潟湖、三角洲 6～20 0.1～10.0 0.70～0.90 0.1 1～20/3～10 致密气、页岩气 沁水盆地[25-26] C—P 300～1 500 1.5～4.2 潮坪-障壁砂坝-潟湖 10～35 0.5～1.6 0.76～0.93 0.1～0.5 3.65～18.50 致密气、页岩气 中国 黔西滇东[25-26] P 400～1 200 1.1～2.5 潮坪-潟湖相 4.4～16.0 0.005～0.5 0.66～1.43 0.1～0.5 0.2～3.0/17～73 致密气、页岩气 阜新盆地[25] K 100～1 200 0.3～0.7 河流-沼泽相 8.7～10.6 0.7～6.0 0.55～1.25 0.2～1.5 0.7～20/10～30 致密气 准噶尔盆地南缘[25-26] J 400～1 200 0.4～1.2 冲积扇-扇三角洲-河流-沼泽相 2～15 0.2～20.0 0.51～0.96 0.1～1.5 25～187/3～39 致密气 二连盆地吉尔噶朗图 K 200～900 0.3～0.6 扇三角洲-湖泊沉积 0.4～4.0 <1 0.95～1.05 0.2 60～220/6 —
图2 过渡相和陆相煤系沉积和多种岩性叠置组合[27](2)煤系层系多,内幕封闭,多层次运聚成藏。煤层生成的天然气既可以沿煤层运移,在良好的封闭条件下,在浅部再次吸附[31];也可以在后期抬升过程中,由于储层压力的降低和气体的持续运移扩散,在邻近或上部砂岩中聚集成藏[9]。煤系岩性多样,单一地层一般相对较薄,互层频繁,可以在垂向上构成多套生储盖组合及多重内幕封盖。煤系中同一岩层(煤层、泥页岩层)可兼具源岩、储层和盖层的功能,导致同一组合中天然气既具有自生自储性质,又具有他生他储特征,呈现了多样化的气藏类型[5,8-9]。与此同时,薄互储层一方面可以增大煤层等烃源岩与邻近储层的接触面,利于气体排出并转换为游离气;二是薄互层利于天然裂隙发育,利于形成高渗复合储层[32]。
【参考文献】：
期刊论文
[1]苏拉特盆地煤系气高产地质原因及启示[J]. 秦勇,申建,沈玉林,李耿,范炳恒,姚海鹏. 石油学报. 2019(10)
[2]煤系天然气的资源类型、形成分布与发展前景[J]. 邹才能,杨智,黄士鹏,马锋,孙钦平,李富恒,潘松圻,田文广. 石油勘探与开发. 2019(03)
[3]加快煤层气发展应妥善解决常规能源与非常规能源的矛盾——中国石油煤层气业务发展现状、存在问题与有关建议[J]. 王峰,徐凤银,王凤林. 北京石油管理干部学院学报. 2019(01)
[4]煤系气合采地质技术前缘性探索[J]. 秦勇,吴建光,申建,杨兆彪,沈玉林,张兵. 煤炭学报. 2018(06)
[5]煤系气合采产出数值模拟研究[J]. 李勇,孟尚志,吴鹏,王壮森,于兆林. 煤炭学报. 2018(06)
[6]煤层气和致密气合采产能方程及影响因素[J]. 孟尚志,李勇,吴翔,郭晖,徐延勇. 煤炭学报. 2018(06)
[7]中国煤系气共生成藏作用研究进展[J]. 秦勇. 天然气工业. 2018(04)
[8]中国煤系气成藏特征及勘探对策[J]. 欧阳永林,田文广,孙斌,王勃,祁灵,孙钦平,杨青,董海超. 天然气工业. 2018(03)
[9]鄂尔多斯盆地东缘临兴地区天然气成因类型及气源分析[J]. 郑定业,姜福杰,刘铁树,庞雄奇,陈晓智,邵新荷,李龙龙,呼延钰莹. 地球科学与环境学报. 2018(02)
[10]煤系“三气”单井筒合采可行性分析——基于现场试验井的讨论[J]. 孟尚志,李勇,王建中,顾根堂,王赞惟,徐兴臣. 煤炭学报. 2018(01)
博士论文
[1]沁水盆地南部太原组含煤层气系统及其排采优化[D]. 张政.中国矿业大学 2016
[2]多煤层含气系统识别研究[D]. 袁学旭.中国矿业大学 2014
硕士论文
[1]致密砂岩和煤岩互层气藏渗流规律研究[D]. 邓鹏.西南石油大学 2017
[2]煤系地层游离气成藏机制与模式研究[D]. 于腾飞.山东科技大学 2011
本文编号：3498445
【文章来源】：煤炭学报. 2020,45(04)北大核心EICSCD
【文章页数】：13 页
【部分图文】：
过渡相和陆相煤系沉积和多种岩性叠置组合[27]
煤系含气系统在地层垂向上叠置发育,大面积成藏,在美国San Juan,Black Warrior和Powder River盆地,澳大利亚Surat和Bowen盆地,以及国内的鄂尔多斯、四川等盆地均可见致密气、页岩气等非常规天然气富集(图1,表1)[17-26]。表1 国内外典型煤系盆地煤层气地质条件及煤系气赋存特征Table 1 Geological conditions and occurrence characteristics of coalbed methane in typical coal bearing basins at home and abroad 国家 盆地/地区 煤层时代 开采深度/m 镜煤反射率/% 煤系沉积环境 煤层含气量/(m3·t-1) 渗透率/10-15m2 压力梯度/(MPa·hm-1) 煤层气单井日产气/万m3 煤厚/层数 其他气藏类型 San Juan[18-19] K 150～800 0.4～1.2 三角洲体系 8.5～20.0 1～50 0.80～1.36 0.7～5.0 9～30/1～5 致密气、页岩气 美国 Black Warrior[20] C 500～1 200 0.7～1.9 三角洲体系 10～17 1～25 0.88～0.95 0.28～0.33 4～8/5～15 致密气 Appalachian[21] C 400～853 1.1～2.0 三角洲沉积 11～22 1～15 0.86～0.95 0.28～0.30 2～6/5～10 致密气 Powder River E 120～366 0.3～0.4 河流三角洲 0.6～5.0 10～20 0.70～0.97 0.2～0.4 12～30/2～5 致密气 Surat[22] K2—E 150～800 0.3～0.6 河流-湖泊相 3～9 2～10 0.90～1.00 0.21 10～30/5～10 页岩气、致密气 澳大利亚 Bowen[22] P 150～600 0.7～1.0 河流-三角洲 1～15 1～10 0.98 0.15～4.08 2～3/2～6 致密气 加拿大 Alberta[23-24] K 200～800 0.3～0.8 河流-滨岸 2～14 20～30 0.90～1.00 0.25 10～25/5～10 致密气、页岩气 鄂尔多斯盆地东缘[25-26] C—P 400～1 000 0.6～2.2 障壁潟湖、三角洲 6～20 0.1～10.0 0.70～0.90 0.1 1～20/3～10 致密气、页岩气 沁水盆地[25-26] C—P 300～1 500 1.5～4.2 潮坪-障壁砂坝-潟湖 10～35 0.5～1.6 0.76～0.93 0.1～0.5 3.65～18.50 致密气、页岩气 中国 黔西滇东[25-26] P 400～1 200 1.1～2.5 潮坪-潟湖相 4.4～16.0 0.005～0.5 0.66～1.43 0.1～0.5 0.2～3.0/17～73 致密气、页岩气 阜新盆地[25] K 100～1 200 0.3～0.7 河流-沼泽相 8.7～10.6 0.7～6.0 0.55～1.25 0.2～1.5 0.7～20/10～30 致密气 准噶尔盆地南缘[25-26] J 400～1 200 0.4～1.2 冲积扇-扇三角洲-河流-沼泽相 2～15 0.2～20.0 0.51～0.96 0.1～1.5 25～187/3～39 致密气 二连盆地吉尔噶朗图 K 200～900 0.3～0.6 扇三角洲-湖泊沉积 0.4～4.0 <1 0.95～1.05 0.2 60～220/6 —
图2 过渡相和陆相煤系沉积和多种岩性叠置组合[27](2)煤系层系多,内幕封闭,多层次运聚成藏。煤层生成的天然气既可以沿煤层运移,在良好的封闭条件下,在浅部再次吸附[31];也可以在后期抬升过程中,由于储层压力的降低和气体的持续运移扩散,在邻近或上部砂岩中聚集成藏[9]。煤系岩性多样,单一地层一般相对较薄,互层频繁,可以在垂向上构成多套生储盖组合及多重内幕封盖。煤系中同一岩层(煤层、泥页岩层)可兼具源岩、储层和盖层的功能,导致同一组合中天然气既具有自生自储性质,又具有他生他储特征,呈现了多样化的气藏类型[5,8-9]。与此同时,薄互储层一方面可以增大煤层等烃源岩与邻近储层的接触面,利于气体排出并转换为游离气;二是薄互层利于天然裂隙发育,利于形成高渗复合储层[32]。
【参考文献】：
期刊论文
[1]苏拉特盆地煤系气高产地质原因及启示[J]. 秦勇,申建,沈玉林,李耿,范炳恒,姚海鹏. 石油学报. 2019(10)
[2]煤系天然气的资源类型、形成分布与发展前景[J]. 邹才能,杨智,黄士鹏,马锋,孙钦平,李富恒,潘松圻,田文广. 石油勘探与开发. 2019(03)
[3]加快煤层气发展应妥善解决常规能源与非常规能源的矛盾——中国石油煤层气业务发展现状、存在问题与有关建议[J]. 王峰,徐凤银,王凤林. 北京石油管理干部学院学报. 2019(01)
[4]煤系气合采地质技术前缘性探索[J]. 秦勇,吴建光,申建,杨兆彪,沈玉林,张兵. 煤炭学报. 2018(06)
[5]煤系气合采产出数值模拟研究[J]. 李勇,孟尚志,吴鹏,王壮森,于兆林. 煤炭学报. 2018(06)
[6]煤层气和致密气合采产能方程及影响因素[J]. 孟尚志,李勇,吴翔,郭晖,徐延勇. 煤炭学报. 2018(06)
[7]中国煤系气共生成藏作用研究进展[J]. 秦勇. 天然气工业. 2018(04)
[8]中国煤系气成藏特征及勘探对策[J]. 欧阳永林,田文广,孙斌,王勃,祁灵,孙钦平,杨青,董海超. 天然气工业. 2018(03)
[9]鄂尔多斯盆地东缘临兴地区天然气成因类型及气源分析[J]. 郑定业,姜福杰,刘铁树,庞雄奇,陈晓智,邵新荷,李龙龙,呼延钰莹. 地球科学与环境学报. 2018(02)
[10]煤系“三气”单井筒合采可行性分析——基于现场试验井的讨论[J]. 孟尚志,李勇,王建中,顾根堂,王赞惟,徐兴臣. 煤炭学报. 2018(01)
博士论文
[1]沁水盆地南部太原组含煤层气系统及其排采优化[D]. 张政.中国矿业大学 2016
[2]多煤层含气系统识别研究[D]. 袁学旭.中国矿业大学 2014
硕士论文
[1]致密砂岩和煤岩互层气藏渗流规律研究[D]. 邓鹏.西南石油大学 2017
[2]煤系地层游离气成藏机制与模式研究[D]. 于腾飞.山东科技大学 2011
本文编号：3498445
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