多煤层叠置条件下的煤层气成藏作用

多煤层条件下的煤层气成藏作用具有其特殊性,含煤地层高频旋回普遍发育,深刻地影响到煤层气成藏效应。为此,本文以黔西织纳煤田比德-三塘盆地为对象,重点探讨了多煤层条件下的煤层气成藏特征与地质机理,取得如下主要创新成果: 首先,基于单井含煤地层微量元素地球化学分析,结合整个盆地典型钻孔的钻探资料分析,修正了区内晚二叠系含煤地层的层序格架。识别出4个层序界面,划分为5个三级层序。认为层序结构为二元组合,由海侵体系域和高位体系域组成。 第二,综合运用相关测试手段,首次揭示和表征了煤层孔渗性,吸附性,扩散性等在沉积序列上的变化规律。研究发现:煤的孔径随层位降低而趋于减小,孔容波动性较小,孔比表面积随层位降低而趋于增大,暗示煤吸附能力随层位降低而有所增强,但储气能力变化不大;煤岩渗透率随层位变化呈现为3个突变式半旋回,高渗层位集中于最大海泛面附近及海侵体系域,与三级层序结构具有较高的一致性;煤的吸附常数随层位降低具增高趋势,但兰氏压力在局部煤层出现异常;煤的扩散系数在层序Ⅲ中最高。研究区泥岩、粉砂岩、细砂岩、灰岩都是煤层的良好封盖层,扩散系数远远小于煤层,这是煤层之间地下流体贯通不畅的一个重要原因。 第三,完善了基于现代无损测试技术的煤储层物性表征方式,揭示了相关参数在沉积序列上的显现特征。研究发现:层位降低,煤层NMR束缚水饱和度增高,NMR-T2c增大,可动流体孔隙度减小,气测渗透率降低,孔渗性总体上逐渐变差。提出了煤岩渗透率的Coates修正模型。借助MIMICS软件,建立了煤岩孔隙度CT表征公式。引入CT数偏差来定量表述煤层的非均质性,发现层序Ⅲ非均质性最强。 第四,首次耦合分析层序地层结构与煤层含气性和物性之间关系,区分出多层叠置独立和多层统一两类含气系统,提出了层序地层结构下的控气模式。研究认为:三级层序海侵体系域为一个相对封闭层,高位体系域是一个相对开放层,由此构成与三级层序相对应的独立含气系统,导致煤层含气量在层序边界附近发生突变。分析了两类含气系统的空间配置关系,认为水公河、三塘、珠藏等向斜发育4套以上的多层叠置独立含气系统,它们与阿弓、比德等向斜的多层统一含气系统在空间上共存。 此外,基于煤层重烃浓度异常与钻孔涌水和漏水情况之间的关系,初步认为重烃异常具有指示煤层气成藏效应的作用,重烃异常区存在煤层流体超压的可能性。