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煤岩气:概念、内涵与分类标准

石油勘探与开发 2024年第4期51卷 783-795页

作者：李国欣张水昌何海清何新兴赵喆牛小兵熊先钺赵群郭绪杰侯雨庭张雷梁坤段晓文赵振宇中国石油天然气股份有限公司北京100007 中国石油勘探开发研究院北京100083 中国石油油气和新能源分公司北京100007 中国石油长庆油田公司西安710018 中石油煤层气有限责任公司北京100028 中联煤层气国家工程中心北京100028 中国石油天然气集团有限公司非常规油气重点实验室河北廊坊065007

近年来,准噶尔、鄂尔多斯等盆地深层煤岩储层中的天然气勘探开发取得重大突破。针对目前工业界和学术界对这种新类型非常规天然气表述不一致的现状,在前人研究的基础上定义了“煤岩气”概念,并系统对比剖析其赋存状态、运储形式、差异... 详细信息

近年来,准噶尔、鄂尔多斯等盆地深层煤岩储层中的天然气勘探开发取得重大突破。针对目前工业界和学术界对这种新类型非常规天然气表述不一致的现状,在前人研究的基础上定义了“煤岩气”概念,并系统对比剖析其赋存状态、运储形式、差异聚集和开发规律。在地质上,煤岩气不同于传统意义上的煤层气,具有游离气与吸附气并存、富含游离气,自生自储-微距运移并可有他源的聚集,煤岩割理裂缝发育、游离气差异富集等特点,埋深超过2000m的深层煤岩气具有“高压力、高温度、高含气、高饱和、高游离”的“5高”地质特征;在开发上,与页岩气、致密气特征相似,人工改善储层连通性后,无需排水降压,高势能游离气弹性驱动产出、压降后吸附气解吸接替,可依靠地层自然能量开采,游离气与吸附气连续接力长周期产气。按照埋深、煤阶、压力系数、储量规模、储量丰度和气井产量等,提出了煤岩气的分类标准和资源/储量估算方法。初步估算埋深超过2 000 m的中国煤岩气地质资源量超过30×1012m3,是国家重要的战略资源。提出鄂尔多斯、四川、准噶尔和渤海湾等盆地是煤岩气的规模富集有利区,梳理了技术与管理挑战并指出攻关方向,为中国煤岩气管理与勘探开发奠定理论、评价和生产实践基础。

关键词：煤岩气煤层气吸附气游离气分类标准储量估算方法

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塔里木盆地东北缘吐格尔明背斜和阳北断裂带构造分析

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地质科学 2024年第2期59卷 288-299页

作者：蒋俊缪卫东赵凤全李君袁瑞周慧邓晓睿王珊董才源黄智斌师斌汲雷昌中国石油天然气股份有限公司塔里木油田新疆库尔勒841000 中国石油天然气股份有限公司勘探开发研究院北京100083 科新石油技术服务有限责任公司新疆库尔勒841000

吐格尔明背斜和阳北断裂位于塔里木盆地北缘,南天山山前库车褶皱冲断带的东段,两者均为基底卷入型构造。阳北断裂是一个反转构造,其变形历史可以追溯到侏罗纪—白垩纪的正断层;新生代构造反转,发生了多期冲断变形加速期,分别发生于白垩... 详细信息

吐格尔明背斜和阳北断裂位于塔里木盆地北缘,南天山山前库车褶皱冲断带的东段,两者均为基底卷入型构造。阳北断裂是一个反转构造,其变形历史可以追溯到侏罗纪—白垩纪的正断层;新生代构造反转,发生了多期冲断变形加速期,分别发生于白垩纪末—古近纪初、古近纪末—新近纪初、中新世早期、上新世和第四纪。吐格尔明背斜构造带是阳北断裂中新世早期及以后的冲断作用派生出来的一个次级基底卷入型构造变形带。它由吐格尔明背斜及其南、北两条呈背冲关系的逆冲断层组成。背斜核部元古宇变质岩出露地表;中、新生界直接不整合于变质岩之上,缺失全部古生界,说明研究区可能属于一个长期存在的古生代古隆起。

关键词：侏罗—白垩纪正断层新生代逆冲断层反转构造基底卷入构造元古宇变质岩古隆起吐格尔明背斜阳北断裂库车褶皱冲断带东段塔里木盆地

塔里木盆地库车褶皱冲断带东段依奇克里克背斜的构造特征和形成演化

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地质科学 2024年第5期59卷 1212-1228页

作者：袁瑞李君蒋俊缪卫东黄智斌康晓娟宋煜邓晓睿师斌汲雷昌中国石油天然气股份有限公司塔里木油田公司新疆库尔勒841000 中国石油天然气股份有限公司勘探开发研究院北京100083 中国石油天然气股份有限公司华北油田勘探开发研究院河北任丘062550 科新石油技术服务有限责任公司新疆库尔勒841000

依奇克里克背斜位于塔里木盆地北缘,库车褶皱冲断带北部构造带东段。它是一个基底卷入型开阔直立背斜,是在晚海西期古隆起和印支期库车周缘前陆盆地前渊带背景下形成的一个含油气构造。背斜核部出露的最老地层是白垩系下统,向两翼方向... 详细信息

依奇克里克背斜位于塔里木盆地北缘,库车褶皱冲断带北部构造带东段。它是一个基底卷入型开阔直立背斜,是在晚海西期古隆起和印支期库车周缘前陆盆地前渊带背景下形成的一个含油气构造。背斜核部出露的最老地层是白垩系下统,向两翼方向依次出露古近系、新近系和第四系。钻井资料揭示,之下还有三叠系和侏罗系含煤碎屑岩建造,不整合于石炭系灰岩之上。中新统吉迪克组至更新统西域组是背斜的生长地层,古近系及以下地层是前生长地层。背斜位于库车褶皱冲断带根带,发育厚皮构造;向前锋方向,逐渐演变为薄皮构造。褶皱冲断带的两个主滑脱断层分别发育于侏罗系煤层和吉迪克组膏盐层。作为印度—亚洲碰撞的远程效应,背斜的变形起始于古近纪末—新近纪初,经多个变形加速期,脉式冲断,直至第四纪晚期才最终定型。

关键词：晚新生代构造基底卷入型背斜印度—亚洲碰撞远程效应依奇克里克背斜库车褶皱冲断带塔里木盆地南天山造山带

考虑煤层割理的多分支水平井煤层气开发数值模拟研究

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煤炭学报 2024年第7期49卷 3167-3177页

作者：徐加祥赵洋董丹丹王玫珠杨焦生田丰华辽宁石油化工大学石油天然气工程学院辽宁抚顺113001 中国石油勘探开发研究院非常规研究所北京100083 中石油煤层气有限责任公司勘探开发建设分公司陕西西安710082

开发煤层气的多分支水平井形态多样且在对开发过程中割理的作用认识不清,有必要探究煤层中离散割理分布特征和多分支水平井形态对气井产能的影响。根据煤层中面割理和端割理的发育情况和正交特性,采用随机方法在煤层中分别构建了低密度... 详细信息

开发煤层气的多分支水平井形态多样且在对开发过程中割理的作用认识不清,有必要探究煤层中离散割理分布特征和多分支水平井形态对气井产能的影响。根据煤层中面割理和端割理的发育情况和正交特性,采用随机方法在煤层中分别构建了低密度、中密度和高密度的离散割理系统,并与等长型、纺锤型、交错型和哑铃型4种不同形态的多分支水平井结合,构建出多分支水平井开发煤层气的物理模型。在考虑开发过程中煤层有效应力变化和基质收缩效应的条件下建立了煤层基质和割理系统的应力敏感模型,并采用Langmuir定理计算煤层气的解吸附,建立了一种可压缩煤层气在煤层基质–割理系统–多分支水平井耦合中流动的开发模型,进而研究了多分支水平井形态和割理密度对煤层气开发的影响。结果表明:煤层中的离散割理可以极大地增加多分支水平井在短时间内对煤层的动用范围,但是仅限于与多分支水平井直接联通的割理及周围基质区域,未与多分支水平井联通的部分则需要较长的开发时间,这也是气井在较短的时间获得峰值产量并迅速减产的重要原因;等长型多分支水平井控制的储层范围最大,交错型、哑铃型和纺锤型的控制范围依次减小;在煤层中割理密度相同时,等长型多分支水平井的煤层气峰值日产量和20 a内的累积产量均高于其他3种类型的多分支水平井,可以取得更好的开发效果;增大多分支水平井主次井筒的夹角,等长型多分支水平井开发效果更好,同时纺锤型分支水平井的峰值日产量提高显著;交错型和哑铃型多分支水平井的峰值日产量对分支数量更加敏感,纺锤型多分支水平井的分支数量应不少于8条,而哑铃型多分支井的分支数量不多于6条。

关键词：煤层气多分支水平井煤层割理应力敏感产能分析

煤系氦气富集机理与资源潜力-以鄂尔多斯盆地东缘为例

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煤田地质与勘探 2024年第9期52卷 49-66页

作者：刘祥柏陶士振杨秀春赵群陈燕燕刘自扬裴向兵王龙飞伊伟冯建秋张谭高建荣陶小晚柳庄小雪李超正杨怡青陈悦中国石油勘探开发研究院北京100083 中石油煤层气有限责任公司北京100028

【背景】氦气因其化学性质稳定、导热性能好等优势,被广泛应用于国防、军工、航空、航天等高科技领域,具有不可替代的作用。目前我国氦气主要源于进口,对外依存度高,氦气资源安全问题突出。前人对氦气的研究主要集中在常规天然气,对煤... 详细信息

【背景】氦气因其化学性质稳定、导热性能好等优势,被广泛应用于国防、军工、航空、航天等高科技领域,具有不可替代的作用。目前我国氦气主要源于进口,对外依存度高,氦气资源安全问题突出。前人对氦气的研究主要集中在常规天然气,对煤系氦气的关注较少。【目的和方法】为了明确煤系中氦气资源分布及资源潜力,对鄂尔多斯盆地东缘(鄂东缘)煤系气进行取样分析,系统研究氦气分布规律及其控制因素。并结合沁水盆地煤层气中氦气测试结果,对比这两大盆地煤系中氦气富集机理,深入研究煤系中氦气资源潜力。【结果和结论】结果表明:鄂东缘韩城和大宁–吉县深部煤层气中氦气含量高于中浅部煤层气,其中,韩城深部和中浅部煤层中氦气平均体积分数分别为0.0428%和0.0130%,大宁–吉县深部和中浅部煤层中氦气平均体积分数分别为0.0307%和0.0121%;煤系致密气和深部煤层气中氦气含量相当,其中,韩城和大宁–吉县致密气中氦气平均体积分数分别为0.0467%和0.0355%,但都属于贫氦煤层气;三交北区块煤系气中氦气含量较高,平均0.0930%,近一半的井可以达到富氦煤系气标准。鄂东缘煤系中原位自生氦气极少,主要来源于深部基底岩石、铝土岩和紫金山岩体,氦源岩的分布决定了煤系中氦气的分布。鄂东缘断裂系统是深部氦源和紫金山岩体中氦气的有利运移通道,断裂系统的发育强度和位置是氦气运移、聚集的关键,有效的盖层和封闭的水体环境是氦气保存的必要条件。沁水盆地原位自生氦气较少,成藏后期剧烈构造抬升是煤层氦气散失近90%的主要原因。深部煤层气和煤系致密气中氦气浓度相对较低,但是资源量巨大,应加大煤系氦气资源勘查力度。同时,应加强对贫氦–含氦煤系天然气的提氦技术攻关,有效利用煤系天然气中的低浓度氦气,以保障国家的氦气资源安全。

关键词：煤系气氦气富集机理资源潜力鄂尔多斯盆地沁水盆地

基于U-Net和CNN深度学习求取地质属性建模变差函数参数

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石油地球物理勘探 2024年第4期59卷 692-701页

作者：冯国庆莫海帅吴宝峰西南石油大学石油与天然气工程学院四川成都610500 中国石油大庆油田有限责任公司勘探开发研究院黑龙江大庆163712

在油气藏地质属性建模中,变差函数的求取尤为关键,一般是通过拟合实验变差函数求取变程、方位角、基台值等参数的方式获得,但当研究区内样本点数量过少时,实验变差函数拟合效果较差,从而影响属性建模质量。为了克服传统方法的不足,最大... 详细信息

在油气藏地质属性建模中,变差函数的求取尤为关键,一般是通过拟合实验变差函数求取变程、方位角、基台值等参数的方式获得,但当研究区内样本点数量过少时,实验变差函数拟合效果较差,从而影响属性建模质量。为了克服传统方法的不足,最大限度地利用空间数据,文中提出一种基于U-Net和CNN网络求取变差函数参数的新方法:以孔隙度属性建模为例,首先选用球状模型并利用序贯高斯模拟(SGS)算法模拟生成多组孔隙度模型,以所得孔隙度平面模型抽取的数据点为基准构成样本集;然后采用U-Net进行孔隙度模型重构,保证孔隙度分布的空间相关性;最后利用CNN对样本集进行深度学习,从而建立求取变差函数的模型。实际应用表明,利用所提方法取得的主变程方位角与通过实验变差函数拟合求取的方位角仅相差1.52°,与沉积微相展布方向一致,得到的主次变程与实验变差函数非常契合,证明求取的变差函数结果可靠。同时,该方法简化了地质建模工作流程,减少了求取实验变差函数主观性,降低了研究区内样本点数量的局限性,为变差函数的预测提供了一种新的思路。

关键词：属性建模深度学习模型重构 SGS算法变差函数

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基岩油气成藏特征与中国陆上深层基岩油气勘探方向

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石油勘探与开发 2024年第1期51卷 28-38页

作者：汪泽成江青春王居峰龙国徽程宏岗施亦做孙琦森姜华阿布力米提·依明曹正林徐洋陆加敏黄林军中国石油勘探开发研究院北京100083 中国石油青海油田公司甘肃敦煌736202 中国石油新疆油田公司新疆克拉玛依834000 中国石油大庆油田有限责任公司黑龙江大庆163458

基于全球基岩油气藏数据库和中国基岩油气藏解剖,深入分析基岩油气成藏特征,探讨深层基岩油气成藏的有利条件和勘探方向。研究表明:全球已发现的基岩油气田主要分布在埋深小于4500 m的中浅层,层位以太古宇和前寒武系为主,储集层岩性以... 详细信息

基于全球基岩油气藏数据库和中国基岩油气藏解剖,深入分析基岩油气成藏特征,探讨深层基岩油气成藏的有利条件和勘探方向。研究表明:全球已发现的基岩油气田主要分布在埋深小于4500 m的中浅层,层位以太古宇和前寒武系为主,储集层岩性以花岗岩和变质岩为主;规模较大的基岩油气田主要分布在中新生代构造运动活跃的裂谷盆地、弧后盆地和前陆盆地。基岩油气成藏特征主要表现为:(1)以孔隙-裂缝型低孔特低渗储集层为主,非均质性强,强抗压实作用导致储集层物性不受埋深控制,规模成储期为盆地基底风化剥蚀期及后期构造改造期;(2)他源供烃,成藏组合可划分为烃源岩-基岩接触型和烃源岩-基岩分离型两大类;(3)烃源岩异常高压和基岩储集层常压-低压,导致烃源岩与储集层之间存在较大的压力差,有利于深层基岩抽吸成藏。基底构造活动性、成藏组合关系、深大断裂(尤其走滑断裂)发育程度及区域性盖层等是深层基岩选区评价的主要参数;古老克拉通盆地陆内裂谷边缘的前寒武系结晶基底、紧邻生烃凹陷的古生代褶皱基底和中新生代块断基底,均具有较好的成藏条件,是未来深层基岩油气勘探的主要方向。

关键词：基岩油气藏花岗岩储集层成藏组合抽吸成藏走滑断裂带深层基岩

2023年中国天然气调峰特性及2024年市场供需展望

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天然气工业 2024年第6期44卷 133-141页

作者：粟科华黄伊凡周慧羚辛静张晓徐玮琪姚尧中国石化石油勘探开发研究院中国石油大学(北京) 建银工程咨询有限责任公司

为了助推天然气在中国新型能源体系建设中发挥更大的作用,回顾了2023年中国天然气市场调峰需求的主要特点,展望了2024年中国天然气市场的发展趋势。研究结果表明:(1)2023年,中国天然气供需总体宽松,天然气季节性调峰量为212×10^(8)m^(... 详细信息

为了助推天然气在中国新型能源体系建设中发挥更大的作用,回顾了2023年中国天然气市场调峰需求的主要特点,展望了2024年中国天然气市场的发展趋势。研究结果表明:(1)2023年,中国天然气供需总体宽松,天然气季节性调峰量为212×10^(8)m^(3),占该年全国天然气消费总量的5.4%,较2022年有所下滑;(2)2023年中国高月天然气不均匀系数为1.34,低月不均匀系数为0.85,月峰谷比为1.57,消费量月度波动幅度在年初市场异常和淡季需求量增长的影响下有所收窄;(3)2023年中国高峰天然气日消费量在历史性寒潮的刺激下直线攀升,峰值达到15.7×10^(8)m^(3)/d,同比增长18.9%;(4)城市燃气和发电用气成为2023年中国天然气调峰需求的主力,工业燃料和化工原料用气在一定程度上平抑了天然气消费量的季节性波动;(5)2023年中国储气设施顶峰能力再上新台阶,经营品种更加丰富;(6)在诸多有利条件叠加的情景下,预计2024年中国天然气需求量将有望达到4264×10^(8)m^(3),同比增长8.8%,新增需求量以工业燃料和发电用气为主;(7)2024年中国天然气调峰需求量预计为227×10^(8)m^(3),同比增长7.0%;(8)预计2024年中国天然气供应能力增长将超过需求量增长,整体上继续保持供应宽松的格局,并且在积极情景下LNG现货需求将保持旺盛;(9)建议国内天然气进口企业高度关注国际市场供应侧风险,销售企业提前做好冬季资源储备,城市燃气企业利用改革红利及时补齐相关短板,设施经营企业积极拓展市场化经营模式。

关键词：天然气供应需求调峰储气设施经营品种天然气利用政策

鄂尔多斯盆地东缘深部煤层气开发先导试验效果与启示

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煤田地质与勘探 2024年第2期52卷 1-12页

作者：聂志宏徐凤银时小松熊先钺宋伟张雷刘莹孙伟冯延青刘世瑞闫霞孙潇逸吴满生中联煤层气国家工程研究中心有限责任公司北京100095 中国石油学会北京100724 中石油煤层气有限责任公司北京100028 中国石油天然气股份有限公司青海油田分公司甘肃敦煌736202

鄂尔多斯盆地东缘大宁-吉县区块深部煤层气勘探开发取得突破对煤层气产业带来重大影响,引起业内广泛关注和跟进。前期一些学者对深部煤层气勘探开发理论技术难点与对策开展了研究,但缺乏对典型气田开发先导试验系统总结。通过深入剖析... 详细信息

鄂尔多斯盆地东缘大宁-吉县区块深部煤层气勘探开发取得突破对煤层气产业带来重大影响,引起业内广泛关注和跟进。前期一些学者对深部煤层气勘探开发理论技术难点与对策开展了研究,但缺乏对典型气田开发先导试验系统总结。通过深入剖析深部煤层气地质特征与效益开发难点,总结大宁-吉县区块开发先导试验项目取得的进展和成效,明确开发规律并提出效益开发对策。结果表明:(1)深部煤层具有广覆式发育、含气性好、游离气含量高、保存条件好、煤体结构好、脆性指数高、顶底板封盖性强等地质特征,但微构造发育、渗透性极差、矿化度高等因素制约了深部煤层气效益开发;(2)不同地质条件下气井生产特征差异较大,通过先导试验落实气井产能和适应性开发技术对策,采用滚动开发模式可有效降低煤层强非均质性带来的开发风险;(3)开展地质-工程一体化井网优化设计,构建井网与缝网高度弥合的人造气藏,可实现资源动用和采收率最大化;(4)“长水平段+多段多簇+大砂量”的大规模、大排量极限体积压裂技术可增大有效改造体积和井控储量,大幅提高单井产量;(5)深部煤层气井具有“见气时间短、上产速度快、初期产量高、递减快”的生产特征,可实现短期快速规模上产,但气田长期稳产需持续新井投入;(6)前期开发成本偏高,实现效益开发需不断提高工程作业效率、降低开发成本。综合认为,深部煤层气资源品质好,可动用性强,具备快速推广复制条件,大宁-吉县区块深部煤层气开发实践可为国内其他区块深部煤层气规模动用提供技术借鉴,对加快深部煤层气规模勘探开发具有重要意义。

关键词：鄂尔多斯盆地东缘大宁-吉县区块深部煤层气先导试验开发规律极限体积压裂技术