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深部煤层气勘探开发关键实验技术及发展方向 被引量：8
1
作者 闫霞 徐凤银 +11 位作者 熊先钺 王峰 李春虎 张纪远 徐博瑞 成前辉 胡雄 朱学光 梁为 袁朴 冯延青 魏振吉 《煤田地质与勘探》 北大核心 2025年第1期128-141,共14页
【目的】深部煤层气开发具有见气快、单井产量高、资源分布连续稳定等优势,成为天然气增储上产的重要方向,但其勘探开发技术仍面临诸多难题,深部煤层气地质储层特征与工程评价、气水赋存特征与开发机理、生产制度制定和提高采收率方法... 【目的】深部煤层气开发具有见气快、单井产量高、资源分布连续稳定等优势,成为天然气增储上产的重要方向,但其勘探开发技术仍面临诸多难题,深部煤层气地质储层特征与工程评价、气水赋存特征与开发机理、生产制度制定和提高采收率方法等方面的关键实验技术研究薄弱。【进展总结】针对深部煤层和煤层气特点,提出了深部煤层在大尺寸煤样采集、高温高压高应力原位条件、亚纳米−纳米级微孔高精度表征与解吸、含气量准确测定4大方面的挑战,系统分析了深部煤多尺度孔裂隙表征、吸附性和含气性评价、煤岩力学特征及裂缝扩展规律、压后流体赋存−产出开发动态规律等实验技术进展与难点。【展望】针对性提出深部煤层气开发及煤炭原位转化实验的7个发展方向:(1)适用于特低孔、特低渗深部煤层小于2 nm微孔结构的清晰直接观测技术、“微孔大量发育−介孔少−宏孔多”的全孔径多尺度拼接技术及孔裂隙连通结构评价技术;(2)考虑高温高压原位环境下深部煤层润湿性、压裂液侵入、高矿化度影响的原煤等温吸附测试技术;(3)具有高保压率和高保温率、气量可位置追溯的密闭取心装置和原位保压取心技术;(4)高温、高压等多场耦合作用下,基于“纳米科学”的深部煤层微孔气水赋存评价技术和“纳米−微米−毫米”多尺度解吸−扩散−渗流实验技术;(5)适用于深部煤层高应力、低弹性模量、高泊松比特点的原位条件多功能力学实验设备研制及测试技术;(6)适用于提高深部煤层气采收率的储层赋能(微波、激光、电热)、激励增渗改造(电磁脉冲、脉冲超声波、可控冲击波)、注CO_(2)驱替、超临界CO_(2)机械脉动联合等实验技术;(7)适用于深部煤炭原位转化/利用的热解、煤炭地下气化、地热利用、CO_(2)地质封存等实验技术。分析认为,深部煤层气勘探开发的客观需求亟需建立相关实验技术的操作流程标准与规范,以期实现“绿色环保、增渗、促解吸、CO_(2)封存”多重功效,为深部煤层气和深部煤炭的高效开发利用提供重要支持,助力实现“双碳”目标。 展开更多
关键词 深部煤层气 实验 亚纳米−纳米 孔裂隙表征 原位赋存 解吸渗流 含气量测试 提高采收率
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中国深部煤层气研究与勘探开发现状及其发展趋势 被引量：4
2
作者 鞠玮 陶树 +4 位作者 杨兆彪 程家耀 尚海燕 宁卫科 吴春龙 《石油实验地质》 北大核心 2025年第1期9-16,共8页
深部煤层气的资源潜力巨大,是中国非常规天然气未来规模性增储上产的重要领域。为查明中国深部煤层气研究及勘探开发现状,基于中国知网和万方数据知识服务平台,系统检索并分类统计中国深部煤层气论文,以其为基础分析中国深部煤层气研究... 深部煤层气的资源潜力巨大,是中国非常规天然气未来规模性增储上产的重要领域。为查明中国深部煤层气研究及勘探开发现状,基于中国知网和万方数据知识服务平台,系统检索并分类统计中国深部煤层气论文,以其为基础分析中国深部煤层气研究现状,探讨其发展趋势,可为发展深部煤层气适应性勘探开发技术提供借鉴。论文年代分布体现了中国深部煤层气研究和产业发展历程:初期探索阶段(1994—2005年)、缓慢发展阶段(2006—2015年)、稳中求进阶段(2016—2020年)和快速发展阶段(2021年以来)。地质—工程“双甜点”预测是深部煤层气开发地质领域的重点研究内容,在地质、工程参数量化表征的基础上,借助三维地质与地质力学建模,开展深部煤层气勘探开发地质—工程一体化研究是保障效益开发的关键路径。煤储层天然裂缝的产出状态及发育程度显著影响压裂改造效果,压裂前后缝网体系的连通性是决定深部煤层气开发效果的重要指标。深部煤层气开发技术及其适用性是未来需重点探讨的方向之一,深化理论认识、定量刻画地质—工程条件、全方位解析影响因素是决定中国深部煤层气进一步快速发展的基础和关键。鄂尔多斯盆地、准噶尔盆地、四川盆地、塔里木盆地等盆地内部深部—超深部煤层气将是研究和勘探开发重点。 展开更多
关键词 深部煤层气 发展历程 地质—工程一体化 缝网连通性 开发技术
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中国南方煤层气主要地质特点、勘探开发进展及策略 被引量：1
3
作者 郭涛 周亚彤 +2 位作者 金晓波 高小康 彭兴平 《煤田地质与勘探》 北大核心 2025年第3期44-53,共10页
【目的和方法】中国南方多、薄煤层叠置条件下煤层气资源丰富,是我国煤层气勘探开发的重要接替区,近年来煤层气产业取得长足进展,但要实现全面效益开发仍面临诸多挑战。为进一步助推煤层气产业快速发展,总结南方煤层气主要地质特点,梳... 【目的和方法】中国南方多、薄煤层叠置条件下煤层气资源丰富,是我国煤层气勘探开发的重要接替区,近年来煤层气产业取得长足进展,但要实现全面效益开发仍面临诸多挑战。为进一步助推煤层气产业快速发展,总结南方煤层气主要地质特点,梳理勘探开发现状与进展,基于存在问题提出开发对策。【结果】结果表明:南方地区煤层气资源丰富,具有“煤层层数多而薄、累厚大、中−高热演化、高含气,深部高饱和、富含游离气;构造条件与煤体结构复杂”典型特征。勘探开发经历了资源调查与技术借鉴(1989−2009年)、技术探索(2010−2020年)与技术升级及深部煤层气攻关(2021年至今)3个阶段,当前正处于南方深部煤层气地质理论认识提升、适应性有效支撑压裂技术升级优化阶段,有望支撑南方煤层气快速发展。【结论】针对南方煤层气地质特点,提出“加大地震勘探投入,优选构造稳定区,边评价边建产,井组式滚动开发;优化产层组合实施多层大规模压裂合采;优选主力煤层实施水平井分段压裂;加快深部煤层气勘探评价”4项开发建议。发挥多煤层优势、实施有效支撑压裂改造、加快深部煤层气地质评价与选区是南方煤层气走向规模化开发的重要途径。 展开更多
关键词 南方煤层气 多煤层 地质特点 勘探开发 技术策略
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鄂尔多斯盆地延川南煤层气田地质特征及勘探开发关键技术 被引量：1
4
作者 何希鹏 肖翠 +3 位作者 高玉巧 李鑫 郭涛 蔡潇 《煤田地质与勘探》 北大核心 2025年第3期54-71,共18页
【目的】我国煤层气资源丰富,是天然气增储上产的重要接替领域,近年来煤层气勘探开发逐步向深层、薄层拓展,但整体上具有非均质性强、超低渗、地应力高、富集规律复杂等地质特点,面临地质理论不完善、关键技术适应性差、投资回报率低等... 【目的】我国煤层气资源丰富,是天然气增储上产的重要接替领域,近年来煤层气勘探开发逐步向深层、薄层拓展,但整体上具有非均质性强、超低渗、地应力高、富集规律复杂等地质特点,面临地质理论不完善、关键技术适应性差、投资回报率低等挑战,制约了煤层气规模效益开发。【方法】以鄂尔多斯盆地延川南中深部薄煤层勘探开发实践为例,系统分析气田地质特征,总结煤层气富集高产主控因素,建立了地质工程一体化的中深部薄煤层高效勘探开发技术系列。【结果】(1)延川南气田发育谭坪、万宝山两个构造带,不同构造带沉积、煤岩煤质、储层、保存、地应力特征差异较大,但总体上为中深层、欠饱和、低温、低压的热成因优质煤层气藏,生产特征受控于压裂改造效果,常规疏导式压裂气井具有“见气上产慢、单井产能及可采储量低”的生产特征,有效支撑压裂气井具有“上产快、单井产能及可采储量高”的生产特征。(2)动静结合,形成了中深层煤层气“沉积控煤、保存控富、地应力控渗、有效改造控产”的四元耦合富集高产地质认识。(3)建立地质–工程“双甜点”定量化指标评价体系,指导有利区优选;形成了煤多尺度孔缝特征定量表征技术,实现储集空间厘米−毫米−微米−纳米级多尺度定量表征。(4)基于煤层气建模数模一体化关键技术明确了剩余气类型及分布规律,指导剩余气富集区重构井网,提高气田储量动用率、采收率;强化井网与缝网的适配性,建立了不同地质条件下“井网–缝网–产能–效益”一体化开发技术政策。(5)针对煤层厚度薄、构造起伏大等问题,兼顾高效钻完井与压裂、排采需求,形成了薄层水平井导向–压裂–排采一体化成井技术;通过深化煤岩特性认识,开展多轮次攻关实践及迭代优化,形成了“高液量前置拓缝长,变排量稳压控缝高,变粒径支撑不同尺度裂缝”有效支撑压裂优化技术;基于压裂技术进步,排采理念由“缓慢长期”向“优快上产”转变,形成了基于有效支撑压裂的“四段两压三控”优快上产排采制度。(6)形成“节点–区域–中心”的“三级增压”模式,最大限度释放产能。【结论】在研究成果的指导下,气田产量稳中有升,单井产能大幅提升,定向井日产气量由0.1万m^(3)提升至1万m^(3),水平井日产气量由(0.5~0.6)万m^(3)提升至(2.5~6.0)万m^(3),取得较好开发效果,实现效益开发,对于国内同类型深、薄煤层气资源的效益开发具有较好的借鉴意义。 展开更多
关键词 中深部煤层气 薄层煤层气 鄂尔多斯盆地 延川南 富集高产规律 高效勘探开发 技术体系
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中国煤层气商业开发典型案例及启示 被引量：3
5
作者 李勇 熊先钺 +4 位作者 徐立富 徐凤银 张伟祺 谢金峰 李昀 《煤炭科学技术》 北大核心 2025年第3期31-46,共16页
我国煤层气资源具有地域分布广、时域跨度大、品位差异大、地质条件复杂等特征,建立适合差异地质特征的煤层气开发体系能够降低开采难度,推动产业发展。通过系统总结分析30多年来我国煤层气商业开发典型案例,包括潘庄浅部高煤阶、保德... 我国煤层气资源具有地域分布广、时域跨度大、品位差异大、地质条件复杂等特征,建立适合差异地质特征的煤层气开发体系能够降低开采难度,推动产业发展。通过系统总结分析30多年来我国煤层气商业开发典型案例,包括潘庄浅部高煤阶、保德浅部中低煤阶、延川南中深煤层、大宁—吉县深煤层和潘河多薄煤层的地面气井开发,以及两淮、晋城和松藻矿区的井下气体(瓦斯)抽采,取得如下主要认识:潘庄、潘河浅部高煤阶含气量高、渗透率较高、水动力较弱,发育向斜−水文控气模式,形成浅部高煤阶单/多支水平井单层开发模式;针对薄−超薄煤层多层综合含气特征,形成直井多组合立体开发模式。保德中低煤阶含气饱和度高、构造稳定且存在生物气补给,发育正向构造−水文控气模式,形成了浅部中低煤阶大平台丛式井合层开发模式。延川南煤层埋藏相对较深、低孔低渗低压、水动力弱,形成中深煤层有效支撑−精细排采开发模式。大宁—吉县西部煤层埋深大、低孔低渗、游离气含量高、水动力弱,形成了深煤层体积压裂−水平井开发模式。两淮矿区发育松软低透气性高瓦斯煤层群,形成中远距离保护层卸压井上下立体开发技术;晋城矿区发育高透气性高瓦斯原生结构煤,形成中厚硬煤层四区联动井上下立体开发技术;松藻矿区发育松软低渗突出煤层群,形成了近距离三区配套三超前增透开发技术。我国煤层气开发突破了深度极限、厚度下限、单类型气体开发和复杂构造背景局限,形成了中国特色煤层气开发地质理论认识。西北和东北地区中低煤阶煤层气、南方复杂构造区煤层气、大型盆地腹部深−超深煤层气开发潜力仍有待进一步挖掘。我国煤层气开发在不同埋深、煤阶、厚度和构造背景下均实现了显著突破,有望推动和引领全球煤层气产业发展新格局。 展开更多
关键词 深层煤层气 浅层煤层气 瓦斯抽采 薄煤层 体积压裂 富集模式 开发模式
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煤层气多层合采解吸叠加效应分析方法与实践——以黔西小屯井田为例 被引量：1
6
作者 郭晨 吉彦 +8 位作者 赵宸谊 卢玲玲 于鑫航 高俊喆 李猴强 张旭阳 王祥 何红斌 张润涵 《煤田地质与勘探》 北大核心 2025年第1期152-162,共11页
【目的】煤层气多层合采是提高单井产量的重要手段,但开发实践表明煤层气合采效果与控制因素复杂多变,面临产气贡献判识、产气潜力预测、产层组合优化等技术难点。不同煤储层解吸产气的叠加性决定着煤层气合采能否取得高产。【方法】提... 【目的】煤层气多层合采是提高单井产量的重要手段,但开发实践表明煤层气合采效果与控制因素复杂多变,面临产气贡献判识、产气潜力预测、产层组合优化等技术难点。不同煤储层解吸产气的叠加性决定着煤层气合采能否取得高产。【方法】提出解吸次序判断、解吸区间叠加性与解吸阶段匹配性分析、井控可解吸量预测的煤层气合采解吸叠加效应分析方法,并以黔西小屯井田为例开展应用研究。【结果和结论】结果表明,该区煤储层具有吸附能力强、含气饱和度低、临界解吸压力低的特点。煤层气产层可划分为2套解吸系统,上部解吸系统的解吸次序为6上、7、6中与6下煤,下部解吸系统的解吸次序为34、33煤。以生产过程动液面变化为刻度,分析煤层气合采过程中各煤层的解吸历程,发现6上、7、6中、6下煤在45 m的动液面范围内能够同步解吸,33煤与34煤在92 m的范围内能够同步解吸。基于等温吸附曲线揭示各煤层解吸阶段的匹配性,由于临界解吸压力低,各煤层解吸后直接进入敏感解吸阶段,解吸效率高且匹配性好,有利于高产,但存在压降空间不足,排水周期长等弊端,对煤储层改造和排采提出更高要求。井控可解吸量及其时变曲线预测表明,当解吸系统内部所有产层同步解吸时,将迎来解吸高峰,此阶段上部系统井控可解吸量378.09万m3,日均4.20万m3,下部系统井控可解吸量199.11万m3,日均1.08万m3。上下2套解吸系统均显示了良好的解吸叠加效应,分别构成两套有利合采产层组合。该方法可为煤层气合采产气贡献识别、产气潜力预测与产层组合优化提供参考依据。 展开更多
关键词 煤层气合采 解吸叠加 解吸阶段 动液面 产层组合
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深部富游离气煤储层动态供气机理与理论生产模式
7
作者 陈世达 张泰源 +4 位作者 汤达祯 许浩 陶树 李松 唐淑玲 《煤田地质与勘探》 北大核心 2025年第4期58-73,共16页
【目的和方法】吸附气、游离气产出过程及其产出效率的动态配分机制是深部煤层气勘探开发亟待解决的关键科学问题。基于探井取心测试化验数据,系统分析了深部煤层气资源的理论可动性,结合数学/数值模型构建、甲烷碳同位素监测和排采曲... 【目的和方法】吸附气、游离气产出过程及其产出效率的动态配分机制是深部煤层气勘探开发亟待解决的关键科学问题。基于探井取心测试化验数据,系统分析了深部煤层气资源的理论可动性,结合数学/数值模型构建、甲烷碳同位素监测和排采曲线解剖,揭示了排采诱导的储层压降扩展、吸附气解吸扩散、游离气渗流的时空演化过程及其产出效应,提出了深部富游离气煤储层多态甲烷协同供气机制和理论生产模式。【结果和结论】(1)深部煤层气井生产过程中,游离气和吸附气具备“连续-协同”的供气特点和“竞争产出”的配分关系,任意时刻产出气均为二者的混合气,不同赋存态甲烷的动态配分比例取决于不同生产阶段压力传播域内以“降压诱导解吸、压差驱动渗流”为核心的游离气传质效率和吸附气解吸补充效率的叠合。(2)深部煤储层将经历解吸全过程,降至关键解吸节点所需压力降幅较大,初期高储层压力-低解吸效率与后期高解吸效率-低压降空间的矛盾难以调和,压降漏斗内吸附气平均解吸率偏低且供气单元主要集中在高渗改造区,游离气供气半径可持续拓展并始终占据较大产量比重,高密度井组联采或气-水分布的强非均质性会导致吸附气-游离气产出占比发生调整,调整过程取决于供气单元拓展与流体供给能力的动态匹配关系。(3)游离气和吸附气分别具有“骤增-缓降或骤增-骤降-缓降”和“缓增-趋稳-缓降”的生产特征,总体产能存在快速上产、相对稳产和缓慢递减3个主要阶段,排采曲线形态受控于游离气量、原位渗透率、储层改造效果、排采降压制度等因素,部分井在相对稳产阶段存在先骤降后趋稳2个次级阶段。(4)增大改造体积、提高水平段长、寻找富游离气-高孔渗区段是增产核心,探索提高吸附气解吸效率和压降下沉幅度的工艺技术是增加下探深度的关键,兼顾气井生命周期和流体产出效率构建“动态调控排采制度”是产能充分释放的重要前提。(5)以地质-工程一体化原理为指导,合理确定深部不同地质单元煤层气产能目标及其所需井控面积,协同优化钻完井方式、井网密度、压裂参数、配产速率和生产周期,是深部煤层气效益建产的重要攻关方向。 展开更多
关键词 深部煤层气 吸附气 游离气 产出机理 生产模式
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山西武乡南勘探区煤系沉积相测井判识方法
8
作者 金毅 田云晴 +2 位作者 宋慧波 胡斌 于振锋 《煤田地质与勘探》 北大核心 2025年第8期1-16,共16页
【目的】山西沁水盆地武乡南勘探区块石炭–二叠纪含煤地层含有丰富的煤层气资源,需建立基于测井数据的岩性判识标准,揭示测井相与沉积相的响应关系,并构建沉积模式,为该区煤层气勘探提供智能化辨识技术支撑。【方法】采用岩性、沉积相... 【目的】山西沁水盆地武乡南勘探区块石炭–二叠纪含煤地层含有丰富的煤层气资源,需建立基于测井数据的岩性判识标准,揭示测井相与沉积相的响应关系,并构建沉积模式,为该区煤层气勘探提供智能化辨识技术支撑。【方法】采用岩性、沉积相及测井相综合分析方法,系统研究了区块含煤地层山西组、太原组测井沉积相展布特征,综合分析了岩心、录井及测井资料,并提出了多元测井数据结合定量识别岩性方法,采用三维交会图法建立了适应于勘探区的岩性识别模型,结合测井曲线形态特征和岩性组合特点构建了区块的沉积环境模式。【结果和结论】(1)构建了岩性、沉积相与测井相关联的判识模型,将武乡南勘探区块主要含煤地层中常见的12种岩性划分为四大类岩石类型,识别出山西组主要发育箱形、钟形、指形及漏斗形4种测井相,而太原组岩性序列则表现出齿形、箱形–齿形、箱形–钟形和钟形–指形4种典型的形态组合特征。(2)提出了沉积相及微相的组成及展布特征,明确了研究区主要含煤地层的沉积特征,其中山西组为三角洲平原沉积体系且主要发育分流河道、分流间湾和泥炭沼泽3种沉积微相,太原组则以海相碳酸盐岩台地沉积为主并发育浅海、障壁岛、潟湖及潮坪四种沉积相,潮坪进一步划分为砂坪、泥炭坪及混合坪3种沉积微相。(3)建立了山西组及太原组的沉积环境模式及其沉积序列类型,为该区煤层气资源禀赋规律的明晰提供了判识依据。 展开更多
关键词 含煤地层 煤层气 岩性 测井相 沉积相 智能判识
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基于应力-扩散-渗流耦合模型的低渗煤层水力割缝增透效果分析
9
作者 张宏图 周甜 +5 位作者 王登科 李博涛 罗勇 潘荣生 唐家豪 卢卫永 《煤田地质与勘探》 北大核心 2025年第6期156-168,共13页
【目的和方法】为提升瓦斯抽采煤层增透效果,针对白坪矿区煤层松软、渗透率较低、瓦斯赋存条件复杂等特点,考虑有效应力、瓦斯运移、真实气体效应与迂曲度影响,构建基于孔隙−裂隙双重介质假设的煤层应力−扩散−渗流耦合模型,模拟探究不... 【目的和方法】为提升瓦斯抽采煤层增透效果,针对白坪矿区煤层松软、渗透率较低、瓦斯赋存条件复杂等特点,考虑有效应力、瓦斯运移、真实气体效应与迂曲度影响,构建基于孔隙−裂隙双重介质假设的煤层应力−扩散−渗流耦合模型,模拟探究不同钻孔间距及不同瓦斯含量煤层在抽采时瓦斯含量变化规律,开展不同增透措施及煤孔段卸煤量下现场试验,对比水力冲孔、水力割缝与机械扩孔增透效果,优选煤层增透技术。【结果和结论】建立的煤层应力−扩散−渗流耦合模型,可以更精确地描述煤层瓦斯扩散特性及瓦斯流动路径;煤层厚度与瓦斯含量对抽采效果影响显著,煤层越厚、瓦斯含量越高时,瓦斯抽采达标所需钻孔间距越小,在瓦斯含量为≤7、>7~8、>8~9.35 m^(3)/t条件下,若煤层厚度≤1 m,间距应不超过11、9、8 m,厚度为>1~5 m时,应不超过10、9、7 m,厚度为>5~9 m时,应不超过10、8、7 m。现场试验表明,水力冲孔、水力割缝与机械扩孔均可降低甲烷体积分数并提升有效抽采半径,且在抽采初期较为明显,后期变化逐渐趋于平缓;在相同技术条件下,水力割缝技术效果最优,抽采90 d时,煤层甲烷体积分数降低了64.74%,有效抽采半径增加0.35 m。 展开更多
关键词 煤层瓦斯 水力割缝 增透措施 应力–扩散–渗流耦合模型 钻孔布置
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鄂尔多斯盆地临兴区块不同叠置模式深部煤系储层动用策略研究
10
作者 孙立春 刘佳 +4 位作者 李新泽 孙乐 房茂军 李娜 樊伟鹏 《石油实验地质》 北大核心 2025年第4期921-929,共9页
鄂尔多斯盆地临兴区块已进入致密气、煤层气协同开发阶段,致密砂岩与煤层的叠置模式直接影响开发方式。通过对叠置关系的研究,并从临兴区块不同开发方式生产动态出发,进行深部煤系储层动用策略研究。基于致密砂岩与煤层发育沉积特征和... 鄂尔多斯盆地临兴区块已进入致密气、煤层气协同开发阶段,致密砂岩与煤层的叠置模式直接影响开发方式。通过对叠置关系的研究,并从临兴区块不同开发方式生产动态出发,进行深部煤系储层动用策略研究。基于致密砂岩与煤层发育沉积特征和相对位置关系,临兴区块砂煤叠置模式主要包括砂煤互层型和上砂下煤型。对比不同叠置模式下的开发现状,水平井是深层煤层气单独开发时的首选井型,煤层气与致密气两气合采井初期产气能力高于单采煤层直井定向井。进一步建立了以经济效益为优化目标的不同叠置模式下深层煤系储层动用策略优选图版:当煤层丰度小于1.1×10^(8) m^(3)/km^(2)、且致密气层为一类或二类气层时,采用两气合采方式进行开发;当煤层丰度介于(1.1~1.5)×10^(8) m^(3)/km^(2)时,若致密气层不发育,采用水平井单独动用煤层,若致密气层为一类或二类气层时,则采用致密气—煤层气两气合采方式进行开发;当煤层丰度大于1.5×10^(8) m^(3)/km^(2)时,若致密气层不发育或为二类、三类气层,采用水平井单独动用煤,若致密气层为一类气层,则采用致密气、煤层气单独开发方式进行开发。该研究为临兴区块及相似区块等深层煤层气资源两气协同高效开发提供技术支撑。 展开更多
关键词 两气合采 动用策略 煤系储层 叠置类型井距 深层煤层气 临兴区块 鄂尔多斯盆地
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煤层气促解吸剂作用机理研究进展
11
作者 鲁红升 杨阳 +2 位作者 吴洋 严向阳 林波 《日用化学工业(中英文)》 北大核心 2025年第6期687-699,共13页
煤层气作为重要的非常规天然气资源,其高效开发对改善能源结构和减少温室气体排放具有重要意义。文章系统综述了促解吸剂技术在煤层气开发中的研究进展与挑战,重点探讨了物理置换、化学竞争吸附、润湿性调控及热力学协同等多种作用机理... 煤层气作为重要的非常规天然气资源,其高效开发对改善能源结构和减少温室气体排放具有重要意义。文章系统综述了促解吸剂技术在煤层气开发中的研究进展与挑战,重点探讨了物理置换、化学竞争吸附、润湿性调控及热力学协同等多种作用机理。结果表明,物理置换类促解吸剂通过竞争吸附占据煤基质活性位点,增强甲烷解吸效率;表面活性剂等化学药剂通过重构气-液-固界面作用,降低毛细管阻力并优化孔隙流体分布;润湿性调控技术则通过改变煤岩表面亲疏水性,削弱甲烷与煤基质的结合强度。此外,热力学协同机制通过温度、压力与孔隙结构的动态演变,系统提升解吸动力学效率。然而,煤层非均质性、化学剂长期滞留风险及储层条件下工作液对煤岩作用机制不明等问题仍制约促解吸技术发展。未来研究需聚焦多因素耦合模型的构建、智能响应材料的开发及CO_(2)封存与甲烷增采的一体化技术,推动煤层气开发向绿色化、精准化方向转型。 展开更多
关键词 煤层气 解吸机理 促解吸剂 物理置换 竞争吸附 润湿性调控 多因素耦合 绿色开发
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废弃矿井煤层气运移通道空间分布及抽采靶区优选
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作者 刘钦节 杨友兴 +4 位作者 吴犇牛 段敏克 邓卓越 郭臣业 孙强 《煤田地质与勘探》 北大核心 2025年第8期76-86,共11页
【目的和方法】有效运移通道的空间分布及其长期演变特征不仅决定了废弃矿井遗留煤层气的运移路径,同时也是煤层气抽采钻孔靶区优选和抽采效益最大化的重要依据。以重庆松藻煤矿一水平一采区为研究对象,采用理论分析、数值模拟与物理相... 【目的和方法】有效运移通道的空间分布及其长期演变特征不仅决定了废弃矿井遗留煤层气的运移路径,同时也是煤层气抽采钻孔靶区优选和抽采效益最大化的重要依据。以重庆松藻煤矿一水平一采区为研究对象,采用理论分析、数值模拟与物理相似试验相结合的方法,系统研究了倾斜多煤层条件下废弃矿井煤层气有效运移通道的分布规律,并提出了抽采靶区优选方案。【结果和结论】(1)理论计算、数值模拟和物理相似试验获得的K2b、K1、K3b煤层重复开采裂隙带最大高度分别为72.89、76.4和77.3 m,结果高度一致。(2)覆岩应力场演化呈现“拱形卸压–非对称转移–动态平衡”三阶段特征,最终形成“顶板卸压穹窿–侧向应力壳”三维非对称结构。(3)覆岩裂隙发育遵循“采动主导–空间分异–时序累积”的协同演化规律,初始阶段上覆岩层受采动影响快速运移形成基础裂隙网络,中期在重复开采影响下,裂隙叠加扩展,后期受长达10余年的固结恢复,最终形成三维“O”形裂隙圈闭体,进入相对稳定阶段,为煤层气提供了有效运移通道,并在上方厚硬石灰岩阻隔下形成富集区;(4)长期压实后裂隙高度降至67.97 m,呈现走向对称梯形与倾向斜梯形的分异格局,结合煤层气运移规律,建议抽采靶区优选在K3b采空区底板上方6.41~36.70 m的上隅角区域。 展开更多
关键词 废弃矿井 遗留煤层气 运移通道 抽采靶区优选
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地质建模和数值模拟在煤层气微幅构造控藏控产中的实践
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作者 李勇 李军辉 +2 位作者 李永臣 刘光峰 张远 《天然气工业》 北大核心 2025年第3期54-67,共14页
煤层气藏精细描述、地质建模及数值模拟对煤层气开发方案的制定至关重要。为了进一步优化资源储量利用和提高采收效率,加快煤层气田产能建设,以鄂尔多斯盆地东缘煤层气开发超过10年的31.08 km^(2)开发单元为研究对象,结合静态地质资料... 煤层气藏精细描述、地质建模及数值模拟对煤层气开发方案的制定至关重要。为了进一步优化资源储量利用和提高采收效率,加快煤层气田产能建设,以鄂尔多斯盆地东缘煤层气开发超过10年的31.08 km^(2)开发单元为研究对象,结合静态地质资料和动态生产数据,对煤层气进行了三维地质建模和数值模拟,系统揭示了煤储层分布特征,明确了煤层气储量动用情况,提出微幅构造对煤层气剩余资源的开发策略。研究结果表明:(1)将3、4+5、6、7、8和9号共6套煤层划分为12个小层,实现了0.5 m厚度煤层垂向网格控制,有效区分了厚煤层垂向含气量等属性变化;(2)结合地质模型和气井开发效果,提出了正向高部位、正向低部位、平缓斜坡区和负向低部位共4种微幅构造控制的煤层气富集模式,对应不同的产气、产水和井底流压变化曲线;(3)在数值模型基础上进行产气历史拟合,研究区煤层气总体采出程度为14.7%,抽样上述4种微幅构造下的井组(平均6~7口井),其平均采出程度依次为32.5%、6.8%、7.4%和4.9%,显示不同构造区域产气效果差异显著。结论认为:(1)在高剩余煤层气含量区进行井网加密和低效井治理,针对3、6和7号未动用煤层合层开发,是实现该区煤层气持续稳产高产的关键;(2)在未来煤层气勘探开发中,应关注微幅构造约束的不同气井开发表现差异,优选甜点区段,提高煤层气开发经济效益。 展开更多
关键词 鄂尔多斯盆地 煤层气开发 精细描述 地质建模 数值模拟 微幅构造 成藏模式
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鄂尔多斯盆地东缘深部煤层气高效开发实践与认识
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作者 李斌 《钻采工艺》 北大核心 2025年第3期119-126,共8页
在“双碳”目标下,深部煤层气开发对保障我国能源安全意义重大。鄂尔多斯盆地东缘临兴-神府区块深部煤层气资源丰富,开发潜力巨大,但煤层具有低孔低渗、非均质性强等特点,煤层厚度和含气量变化较大,开发面临诸多挑战,如排采不连续、压... 在“双碳”目标下,深部煤层气开发对保障我国能源安全意义重大。鄂尔多斯盆地东缘临兴-神府区块深部煤层气资源丰富,开发潜力巨大,但煤层具有低孔低渗、非均质性强等特点,煤层厚度和含气量变化较大,开发面临诸多挑战,如排采不连续、压裂精细度不足等。文章以鄂尔多斯盆地东缘临兴-神府区块为研究对象,结合区块现场压裂改造实践结果与实验分析资料,对深部煤层高效开发的手段进行梳理,通过开展现场压裂改造实践与实验分析,提出了包括差异化开发策略、压裂工艺优化等系列应对措施,并取得了显著成果,如返排液重复利用技术降低成本,老井筒重复利用技术提高资源利用率。研究明确了地质条件、构造等是产量的主控因素,高排量、合理加砂强度和适度用液强度有利于增产。未来应进一步加强地质研究、优化工艺技术和探索高效排采策略,实现深部煤层气可持续开发,为深部煤层气高效开发提供技术与理论支持。 展开更多
关键词 深部煤层气 临兴-神府区块 高效开发 压裂技术 排采工艺
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延川南深部煤层气开发关键技术与地质工程一体化实践 被引量：5
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作者 陈贞龙 王运海 +4 位作者 刘晓 崔彬 杨松 李鑫 房启龙 《煤田地质与勘探》 北大核心 2025年第1期142-151,共10页
【目的和方法】针对深部煤层气储层非均质性强、开发井网部署模式单一、常规水力压裂适用性较差、传统排采周期过长以及低效井占比大等难题,以国内首个深部煤层气田−延川南煤层气效益开发实践为例,力图通过深部煤层气地质工程一体化技... 【目的和方法】针对深部煤层气储层非均质性强、开发井网部署模式单一、常规水力压裂适用性较差、传统排采周期过长以及低效井占比大等难题,以国内首个深部煤层气田−延川南煤层气效益开发实践为例,力图通过深部煤层气地质工程一体化技术的深度融合,形成延川南深部煤层气的高效开发建产模式。【结果和结论】结果表明:(1)延川南深部煤层气田规模化产能建设历经规模建产、技术攻关、创新推广3个开发阶段,形成了“四元耦合”地质工程“双甜点”优选和高效开发地质认识,创立了“有效支撑”压裂理念及储层改造关键配套技术,提出了“四段三稳三控”优快上产排采等针对性技术,平均见气周期由240 d缩短至30 d,单井产量实现大幅提升,定向井单井日产气量达2.0万m3,水平井单井日产气量达6.5万m3。(2)深部煤层气非均质性强、效益开发难度大,产能建设按照“整体部署、分批实施、评建一体、滚动建产”的思路,不断评价调整地质工程“双甜点”区,及时优化开发方案,有效规避低效井成批出现,产能到位率由最初84%提升至100%,经济效益明显提高。(3)立足井位部署−钻完井−储层改造−试气排采−集输处理等气藏全生命周期,遵循地质工程一体化理念,形成了“储量−井网−缝网”相匹配的合理井距,单井动用储量提高30%~50%;建立了“提速+降本”为核心的优快钻完井技术,钻进速度较早期提速34%;提出了“高低压分输+三级增压+站间互通”为内涵的低压集输工艺技术,平台投资降低10.8%、节约用地20%。延川南煤层气田地质工程一体化实践,为深部煤层气产业发展提供了技术支持,具有较好的示范和带动意义。 展开更多
关键词 延川南 深部煤层气 高效开发 有效支撑压裂 地质工程一体化
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深部储层煤层气产出影响因素 被引量：3
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作者 王振至 傅雪海 +2 位作者 潘结南 金毅 王海超 《煤田地质与勘探》 北大核心 2025年第2期84-98,共15页
【目的】深部煤层气产出与浅部存在较大差异,维持储层渗透性或尽可能减小渗透率损失、提高煤层气(CH_(4))解吸效率及准确预测扩散规律是深部煤层气产出面临的重要挑战,亟需通过技术创新和理论研究攻关突破。【方法】对国内外煤储层渗透... 【目的】深部煤层气产出与浅部存在较大差异,维持储层渗透性或尽可能减小渗透率损失、提高煤层气(CH_(4))解吸效率及准确预测扩散规律是深部煤层气产出面临的重要挑战,亟需通过技术创新和理论研究攻关突破。【方法】对国内外煤储层渗透性、煤层气解吸、扩散等基础研究进展进行系统分析,结合深部煤储层排采阶段划分和不同阶段煤层气运移主要形式,总结深部煤层气产出机制及其影响因素。【结果和结论】结果表明:(1)深部煤层气产出划分为快速上产、相对稳产、缓慢递减和低产4个阶段。(2)快速上产和相对稳产阶段,储层压力高,气源以游离气为主,甲烷运移以渗流为主导,其主要影响因素包括煤体结构、孔裂隙发育程度、储层温度、原位地应力、有效应力等。该阶段应尽可能地减少渗透率损失,避免直接压开碎粒煤、糜棱煤占比较大的储层;相对稳产阶段之后储层温度的增渗作用会随着滑脱效应的增强逐渐增大;控压降、慢排采有助于减缓储层渗透率衰减。尽管在低产气阶段原生裂隙及人工裂隙渗透率损失率均接近100%,但不可逆渗透率损失率却远远低于浅部煤储层,昭示着储层二次改造增产的可行性。(3)快速上产至相对稳产阶段,吸附气开始缓慢解吸,扩大解吸范围、保证渗流通道,提高煤层气井产量是重中之重。深部煤储层中吸附气解吸较浅部所需时间长,临界解吸压力难以准确判断,解吸气体运移通道易压缩闭合,解吸范围受限。实验研究时应选用逐级降压解吸方式,可精准预估煤层气开采率;排采过程控制储层压力缓慢降低,可有效提升微孔中吸附气的解吸率。(4)低产气阶段,产气以远井区域解吸气供给为主,甲烷扩散决定煤层气井产量,扩散系数的准确测试和动态模型构建是关键。扩散系数各向异性特征显著,目前CH_(4)扩散模型对煤体结构的各向异性特征很少涉及;构建CH_(4)时变扩散模型,需考虑煤体多尺度孔隙-显微裂隙中扩散模式;结合煤中多尺度孔裂隙精细表征实验与高温高压核磁成像分析技术,可表征不同孔径间CH_(4)密度变化。本次系统的总结和认识,将理论与生产实践相结合,进一步完善深部煤层气开发理论基础。 展开更多
关键词 煤层气 渗透率 解吸 扩散 深部煤储层
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深层煤层(岩)气革命性突破及关键理论与技术 被引量：5
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作者 周立宏 熊先钺 +7 位作者 李勇 刘洪涛 丁蓉 张雷 王峰 王玉斌 李昀 许卫凯 《天然气工业》 北大核心 2025年第5期17-30,共14页
中国能源具有“相对富煤、贫油、少气”的禀赋特征,发展深层煤岩气产业是立足能源禀赋、保障国家能源安全的重要战略举措。为此,基于鄂尔多斯盆地大宁—吉县区块深层煤岩气的战略突破和勘探开发实践,系统梳理了浅层煤层气—深层煤岩气... 中国能源具有“相对富煤、贫油、少气”的禀赋特征,发展深层煤岩气产业是立足能源禀赋、保障国家能源安全的重要战略举措。为此,基于鄂尔多斯盆地大宁—吉县区块深层煤岩气的战略突破和勘探开发实践,系统梳理了浅层煤层气—深层煤岩气产业发展历程,总结了深层煤岩气的成藏理论与关键技术,展望了深层煤岩气的资源潜力和突破的革命意义。研究结果表明:①中国煤层气—煤岩气发展经历了前期探索、技术引进与开发尝试、先导试验与重点攻关、浅层煤层气建产与规模开发、深层煤岩气勘探突破与效益开发5个阶段;②深层煤岩气指以煤作为储集岩且处于煤炭开采经济技术极限深度以下煤层中的天然气,理论认识上突破了浅层煤层气以吸附气为主、含气量存在峰值深度、深部孔缝系统几乎不发育、可压性差、长期缓慢排水降压生产等传统观点,创新构建了深层煤岩气富集成藏理论;③关键技术突破包括地质工程一体化选区评价、“五位一体”井网优化设计、水平井优快钻井、缝网体积改造和全生命周期采气工艺,形成了深层煤岩气勘探开发技术序列,使单井平均最终可采气量(EUR)由5594×10^(4)m^(3)提升至6000×10^(4)m^(3);④中国深层煤岩气在多个盆地广泛发育,形成大面积连续富集区,具备规模化开发潜力。结论认为,深层煤岩气革命的本质是科技革命,突破传统煤层气的认知,通过创新理论和关键技术,实现了煤层气产业由投资拉动向创新驱动转变,并进一步由科技创新向产业创新转变,同时促进了煤向多元化清洁能源转型,引领和推动了全球煤岩气理论突破、技术革新和产业发展。 展开更多
关键词 深层煤岩气 煤层气 成藏机理 关键技术 开发技术 科技创新 煤岩气革命
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国内外深层煤层气勘探开发进展与启示 被引量：7
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作者 张嘉琪 刘曾勤 +3 位作者 申宝剑 赵石虎 陈新军 叶金诚 《石油实验地质》 北大核心 2025年第1期1-8,共8页
2021年以来,我国深层煤层气勘探开发接连取得重大突破,成为天然气增储上产战略接替资源。为进一步支撑我国深层煤层气高质量发展,亟需对国内外主要含煤盆地煤层气资源禀赋与勘探开发现状进行研究。美国、澳大利亚、加拿大煤层气勘探开... 2021年以来,我国深层煤层气勘探开发接连取得重大突破,成为天然气增储上产战略接替资源。为进一步支撑我国深层煤层气高质量发展,亟需对国内外主要含煤盆地煤层气资源禀赋与勘探开发现状进行研究。美国、澳大利亚、加拿大煤层气勘探开发起步早,目前以中低阶浅层煤层气开发为主,煤层埋深浅、渗透率高,主要采用直井开采,单井日产超万立方米;伴随油气战略调整,美国和加拿大不再将煤层气作为勘探重点,澳大利亚则通过探索试验煤系地层合采,煤层气产量跃居全球首位。我国以中高阶深层煤层气开发为主,煤层具有埋深差异大、渗透率低的特征。目前鄂尔多斯盆地成为最大深层煤层气生产基地,大宁—吉县、大牛地等气田多口水平井日产气量超十万立方米;四川盆地深层煤层气勘探取得了积极进展,准噶尔盆地也具备深层煤层气勘探的潜力。国内外煤层气勘探开发经验表明,富集规律认识的突破、工程技术的进步、一体化管理模式的运行及产业扶持政策的出台是煤层气产业快速发展的重要因素;加大不同类型深层煤层气勘探力度、加强理论技术攻关、加快标准体系建设、加大产业扶持政策支持力度,有助于我国深层煤层气高质量勘探和高效开发。 展开更多
关键词 勘探开发 富集规律 产业政策 深层煤层气 中国 美国 澳大利亚 加拿大
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深部煤层(岩)气渗吸置换开发机理及其实践意义 被引量：1
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作者 周立宏 闫霞 +9 位作者 刘洪涛 熊先钺 王峰 李曙光 张纪远 刘川庆 胡雄 袁朴 马千理 朱学光 《煤炭学报》 北大核心 2025年第7期3534-3551,共18页
鄂尔多斯盆地东缘深部煤层气(又称煤岩气)先导试验水平井吉深6-7平01井首试大规模水力压裂,实现了重大突破,带动了全国深部煤层气勘探开发,已成为非常规天然气增储上产重要领域,但水力压裂除增强渗流能力外,其对甲烷产出作用机理尚未理... 鄂尔多斯盆地东缘深部煤层气(又称煤岩气)先导试验水平井吉深6-7平01井首试大规模水力压裂,实现了重大突破,带动了全国深部煤层气勘探开发,已成为非常规天然气增储上产重要领域,但水力压裂除增强渗流能力外,其对甲烷产出作用机理尚未理清,现场试验代价高且存在一定盲目性,制约了深部煤层气技术攻关方向和高效开发。通过物理试验与理论模拟相结合方法,开展了深部煤润湿性特征与界面分子作用机制分析,采用在线核磁共振扫描、真实深煤大分子建模、水相侵入驱替分子动力学模拟、不同含水条件煤岩等温吸附、不同矿化度条件渗吸试验、扫描电镜等手段,揭示了深部煤层气压裂改造背后的“压驱-渗吸-置换”作用机理,证实在大规模水力压裂过程中已发生气水渗吸置换、吸附态甲烷转为新的游离气产出的客观事实,促成了深部煤层气井初期“游离气为主”高产现象。即大规模压裂除了煤层增渗作用之外,更重要的是相当一部分吸附气通过气水“渗吸-置换”转为“新的游离气”,与原始游离气一起,共同被驱替出来。研究结果表明:基于矿物分析、高温高压润湿性试验及深煤真实大分子建模测试,深部煤岩因亲水性黏土矿物充填及含氧官能团的存在,呈现宏观整体亲水、微观局部强亲水特性;基于等温吸附试验与高温高压在线核磁共振扫描试验,压裂液能够显著削弱甲烷与煤分子间作用力,含水率每增加1%,最大吸附量平均降低1.82 m3/t;在液气压差为5 MPa的条件下,压裂液即可侵入岩心驱替出70.84%的游离气,并通过竞争吸附置换出10.42%的吸附气,推测高压差条件下置换和驱替率将更高;基于分子动力学模拟,在高压差驱动下,压裂液侵入纳米孔隙产生活塞式驱替效应,促使吸附态甲烷转化为游离态,能够将97.8%的甲烷驱替出纳米孔隙;基于不同尺寸毛管力试验分析发现,当煤基质孔径小于5 nm后,气液毛管力呈现陡增趋势,在原位和压后增压条件下,2 nm的强亲水(润湿角30°)和弱亲水(润湿角70°)孔隙中的毛管力可分别超过40.1和15.8 MPa,形成强烈的渗吸驱动力;基于矿化度分析与渗吸试验,因压裂液和地层水间的高矿化度差异,形成化学势梯度导致的渗透压作用可进一步强化渗吸作用,渗吸量提升46.4%以上;基于不同尺寸煤岩解吸试验,煤岩越碎,越容易解吸,煤岩尺寸由1.3 cm增加到5.0 cm时,解吸到达平衡时间延长14倍以上,吨煤累产气量下降了15.6%;基于试验和模拟结果,揭示了深部煤层气大规模压裂过程中压驱-渗吸-置换机理,耦合了“造(延伸)缝-增渗、增大接触面积、连通微孔、自发渗吸+置换、加压渗吸+置换、高压驱替”等多种促产出作用,明确了深部煤层气井产气贡献4个来源及阶段主力贡献,并依此提出了构建“密织缝网+增强连通性”压裂工艺、差异化焖井以强化渗吸置换作用效能、适时注润湿反转剂以调控减缓水锁效应、控压延长高压排采期等4项生产策略,同时明确了下一步3大攻关方向。研究成果可为深部煤层气井压裂改造技术攻关、排采制度优化和提高单井产量提供重要科学理论依据。 展开更多
关键词 深部煤层气 煤岩气 压驱 渗吸 置换 水力压裂 开发机理
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鄂尔多斯盆地石炭纪—二叠纪煤系全油气系统天然气成藏特征与有序分布模式 被引量：1
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作者 丁蓉 庞雄奇 +7 位作者 贾承造 熊先钺 邓泽 田文广 蒲庭玉 王飞宇 林浩 陈雨萱 《石油与天然气地质》 北大核心 2025年第4期1333-1348,共16页
自2021年以来,鄂尔多斯盆地石炭纪—二叠纪(C—P)煤系深层煤层气勘探取得重大突破并展示出广阔发展前景,其与盆地C—P多层系致密气和其他类型天然气的成因联系及共采潜力受到广泛关注。基于全油气系统理论及其定量评价方法,对盆地内已... 自2021年以来,鄂尔多斯盆地石炭纪—二叠纪(C—P)煤系深层煤层气勘探取得重大突破并展示出广阔发展前景,其与盆地C—P多层系致密气和其他类型天然气的成因联系及共采潜力受到广泛关注。基于全油气系统理论及其定量评价方法,对盆地内已发现的各类天然气藏的成因机制和关联性进行了分析,并在此基础上建立了煤系全油气系统天然气成藏与有序分布模式,结果表明:(1)C—P煤系全油气系统边界范围涉及整个盆地。全油气系统内,自浅而深分别存在浮力成藏下限、油气成藏底限和源岩供烃底限3个动力边界。(2)在地表与上述3个动力边界之间分别形成了自由、局限和束缚3个动力场。(3)全油气系统在演化过程中,源岩排出烃在中-浅层自由动力场运聚受浮力作用主导,进入圈闭构造高孔-高渗储层形成煤成常规气藏;源岩排出烃在中-深层局限动力场的运聚受源-储间毛细管力差作用主导,就近进入低孔-低渗储层形成煤成致密气藏;源岩滞留原始烃在束缚动力场的运聚受吸附作用等动力主导,源-储一体形成煤层气藏。(4)整体自下而上形成的天然气藏呈现出“煤层气—煤成致密气—煤成常规气”的有序分布模式。(5)盆地东部中-浅层因整体抬升和构造裂缝发育,煤成常规气勘探受限,中-深层煤成致密气和煤层气分布面积广、目的层厚度大、富气类型多、资源潜力巨大,是持续勘探的重点方向。 展开更多
关键词 化石能源 全油气系统 煤层气 煤系气 天然气藏 石炭纪—二叠纪(C—P)煤系 鄂尔多斯盆地
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