沈阳南部红阳煤田煤层气赋存规律研究

论文摘要

本文在分析整理红阳煤田内各矿区已有煤和煤层气相关资料的基础上,重点解剖了林盛、红菱、红阳和西马4个矿区的煤层气赋存规律。综合沉积学、煤地质学、油气地质学等理论与方法,从气源岩特征、煤储层孔渗特征、煤的吸附性和含气量分布特征等方面进行了系统分析,并从构造、岩浆侵入、煤厚、埋深、水文地质条件和围岩圈闭等方面分析了该区的煤层气主控因素及控制机理,采用容积法计算该区的煤层气资源量和相应的资源丰度,采用基于GIS的多层次模糊数学判别方法研究圈定了煤层气有利勘探区,为红阳煤田煤层气资源勘探开发提供了详尽扎实的基础资料。采用井下宏观观测、块煤光片微裂隙测定法、压汞孔隙测定法、低温氮吸附比表面和孔容测定等方法,系统总结了红阳煤田内的孔—裂隙系统发育特征。从宏观裂隙、微裂隙、孔隙度、渗透率、孔隙形态和孔隙结构等角度红阳煤田煤储层物性进行了系统研究与综合评价。采用IS-100型高压等温吸附仪研究了红阳煤田内煤的甲烷吸附特征。并结合该区内煤种发育齐全的地质背景,研究了该区煤的吸附能力的影响因素。其中煤级、煤岩显微组分及其亚组分对煤的吸附能力具有显著的影响,而煤中的无机组成如水分、灰分和矿物含量等对该区煤的吸附能力影响较小。结合该区的沉积史、构造运动史、生烃史、埋藏史、热演化史等“五史”配置关系对红阳煤田煤层气赋存和富集规律及其主控因素进行了研究。控制该区含气性分布的主控因素为构造地质和岩浆发育特征,其次是煤变质、埋深、煤厚、水文地质条件和围岩圈闭等其他因素。在地理信息系统平台下,采用容积法计算了该区的煤层气总资源量为217.87×108m3,资源丰度为（0.26-3.56）×108m3/km2,平均为1.54×108m3/km2。建立了适合该区的煤层气有利区综合评价的多层次模糊体系。该评价体系中主要包括煤层气地质特征、含气性分布特征和储层物性和可采性特征等三个主要评价准则。利用该评价体系结合GIS的方法预测了该区煤层气资源的有利区分布,并指出煤层气有利目标区主要位于红菱矿的南部,红阳矿的南部和西马矿的中南部等地区。

论文目录

• 中文摘要
• Abstract
• 1 引言
• 1.1 研究意义
• 1.2 煤层气勘探开发研究现状及进展
• 1.2.1 国外煤层气勘探开发
• 1.2.2 国内煤层气勘探开发
• 1.2.2.1 煤层气成因类型及其判识
• 1.2.2.2 煤储层特征及储层评价
• 1.2.2.3 煤层气形成动力场研究
• 1.2.2.4 煤层气成藏过程分析
• 1.2.2.5 吸附和解吸机理研究
• 1.2.2.6 煤层气资源综合评价
• 1.3 煤层气聚集规律研究现状及进展
• 1.3.1 聚煤区的主要含煤地层
• 1.3.2 煤变质规律及有利煤阶分布
• 1.3.3 不同聚煤区煤层的吸附特征和含气性
• 1.3.4 我国煤储层的孔渗特性
• 1.3.5 我国煤层气高产富集规律
• 1.4 研究方法与技术路线
• 1.4.1 研究方法
• 1.4.2 研究思路与技术路线
• 1.5 完成的主要工作量
• 1.6 主要成果及创新点
• 2 区域地质特征
• 2.1 研究区概况
• 2.2 区域地质背景
• 2.2.1 主要地质构造
• 2.2.2 区域地质发展简史
• 2.3 矿区构造和岩浆岩
• 2.4 区域地层与含煤地层
• 3 煤储层地质特征
• 3.1 煤储层发育与展布特征
• 3.2 煤储层岩石学与地质特征
• 3.2.1 宏观与微观煤岩类型
• 3.2.2 煤变质特征
• 3.2.3 煤质特征
• 3.2.4 煤相特征
• 3.2.4.1 煤相的显微煤岩标志
• 3.2.4.2 煤相的显微煤岩类型标志
• 3.2.4.3 红阳煤田的煤相特征
• 4 煤储层孔-裂隙系统特征与渗透性
• 4.1 煤储层的孔隙、裂隙系统
• 4.1.1 煤中的裂隙及成因
• 4.1.2 煤中的孔隙及成因
• 4.2 煤储层的宏观裂隙发育特征
• 4.3 煤储层的显微裂隙发育特征
• 4.4 煤储层孔隙特征及其区域分布
• 4.4.1 孔隙测试方法及原理
• 4.4.2 红阳煤田煤的渗流孔隙发育特征
• 4.4.3 红阳煤田煤储层低温氮法孔隙特征
• 4.4.4 煤储层孔隙形态
• 4.5 煤储层的孔隙非均质性
• 4.5.1 计算渗流孔的分形维数的方法
• 4.5.2 煤储层渗流孔的分形模型
• 4.6 煤储层的渗透性特征
• 5 煤储层吸附特征及含气性
• 5.1 煤储层的甲烷吸附特征及区域分布
• 5.1.1 全区煤的吸附特征
• 5.1.2 各矿区煤的吸附特征
• 5.2 红阳煤田煤的吸附特征的影响因素
• 5.3 红阳煤田煤的含气性分布特征
• 6 红阳煤田控气地质因素分析
• 6.1 煤变质作用对煤层气生成和富集的影响
• 6.1.1 煤变质对煤层气含量的影响
• 6.1.2 煤变质程度与孔隙度的关系
• 6.1.3 煤变质程度与煤孔径分布的关系
• 6.1.4 煤变质程度与煤中割理发育程度及煤层渗透性的关系
• 6.2 红阳煤田的构造控气特征
• 6.2.1 构造演化与煤层气富集
• 6.2.2 构造类型与煤层气富集
• 6.3 红阳煤田岩浆控藏机理
• 6.3.1 岩浆控藏机理
• 6.3.2 红阳煤田岩浆岩对气藏的控制机理
• 6.4 煤层厚度与煤层气含量
• 6.5 煤层埋深与煤层气含量
• 6.6 围岩封闭条件与煤层气保存
• 6.7 水文地质条件与煤层气保存
• 6.7.1 红阳煤田水文地质条件
• 6.7.2 红阳煤田水文地质控气特征
• 7 红阳煤田煤层气资源综合评价
• 7.1 红阳煤田煤层气资源量预测
• 7.1.1 计算方法及计算单元划分
• 7.1.2 红阳煤田煤层气资源量分布
• 7.1.3 红阳煤田煤层气资源的丰度分布
• 7.2 红阳煤田煤层气资源综合评价
• 7.2.1 评价方法
• 7.2.1.1 评价参数及其隶属度函数的确定
• 7.2.1.2 评价体系的建立
• 7.2.2 红阳煤田煤层气有利区评价与预测
• 8 结论
• 致谢
• 参考文献
• 博士期间发表论文目录