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山西省大宁—吉县地区煤层气地质研究

杨遂发  
【摘要】: 本文针对制约大宁—吉县地区煤层气勘探的两个关键性问题—煤层的分布和稳定性以及富集规律,以新钻探的煤层气井为依托,采用高分辨率层序地层学、沉积环境分析及裂隙综合评价等研究手段和研究方法,较系统的研究就煤层的分布和稳定性、煤层气的保存条件和含气性和煤层的渗透性规律,从而提供出最有利的煤层气勘探靶区。取得的重要成果主要表现在: 1、研究区晚古生代含煤岩系主要形成于陆表海—海岸平原环境中。在岩心、岩屑详细观察和描述的基础上,并综合该区及周边地区的石炭—二叠系露头剖面,在本地区识别出碳酸盐台地体系、障壁岛—台地体系、浅水三角洲体系和河流-湖泊体系等四大沉积体系。 2、根据岩心和测井曲线所反映的地层旋回性特点、突变界面的分布特点以及相组合关系等,在太原组—山西组研究层段可以识别出六种短期地层基准面旋回和进积型、弱退积型、弱进积型三类中期基准面旋回。在研究区的研究层段中,可以识别出4个中期旋回,主要的聚煤作用发生在中期旋回的顶部,一个中期旋回包含若干短期旋回。在中、短期旋回识别的基础上,含煤地层共识别了2个长期旋回。 3、在对该区含煤地层进行基准面升降旋回级次分析基础上,进行了高分辨率层序划分,一个长期旋回构成一个三级层序。该区含煤地层可以划分出2个三级层序,识别出4个四级层序,11个五级层序。高分辨率层序划分为高精度的岩相古地理和聚煤规律的分析提供了依据和概念格架。如在五级层序上可进行成煤环境的精细分析、煤层准确预测。 4、该区在PS3准层序沉积时,沉积环境主要为障壁岛—泻湖相,物源来自西部,沉积相带由东向西依次为障壁岛—潮坪—泻湖相,并呈南北向展布。PS3准层序沉积末期该区泻湖大面积沼泽化,形成了8#煤层的厚煤带,呈南北向展布。 PS9准层序沉积时,该区处于一种海岸平原环境中,三角洲平原沉积较为发育,沉积相带呈东西向展布,在三角洲朵体的分流间湾、泛滥盆地等大面积沼泽化,形成了重要的5#煤层,并沿三角洲朵体前缘形成近东西向的厚煤带。 5、聚煤特征、含煤岩系的岩性、岩相组成及其空间组合均受控于沉积环境。基于这种因果关系,沉积作用在很大程度上决定煤层气生成的物质基础及煤储层、盖层的几何特征和物性,并通过煤层与围岩之间的组合关系影响到煤层气的保存条 件。通过研究,针对本区的主力煤层 5#煤层和 8#煤层,分别划分出若干沉积组 合,在十种沉积组合中,以沼泽一沼泽一沼泽相组合、天然堤一沼泽~沼泽相组合、 泻湖一泻湖一台地组合对煤层气保存最为有利,分流河道一分流河道一天然堤相组 合、潮坪一障壁岛一台地、障壁岛一障壁岛一台地组合中,封盖条件较差,不利于 煤层气的保存。 6、研究地区的高位沼泽成煤的镜质组的含量普遍高出低位沼泽成煤的10—15 %,由于镜质组更易于形成割理系统,所以高位沼泽成煤割理普遍比低位沼泽煤发 育,渗透性同样也较高。从这一观点出发,可以在研究区域内根据煤层气井主要煤 层成煤沼泽类型进行渗透性预测,在干燥森林沼泽和湿地森林沼泽含量高的地区, 煤层镜质组含量高,其煤层渗透性好。根据这一认识,本文对该区主力煤层5#煤 和 8#煤层的渗透性进行了预测,除了东部露头区以外,在煤层深部地区吉试4井、 吉试5井的周围地区,5#煤层和8#煤层渗透性都较好;吉试1井、吉试2井和吉 试3井周围地区8#煤层的渗透性较好,5#煤层渗透性差。 7、本文采用煤层断裂破坏指数、变形系数对煤裂隙发育程度进行综合评价, 来预测高渗区。通过对制作K值的等值线图,我们就可以定性地评价该区煤构造变 形的复杂程度,K值高的地区,煤层变形强烈,微裂隙发育,渗透性好;层K值低 的地区煤层变形弱,裂隙相对不发育渗透性差。 8、根据沉积环境分析和裂隙综合评价综合分析,预测出煤层高渗区及煤层气 保存条件较好的地区,从而提供出最有利的煤层气勘探靶区。


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