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四川盆地东南部南川地区煤层气地质特征及富集主控因素

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石油实验地质 2025年第1期47卷 64-76页

作者：何希鹏汪凯明罗薇高玉巧刘娜娜郭涛周亚彤武迪迪中国石化深层煤层气勘探开发重点实验室南京210019 中国石化华东油气分公司南京210019 中国石化华东油气分公司勘探开发研究院南京210019

四川盆地东南部南川地区上二叠统龙潭组深层煤层气勘探取得重要战略突破,展现出该区煤层气良好的勘探潜力。为揭示其富集主控地质因素,利用钻井、岩心、测井及实验分析等资料,从龙潭组煤层分布、煤岩煤质、物性、含气性以及可压裂性特... 详细信息

四川盆地东南部南川地区上二叠统龙潭组深层煤层气勘探取得重要战略突破,展现出该区煤层气良好的勘探潜力。为揭示其富集主控地质因素,利用钻井、岩心、测井及实验分析等资料,从龙潭组煤层分布、煤岩煤质、物性、含气性以及可压裂性特征等方面入手,开展了煤层气地质特征与富集主控地质因素研究。研究表明:(1)龙潭组主力煤层具有分布稳定(厚度2.8~5.7 m)、煤体结构好(主要为原生结构煤)、镜质组含量高(平均含量79.7%)、热演化程度较高(R_(o)平均为1.9%)和灰分产率较低(平均14.3%)的特点,具备形成煤层气藏的基本条件;(2)煤储层为孔隙—裂隙型储层,微孔占比78%,其比表面积占比达99.6%,有利于煤层气的吸附及压裂后渗流;(3)煤层总含气量为14.0~46.7 m^(3)/t,游离气占比为39%~44%,具有“高含气、富含游离气、过饱和”及含气量随埋深增加而增大的特征;(4)研究区地应力适中(35~60 MPa),两向水平应力差异系数小(煤层气富集主控地质因素为沉积环境控制含煤建造、演化程度控制生烃强度、保存条件控制富集程度。

关键词：沉积环境构造作用保存条件富集主控因素深层煤层气龙潭组上二叠统四川盆地

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国内外深层煤层气勘探开发进展与启示

石油实验地质 2025年第1期47卷 1-8页

作者：张嘉琪刘曾勤申宝剑赵石虎陈新军叶金诚页岩油气富集机理与高效开发全国重点实验室北京102206 中国石化页岩油气勘探开发重点实验室北京102206 中国石化石油勘探开发研究院北京102206 中国石化深层煤层气勘探开发重点实验室北京102206

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... 详细信息

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。

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

延川南区块深部煤炭地下气化地质条件评价及有利区优选

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煤田地质与勘探 2025年

作者：李鑫陈贞龙郭涛高小康肖翠金晓波吴财芳王芳芳中国石化华东油气分公司中国石化深部煤层气勘探开发重点实验室中国矿业大学煤层气资源与成藏过程教育部重点实验室中国矿业大学资源与地球科学学院

【目的和方法】煤炭地下气化(UCG)地质条件评价将极大降低其工程风险，科学选址则是UCG工程能否成功的先决条件。为研究延川南区块深部UCG地质条件评价和优选有利区域，对研究区2号煤层的煤岩煤质、煤层赋存、围岩、水文地质、构造等指... 详细信息

【目的和方法】煤炭地下气化(UCG)地质条件评价将极大降低其工程风险，科学选址则是UCG工程能否成功的先决条件。为研究延川南区块深部UCG地质条件评价和优选有利区域，对研究区2号煤层的煤岩煤质、煤层赋存、围岩、水文地质、构造等指标进行量化处理，利用TOPSIS法，对各开发区域进行数学评价和等级划分，最终形成有利区、较有利区以及潜在有利区的综合评价结果。【结果】结果表明：研究区2号煤层属于三角洲平原相沉积环境，大部分属于中煤级煤，焦煤、贫煤和瘦煤均有分布；平均水分和灰分较低，挥发分产率较高，硫分含量则是从低硫煤到高硫煤都有一定发育；煤层厚度较大，稳定性较好，平均夹矸层数和夹矸系数相对较小，煤层结构简单，属于稳定的中厚-厚煤层，煤体结构较完整。2号煤层的顶底板岩性多为泥岩类，围岩综合岩性指数较大，封闭性能好；总体断层分维值中等，断层发育程度简单，开发条件较好；研究区地表水部分发育，水文分维值中等，地下水封闭系数较大。【结论】整体而言，研究区2号煤层的资源条件和地质条件适合进行UCG工程实施。依据构造、埋深、河流和矿井边界等分布特征，结合地勘资料描述，将目的煤层划分为11个开发单元，有利区主要集中在北部，最有利区域是中北部的单元V和Ⅲ，较有利区主要为Ⅰ、Ⅱ、Ⅳ、Ⅵ、Ⅶ、Ⅸ、Ⅹ，区域Ⅷ和Ⅺ为煤炭地下气化开发的潜在有利区。

关键词：煤炭地下气化(UCG) 深部地质条件评价 TOPSIS法有利区优选延川南

延川南深部煤层气开发关键技术与地质工程一体化实践

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煤田地质与勘探 2025年第1期53卷 142-151页

作者：陈贞龙王运海刘晓崔彬杨松李鑫房启龙中国石油化工股份有限公司华东油气分公司江苏南京210019 中国石油化工股份有限公司临汾煤层气分公司山西临汾041000 中国石化深层煤层气勘探开发重点实验室江苏南京210019

【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... 详细信息

【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。

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

基于原子力显微镜的煤岩微观孔隙结构与力学性质研究

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石油实验地质 2025年第1期47卷 173-183页

作者：赵石虎李勇刘雅利王延斌刘曾勤陈刚陈新军页岩油气富集机理与高效开发全国重点实验室北京102206 中国石化页岩油气勘探开发重点实验室北京102206 中国石化深层煤层气勘探开发重点实验室北京102206 中国石化石油勘探开发研究院北京102206 中国矿业大学(北京) 北京100083

煤岩孔隙结构与力学性质是煤层气地质评价的关键参数,反映煤的储集性与可压性。以山西沁水、大同等盆地4块煤样(大同侏罗系煤、镜质体反射率R_(o)=0.91%,古交山西组2号煤、R_(o)=1.34%,古交太原组8号煤、R_(o)=1.70%,翼城山西组2号煤、R... 详细信息

煤岩孔隙结构与力学性质是煤层气地质评价的关键参数,反映煤的储集性与可压性。以山西沁水、大同等盆地4块煤样(大同侏罗系煤、镜质体反射率R_(o)=0.91%,古交山西组2号煤、R_(o)=1.34%,古交太原组8号煤、R_(o)=1.70%,翼城山西组2号煤、R_(o)=1.77%)为研究对象,基于原子力显微镜实验,利用图像分割法与Derjaguin-Muller-Toporov力学模型建立微观孔隙结构与力学性质联合表征技术,明确煤样的微观孔隙结构与力学性质,揭示了物质组成、孔隙结构及热演化程度对微观力学性质的影响。结果表明,煤样的面孔率主要分布于2.72%~4.60%,平均3.58%;总孔表面积为(3.413~5.638)×10^(-2)μm^(2)/μm^(2),总孔容为(0.5~3.9)×10^(-4)μm^(3)/μm^(2),孔径主要分布于10~100 nm,杨氏模量分布于2.24~3.10 GPa,平均2.77 GPa。煤的力学性质受到物质组成、孔隙结构与热演化程度的共同作用,随着水分的减少、挥发分与矿物含量的增加,杨氏模量呈现增大趋势;表面粗糙度、平均孔径、面孔率、比表面积及总孔容增大,杨氏模量表现出减小趋势;随着热演化程度增加,杨氏模量减小。基于原子力显微镜可同步揭示煤岩微观孔隙结构与力学性质,为煤储层储集性与力学研究提供新方法与新思路,对于非常规储层储集性评价及可压性研究具有重要意义。

关键词：表面粗糙度孔径分布杨氏模量原子力显微镜图像分割煤层气

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煤层气有关术语辨析

中国矿业大学学报 2025年第1期54卷 26-33页

作者：傅雪海康俊强陈义林段超超卢杰林张宝鑫中国矿业大学煤层气资源与成藏过程教育部重点实验室江苏徐州221116

在煤层气勘探开发报告、文章及新闻报道中时常出现诸如“煤岩气”“煤层气藏”“含气量临界深度与深部”“含气量高饱和-超饱和”“低、中、高煤阶煤层气”“可燃基煤层瓦斯含量”等不规范词汇.通过查阅相关标准和教材,对上述术语进行... 详细信息

在煤层气勘探开发报告、文章及新闻报道中时常出现诸如“煤岩气”“煤层气藏”“含气量临界深度与深部”“含气量高饱和-超饱和”“低、中、高煤阶煤层气”“可燃基煤层瓦斯含量”等不规范词汇.通过查阅相关标准和教材,对上述术语进行了辨析.认为煤层气是以甲烷为主的烃类气体,不存在“低、中、高煤阶煤层气”;“煤岩气”“煤层瓦斯”实际就是煤层气;煤层气为连续型非常规天然气,没有明显的圈闭,浮力、水动力不起主导作用,不存在真正意义上的气、水界面和遮挡条件,存在富集区或“甜点区”;吸附气含量存在转换深度,含气量不一定存在转换深度;煤储层的深部以地应力临界深度划分较为科学,一是煤储层力学状态发生了改变,二是煤储层压裂裂缝展布方向发生了变化;吸附气饱和度不能代表含气饱和度,浅部低阶煤储层水溶气、游离气占比分别随平衡水分含量、孔隙度增加呈指数形式增大;挥发分和灰分是煤中的原始组分在特定条件下的转化产物,不能称之为挥发分含量和灰分含量,只能称为挥发分产率和灰分产率.研究成果对规范煤层气术语和相态含气量分析均具有指导意义.

关键词：煤层气煤岩气煤层气藏含气饱和度转换深度基准

新疆准噶尔盆地白家海凸起深部煤层气不同赋存态分配规律

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中国矿业大学学报 2025年第1期54卷 127-137页

作者：杨兆彪李存磊郭巧珍王彬刘常青屈怀林梁宇辉王钰强中国矿业大学煤层气资源与成藏过程教育部重点实验室江苏徐州221008 中国石油新疆油田分公司勘探开发研究院新疆克拉玛依834000

深部煤层气与浅部煤层气相比,其最大区别是煤层气赋存态中游离气的增加,游离态甲烷资源量成为了深部煤层气资源增量的重要贡献者.在煤层气不同赋存态分配规律上,低煤阶储层明显有别于中高煤阶储层.本文以新疆油田在准噶尔盆地白家海凸... 详细信息

深部煤层气与浅部煤层气相比,其最大区别是煤层气赋存态中游离气的增加,游离态甲烷资源量成为了深部煤层气资源增量的重要贡献者.在煤层气不同赋存态分配规律上,低煤阶储层明显有别于中高煤阶储层.本文以新疆油田在准噶尔盆地白家海凸起西山窑组实施的最新的深部煤层气评价井为分析基础,基于变温压孔渗试验和变温压平衡水等温吸附试验,结合数学建模,研究了低煤阶储层深部煤层气不同相态的分配规律.采用S-DR模型,考虑甲烷吸附态密度在温压场下的变化,结合变温压等温吸附试验测试数据,构建了白家海凸起吸附态含量预测公式;基于构建的温压控制下的孔隙度预测公式,耦合温压场控制下煤层气相态密度变化,形成了不同赋存含气量预测图版.结果显示:白家海凸起低煤阶煤层气储层由于储渗系统相对较好,含气性存在明显的“3个临界深度”,即吸附气、游离气和总含气量均存在临界深度.吸附气临界深度位于900 m左右,其含量可达到11 m^(3)/t.游离气含量临界深度,位于2500~2600 m,其含量可达到9 m^(3)/t.其中,总含气量临界深度,位于1500 m左右,其含量可达到18 m^(3)/t.在2400 m左右,游离气占比达到50%,之后随埋深增加逐渐增大,在埋深达5000 m时,游离气占比可达到80%.这一结果是深部温压控制下,吸附态密度、游离态密度和孔隙度变化耦合的结果,孔隙度随埋深的逐渐衰减,造成赋存空间的缩小,使得游离气同样存在“临界深度”.白家海凸起煤层气具有“低煤阶、高含气量、高游离气占比和高饱和度”的“一低三高”的富集特征.综合考虑资源规模和资源构成,1500~2600 m是本区域最优开发深度范围,在此范围,总含气量高(15~18 m^(3)/t),游离气占比在40%~55%之间,具有良好的可采潜力.

关键词：低煤阶深部煤层气相态分配准噶尔盆地白家海凸起

深层高阶煤层CO_(2)-ECBM技术研究与应用启示——以沁水盆地晋中地区为例

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石油实验地质 2025年第1期47卷 143-152页

作者：郑永旺崔轶男李鑫肖翠郭涛张登峰中国石化华东油气分公司勘探开发研究院南京210000 中国石化深层煤层气勘探开发重点实验室南京210000 昆明理工大学化学工程学院昆明650500

深层高阶煤层资源潜力大,但具有“强吸附、难解吸”的特点,常规开发方式难以实现效益动用。与化学驱、热力驱等其他提高采收率技术相比,CO_(2)-ECBM(CO_(2)地质封存及强化煤层开采)技术具有节能减排和提高煤层气采收率双重效益。为明确C... 详细信息

深层高阶煤层资源潜力大,但具有“强吸附、难解吸”的特点,常规开发方式难以实现效益动用。与化学驱、热力驱等其他提高采收率技术相比,CO_(2)-ECBM(CO_(2)地质封存及强化煤层开采)技术具有节能减排和提高煤层气采收率双重效益。为明确CO_(2)吸附、解吸特性,论证CO_(2)-ECBM技术提高深层高阶煤层气采收率可行性,助力深层高阶煤层气产能释放,以沁水盆地晋中地区为研究对象,开展深层高阶煤层CO_(2)吸附、解吸特征研究实验。研究结果表明,随着平衡压力的增加,煤层对CH_(4)的吸附量逐渐增加,而受煤层孔裂隙发育特征及CO_(2)特征影响,煤层对CO_(2)的吸附量呈先持续上升再在临界压力附近骤降后大幅上升的特征。深层高阶煤层对CO_(2)的吸附能力约为CH_(4)的2~5倍,超临界CO_(2)在煤层中的吸附能力更强,CO_(2)的敏感解吸压力为CH_(4)的3/4,且吸附于煤层后,CO_(2)呈现出明显的吸附、解吸滞后特征,大比例CO_(2)以吸附封存和残余封存形式滞留在煤层中无法脱附,成为实现大规模封存CO_(2)和替换CH_(4)的有利条件。通过实验结果分析,明确了深层高阶煤层气开展CO_(2)-ECBM具备大幅提高采收率的可行性。矿场应用中,可通过超前注气、加大注入压力等方式提高气藏压力水平,提升竞争吸附效率,同时低敏感解吸压力也表明注入CO_(2)后返排率较高,需考虑CO_(2)循环利用。

关键词：深层煤层气高阶煤 CO_(2)-ECBM 竞争吸附矿场应用启示

超深层碎屑岩有效储层成储机理与油气勘探前景

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地质学报 2025年第2期99卷 631-648页

作者：胡宗全齐育楷张福顺王瀚洲郭景祥王静怡王濡岳中国石化深部地质与资源重点实验室中国石化石油勘探开发研究院

深埋条件下碎屑岩是否发育有效储层是储层地质研究和油气勘探的重要问题。随着勘探实践、地质认识和工程技术的不断发展,传统认识不断被突破,目前油气勘探实践证实在埋藏深度6000～8000 m的超深层仍然发育碎屑岩有效储层。通过对深埋背... 详细信息

深埋条件下碎屑岩是否发育有效储层是储层地质研究和油气勘探的重要问题。随着勘探实践、地质认识和工程技术的不断发展,传统认识不断被突破,目前油气勘探实践证实在埋藏深度6000～8000 m的超深层仍然发育碎屑岩有效储层。通过对深埋背景下碎屑岩储层形成机理的系统调研,结合中西部四大盆地典型深层储层的多尺度观察,明确了沉积作用控制储层原始条件、多种成岩作用控制有效储层的成储机理。结果表明,在深层超深层条件下,碎屑岩高能沉积相带原生孔隙发育条件好、逼近主力烃源岩就近配置、多期油气充注、超压条件、低地温场对成岩演化的抑制作用等有利于碎屑岩保存原生孔隙并形成溶蚀孔隙,晚期构造改造作用有利于形成裂缝并改善孔渗性能,超深层碎屑岩仍具有巨大的勘探潜力。在沉积-成岩-构造三元复合控制下的碎屑岩有利储层发育带是有利的勘探区带。

关键词：超深层碎屑岩油气储层发育机理有利区带

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