二叠～三叠系范文

二叠～三叠系范文（精选8篇）

二叠～三叠系 第1篇

关键词：二叠系,石炭系,古生物组合,地层分界

0 引言

石炭、二叠系是河南省最主要的含煤地层, 但迄今为止, 河南石炭系与二叠系暨二叠系上、下统的分界, 尚无一致的意见, 各家所定界限, 层位高低不同, 差异颇大, 从而直接影响了生产和科研工作, 因此科学准确地确定上述分界是必要的。本文就工作中所获资料, 在前人工作的基础上, 谈些粗浅看法, 供参考。

1 关于石炭系与二叠系的分界[1,2,3]

在我国, 对于华北石炭、二叠系的分界历来存在着分歧。而在南方, 1970年以前是依据马平组 (或船山组) 与栖霞组之间的沉积间断及生物间断, 把马平组 (船山组) 上部假希瓦格蜓 (psewdosohwagerina) 带的顶界作为石炭系的上界、以栖霞组的下界即车尼谢夫氏西瓦格蜓 (Schwagerina techernyschewi) 带或拟纺锤蜓 (parafusulina) 带中的米斯蜓 (Misellina) 亚带的下限作为二叠系的底界。之后, 随着地层研究的不断发展, 对上述传统的界线也提出了许多不同意见。

据不完全统计, 目前我国对石炭、二叠系的界线划分已有18种方案, 加上国外的划分方案, 则多达30余个。芮琳、张遴信将其归纳为7个方案。1987年, 周铁明、盛金章、王玉净发表了他们所研究的云南小独山剖面的蜓类化石成果, 建议以马平阶之底做为石炭、二叠系界线, 并在威宁阶与马平阶之间建立小独山阶。他们还指出:马平阶的假希瓦格蜓亚科是蜓类演化过程的一个比较明显的发展阶段, 这样为与国外的地层对比提供了方便条件和重要依据。

随着地层研究工作的不断深入发展, 资料日趋丰富, 许多学者对河南石炭、二叠系界线的划分与对比提出了新的看法。自1987年以来, 据不完全统计就有9种意见, 大致可归纳为5种方案: (1) 以太原组L7灰岩之底为界, 即以蜓pseudoschwagerina带、Schwagerina nobilis带之顶与schwagerina~Mecloudia Nagatoella带之底或牙形刺Sweetognathus whiteis merrilli组合带之底为界;或以小有孔虫Endothyra devexa~palaeotextularidae组合之顶或Geintzina postcarbonica组合之底为界, 此界线得到了三个门类动物化石 (即蜓、有孔虫、牙形刺) 的支持。 (2) 以太原组L6灰岩之底为界。1987年张小筠、梁湘源在荥巩煤田L6~L9灰岩中, 采到了大量的介形类化石, 建立了Rectobairdia Subsymmetrica~orthobairdia Xingyangensis~Pustulobairdia Subpru niseminata组合, 这一组合具有浓厚的早二叠系色彩。同年, 王德有等则将含蜓类oketaella sinensis~Eoparacta带或牙形刺Sweetognathus Whitei带的太原组上部 (L6上) 灰岩段划为早二叠系早期, 并命名为“猪头沟组”。 (3) 以太原组顶部灰岩之上的硅质岩 (夹生物微晶灰岩) 之底为界。1978年, 章仁保、桑少华在陕渑煤田太原组顶部灰岩之上0.60~0.70 m的硅质岩中, 发现Spaerulina~Nankinella组合带, 并认为此带之底应为早二叠系的下限。因为Spaerulina~Nankinella在国内外产出的层位均为二叠系, 他们对本区生物地层的研究具有决定意义, 可与江苏栖霞组相对比。 (4) 以太原组L6灰岩顶面之上的硅质岩底面为界。1989年汪曾荫、尚冠雄提出将石炭、二叠系界线厘定在含Sphaeroschuagerina带化石的L6灰岩之顶和新建立含Staffella带化石D25层硅质岩之底。 (5) 以太原组最上部灰岩之顶面或含小腕足动物化石的黑色海相泥岩之顶面为界。即以植物化石:Neuropteris ouata~Lepidodendron Posthumll~Lepidodendron sizeianum组合之顶或Emplectopteristraiangularis~Emplectopteridium aiatum~Lobatauuularia sineusis (或Cathaysiopteris whitei) 组合之底作为石炭、二叠系分界。

上述五种方案, 尽管意见不尽一致, 但将太原组上部灰岩段划归早二叠系地层, 多数人意见较为接近。基于各种方案均有可取之处, 但也有其不足, 为避免以点代面, 我们认为第5种划分方案更合理些。首先, 界线附近岩性特征明显, 具有一定的代表性, 利于野外和室内工作, 并且在目前争论不一的情况下, 具有理论和实际上的意义。

2 关于上、下二叠统的界线[4]

本省上、下二叠系的界线, 即上、下石盒子组的界线, 其划分方案有如下多种意见:以四、五煤段分界砂岩之底为界;以三、四煤段分界砂岩 (四煤底板砂岩) 之底为界;以三煤段下部大紫泥岩之上的老君庙砂岩之底为界等。诸划分方案中二叠系上、下统界线波动范围达90~200 m。本文通过对岩石特征、生物特征等综合分析, 认为以六煤段之顶界面亦即七煤段下部田家沟砂岩之底做为上、下二叠系的界线较合适。其相应的为第Ⅳ植物组合 (Gigantonoclea lagnelii~Lobatannularia ensifolia~Fasoipteris hallei) 之顶或第V植物组合Gigantopteris dictyophylloides~Psygmophyllummultipartitum~Chiropteris reniformis之底。理由如下: (1) 本区第Ⅳ植物组合与华北聚煤盆地北缘内蒙古赤峰地区以北、西拉木伦河以南广大地区的于家北沟组的Gigantonoclea Tingia Danaeites Taeniopteris Nilssonia Annularia Pecopteris等植物群面貌完全可以对比, 且该化石层之上, 还发现有蜓类Pseudoliolinas (P1x) 和Schwagerina (C3t-P1) 等, 因此包括含蜓类的海相层及其以下植物群所赋存的地层, 称“于家北沟组”, 其时代属早二叠系晚期无疑, 故与之相对应。河南的第Ⅳ植物组合及其所赋存的地层 (下石盒子组) 的时代应属早二叠系晚期。 (2) 本区第Ⅳ植物组合与华南闽西含煤地层童子岩组所含植物Gigantonoclea fukiensis~Tingia Carbonica组合相似, 且洪祖寅等发现童子组岩组植物组合中最有特色的分子是:Gigantonoclea Pecopteris和Sphenophgllum属, 这样新增强了两地植物组合的可比性;又由于童子岩组所含植物化石层之间及其上、下层位中所含腕足类Vrushtenia Cremulata~Neoplicatifera huangl、菊石Altadoceras Paracelites、蜓Neomisellina等均属茅口期海相动物群, 因此, 闽西童子岩组的时代早二叠系晚期。那么, 河南第Ⅳ植物组合及其所赋存地层时代也应属早二叠系晚期, 这与内蒙古于家北沟组对比结论一致。 (3) 河南第V、第Ⅵ植物组合与华南广泛分布的龙潭组、翠屏山组或宣威组所含Gigantopterisnicotianaefolia~Lobatannularia multifolia植物群组合面貌特征相似, 依据植物群演化顺序和华南西部黔滇地区的宣威组或福建翠屏山组中所产蜓、菊石和腕足类等动物群所指示的时代为晚二叠系早期, 故河南第V、Ⅵ两植物组合, 及所赋存地层 (上石盒子组) 的时代也应归晚二叠系早期。 (4) 第V、Ⅵ植物组合之间最明显的标志层为田家沟砂岩, 当然无论砂岩的底或顶面对于较大区域内, 不能认为其等时, 但是从六煤段顶部泥岩到七煤段下部的泥岩多为分流间湾沉积, 植物不发育, 故早晚二叠系地层的界线与岩性界线、生物地层界线可视为一致, 因此, 将二叠系上、下统界限放在田家沟砂岩的底界是可行的。

3 结语

通过对现有资料分析, 考虑到生产实际利用因素, 我们认为将石炭系与二叠系的界线放在太原组最上部灰岩的顶界或黑色泥岩的顶界较为合适。对于二叠系上、下统的界线, 通过植物组合的对比, 我们认为放在田家沟砂岩的底界为宜。

参考文献

[1]王德有, 等.河南石炭纪和早二叠世早期地层古生物[M].北京:中国展望出版社, 1987.

[2]杨景尧.Cathaysiopteris whitel在豫西山西组的发现[J].地层学杂志, 1987, 11 (3) .

[3]汪曾荫, 尚冠雄.河南禹县大风口石炭, 二叠纪含蜓地层初步研究[J].地层学杂志, 1989, 13 (4) .

二叠～三叠系 第2篇

阜阳地区石炭-二叠系煤系烃源岩特征

阜阳地区石炭-二叠系煤系地层发育,但由于勘探程度较低,对该区煤系地层烃源岩的生烃潜力认识不清,严重制约了该区的油气勘探.在已有资料的.基础上,通过有机地球化学和有机岩石学方法并结合模拟实验,探讨了该区煤系烃源岩的生烃潜力.研究结果表明阜阳地区石炭-二叠系煤系烃源岩有机质丰度达到中等-好烃源岩标准,有机质类型以腐殖型为主,盆地模拟结果显示阜阳地区石炭-二叠系煤系地层油资源量为(30.47～152.33)×106t,气资源量为(266.7～1333.7)×108m3,展示阜阳地区石炭-二叠系煤系地层具有较好的生油气潜力.

作 者：祝厚勤 庞雄奇 王延斌 Zhu Houqin Pang Xiongqi Wang Yanbin  作者单位：祝厚勤,庞雄奇,Zhu Houqin,Pang Xiongqi(教育部”石油天然气成藏机理“重点实验室・中国石油大学;中国石油大学盆地与油藏研究中心)

王延斌,Wang Yanbin(中国矿业大学)

刊 名：天然气工业  ISTIC PKU英文刊名：NATURAL GAS INDUSTRY 年，卷(期)： 26(11) 分类号：P61 关键词：阜阳地区   石炭纪   二叠纪   生烃潜力   模拟实验   盆地模拟  

托普台二叠系堵漏技术研究 第3篇

地下岩层中存在不同程度的自然裂缝, 在破碎地层带钻进, 伴随憋跳、钻速加快等现象的出现时发生井漏, 漏失速度一般在20-100m3/h;目前堵漏工艺较多, 各有优点和缺点, 如下桥塞、应用桥接堵漏剂等等;在压差较大的裸眼井段不适合用桥塞堵漏剂。为此本文针对托普台地区二叠系漏失地层进行的案例分析及探讨。

1 托普区块地质特点及井漏原因

(1) 托普区块的二叠系位置都比较深 (4900-5200m) ;岩性主要是英安岩, 属于火成岩的一种;二叠系地层承压能力低, 并且段比较长, 在钻进、下套管和注水泥浆过程中易发生漏失。

发生钻井液漏失的地层, 须具备下列条件:

➀地层中有孔隙、裂缝或溶洞, 使钻井液有通行的条件;

➁地层孔隙中的流体压力小于钻井液液柱压力, 在正压差的作用下, 才能发生漏失;

➂地层破裂压力小于钻井液液柱压力和环空压耗或激动压力之和, 把地层压裂, 产生漏失。

(2) 井漏的原因

➀形成这些漏失的原因, 有些是天然的, 即在沉积过程中、地下水溶蚀过程中、构造活动过程中形成的, 同一构造的相同层位在横向分布上具有相近的性质, 这种漏失有两种类型。

渗透性漏失。这种漏失多发生在粗颗粒未胶结或胶结很差的地层, 只要它的渗透率超过1410-3μm2, 或者它的平均粒径大于钻井液中数量最多的大颗粒粒径的3倍时, 在钻井液液柱压力大于地层孔隙压力时, 就会发生漏失。

天然裂缝、溶洞漏失。在钻井液液柱压力大于地层压力时会发生漏失, 而且漏失量大, 漏失速度快。

➁有些井漏的因素是后天造成的, 即人为的因素。施工措施不当, 造成了漏失。漏失与不漏失是相对而言的, 有些地层有一定的承压能力, 在正常情况下可能不漏, 但因施工措施不当, 使井底压力与地层压力的差值超过地层的扩张强度和井筒周围的挤压应力时, 地层就会被压出裂缝, 发生漏失。

2 托普地区二叠系堵漏难点

(1) 地层二叠系段较长, 一次性堵漏成功率比较低, 采用低密度水泥浆具有一定的防漏, 但其具有高体积收缩性、高脆性、抗压强度低、水泥浆体系稳定性差的特点, 不能有效的防漏和改善固井质量。

(2) 如果采用常规密度水泥浆体系 (1.90g/cm3) , 水泥石后期强度较高, 钻塞进行下一步开钻时容易形成新井眼, 这样就不能满足钻井工程设计对井身质量的要求。

3 托普地区二叠系堵漏技术

3.1 水泥浆体系特点

3.1.1 增韧纤维水泥浆体系相关机理解释

利用纤维材料的边缘与孔隙、裂缝产生的较大的摩擦、组挂和滞留作用, 形成网架结构, 进而利用纤维细而光滑、曲张变形的特点造成无孔不入, 再以纤维的密集堆积作用, 达到堵漏效果。其作用机理如下:

(1) 纤维进入漏层后, 其稠度和塑形强度急剧增加, 很快失去流动性, 同时与漏失通道孔隙壁面形成堵塞物, 从而避免与地层水接触出现强烈稀释现象, 达到堵漏效果。

(2) 纤维水泥浆体系与原浆相比流动度降低2.5%, 加入纤维后, 失水量降低15.6%, 主要原因时水泥浆的不同尺寸的纤维存在, 使得其失水面积减少, 水分子迁移困难, 不过其稠化时间缩短大约6.6%。

(3) 纤维水泥浆沉降稳定的提高, 一般原浆基本服从受阻沉降原理, 不论团粒大小如何均已相同的速度沉降。纤维在水化颗粒及井壁间形成不同类型的网状结构, 从而阻止水泥颗粒的下沉, 增加水泥浆沉降稳定性。

(4) 纤维水泥浆体系抗渗透性提高、降低了水泥石体积收缩。水泥在掺入纤维后, 由于表层材料中存在纤维材料, 使得失水面积减少, 水分子迁移困难, 从而使毛细管失水收缩形成的毛细张力有所下降, 纤维与水泥之间的界面的粘接力会增加水泥石抗收缩变形的能力, 降低水泥石收缩变形值。

3.1.2 低密度水泥浆体系相关机理

低密度水泥浆体系发展至今大概有四种:一种是加入高比例的混合水, 并控制游离液, 一般加入粘性的轻质填充物, 如膨润土、水玻璃等等, 一般密度只能降到1.44 g/cm3, 第二种是加入细小而耐压的中空玻璃微珠, 密度能达到1.32 g/cm3, 第三种是利用钻井液、矿渣、微硅通过钻井液转化技术, 使水泥浆密度达到1.32-1.6 g/cm3, 第四种使泡沫水泥, 在基浆中加入微珠, 使水泥浆密度降到最低。

(1) 粉煤灰与水泥水化时析出游离石灰反应生成稳定的低钙硅酸水化物, 提高了水泥石强度和致密性, 从而水泥中游离的石灰被水或二氧化碳浸洗形成孔隙, 引起水泥的腐蚀和破坏, 因此粉煤灰不仅有其他低密度水泥具有的高强度, 而且具有抗渗透性和抗硫酸盐腐蚀能力。

(2) 粉煤灰水泥浆体系具有良好的稳定性, 但存在游离液大的缺点, 故需配合其他添加剂改善其性能, 如加入10%微硅, 提高了水泥石的致密结构, 抗腐蚀能力进一步提高, 同时微硅水泥浆体系安定性和触变性好, 析水、体积收缩率基本为零, 水泥浆密度差甚微, 主要是微硅粒径小, 比表面大, 吸附能力强的缘故。

3.2 技术措施

3.2.1 水泥浆体系优选

针对二叠系堵漏固井技术难点, 通过对甲方外加剂厂家的咨询和固井工程部实验室反复的小样实验, 最终调出合适的水泥浆体系。

该水泥浆是水溶性聚合物降失水体系, 通过吸附和聚集的双重作用, 在溶液中形成弱胶结的胶体聚集地, 可稳定的嵌入滤饼, 同时通过粉煤灰调节密度, 减少液柱压力, 加入微硅提高浆体安定性及抗腐蚀能力有效解决二叠系存在的HCO3-问题, 增韧纤维的加入并能吸附在水泥颗粒表面, 减小孔隙尺寸, 具有降滤失、防漏、防窜优良特性。

下表1的数据是固井工程部化验室室内试验数据。

3.2.2 现场固井水泥浆实验配方

基于表一的室内试验数据, 利用现场的阿克苏G级水泥+粉煤灰、现场水与沃尔德外加剂进行了配伍实验验证, 试验条件:BHCT为100℃, 压力65Mpa, 水泥浆密度1.70g/cm3, 现场大样试验结果:6.9Mpa、30min API失水44l, 游离液为0, 流动度21cm, 稠化时间400分钟 (图1) 。

从现场看水泥浆大样试验结果完全满足施工要求。

4 现场应用

4.1 现场先期了解工作 (以TP31井为例)

(1) 井眼基本情况:该井钻进5363.34米 (二叠系) , 发生漏失。

(2) 堵漏情况:多次随钻堵漏不成功, 第一次水泥浆堵漏扫塞至5370米, 故采取二次水泥浆堵漏。

4.2 固井设计及施工工艺

固井设计

(1) 钻具组合:￠139.7mm光钻杆*2591m+￠127mm光钻杆*2779m

(2) 水泥浆计算:按扩大率10%计算, 裸眼段 (5370-5290) m*92.03L/m=7.4m3

(3) 前置液用量 (按环空150米计算) V前置液=150*79.36 L/m=11.9 m3

(4) 后置液用量 (按钻杆内150米计算)

V后置液=150*9.16=1.38 m3

(5) 替浆49.7 m3

固井施工工艺

(1) 井队设备检修, 校排量

(2) 试压15Mpa, 保证不刺漏。

(3) 注前置液、注水泥浆、注后置液;

(4) 替泥浆

(5) 起钻25柱, 灌满环空, 关封井器

(6) 挤水泥8方

(7) 关井候凝。

5 结论

(1) 托普区块在钻完二叠系后, 基本都达不到10MPa承压能力, 而且承压能力都很低, 为了后续钻进的安全, 进行二叠系承压堵漏势在必行。

(2) 在施工之前, 一定要对地层进行试挤, 确定地层的吸入系数。

(3) 建议水泥浆堵漏和泥浆桥堵相结合。托普区块二叠系都很长 (TP22:231m;TP203X:153m;TP205X:178m;TP206X:163m) 经过一次堵漏后, 虽能提高地层的承压能力, 但很难到达10MPa的承压能力, 如果经过水泥浆堵漏后, 再用泥浆桥堵, 地层承压能力能显著提高 (TP203X, 经过水泥浆堵漏后只有4MPa的承压能力, 再经过泥浆桥堵后能达到14MPa;TP205X也是, 经过水泥浆堵漏只能达5.8MPa, 泥浆桥堵后, 能达到10MPa) 。

(4) 水泥浆密度设计要合理, 密度不能太高。我们的目的主要是堵漏, 而不是要多高的强度。强度太高井队扫塞很容易钻出新的地层, 这样降低了堵漏的成功的可能性。 (TP22井, 第二次堵漏由于密度太高, 井队扫塞花费太多时间)

(5) 建议使用纤维水泥浆体系, 并且纤维的长度要长细搭配 (5mm、10mm、19mm) 。

(6) 建议扫塞过程中, 扫完50米对地层进行一次承压试验, 如果承压合格, 继续扫塞, 如果不合格就对这50米进行堵漏, 这样第二次的成功率相对高些。

二叠～三叠系 第4篇

在四川盆地二叠～三叠系内发现了丰富的天然气资源,这是继区内发现石炭系气田之后的又一重大进展,为我国海相气田勘探揭开了新的一幕。四川盆地二叠～三叠系主要发育有陆棚、缓坡、开阔台地、局限台地及台地边缘礁滩等沉积单元。普光、罗家寨、渡口河、铁山坡等大气藏都位于碳酸盐台地边缘礁滩相,海平面的多旋回升降造就了该区沉积巨厚的台地边缘高能鲕粒碳酸盐岩,勘探证实这类高能环境下发育的粗结构颗粒岩最易形成优质储层;而成岩过程中的埋藏白云化作用及多期溶蚀是四川盆地构造储层储集性能进一步优化的关键因素[1]。

此次通过孔隙演化史及输导体系的分析与研究,明确其成藏的关键因素及有利区域。

1储层孔隙演化史

后期埋藏溶蚀孔是现今礁鲕气藏储层中的主要储集孔隙,岩性圈闭形成过程主要与储层孔隙演化相关,四川盆地二叠～三叠系气藏储层孔隙发育过程可以划分为4个阶段,即原生粒间孔阶段、白云石晶间孔阶段、前期埋藏溶解孔阶段和后期埋藏溶

1.1 原生粒间孔阶段

主要表现为鲕粒岩中的原生粒间孔全为方解石胶结物所充填,此时尚未发生烃类运聚。

1.2 白云石晶间孔阶段

白云岩储层中的大量多面体晶间孔都因白云石晶粒的逐渐生长而缩小至消失,只有少量残存的四面体孔内见到沥青充填,这说明储层晶间孔发育时期仍未发生液烃聚集,根据前人分析,大量白云石形成的埋藏成岩温度范围主要为80～120℃[2,3],对应的深度为2 600～4 000 m, 一般相当于中成岩A期至B期。

1.3 前期埋藏溶解孔阶段

主要表现为晶粒溶孔、粒间溶孔、溶缝等,孔径一般较小,但也有一些较大的超大溶孔和鲕内模孔,最重要的是这些孔隙中常见到全充填、半充填及微充填的沥青,表明这些孔隙发育时期发生过液烃聚集,而成为古油藏。在开江地区的渡口河鲕滩气藏、铁山坡鲕滩气藏和铁山鲕滩气藏的储层前期埋藏溶解孔中都不同程度的见到焦沥青,推测可能是古油藏的残留物。通过前面的包裹体均一化温度分析可知,约中侏罗世早期(约180 Ma),古原油充注,有机酸对其储层进行溶蚀,形成一系列的溶孔。

1.4 后期埋藏溶解孔洞阶段

随着二叠～三叠系地层的深埋,地层温度也因此上升,热史模拟结果显示晚侏罗世白垩纪二叠～三叠系地层古地温达到150～220 ℃,达到了原油裂解成气温度,古油藏发生裂解成气。与此同时,高温环境下发生硫酸盐热还原作用(简称TSR反应),形成H2S及CO2气体,导致二叠～三叠系鲕滩储层的深部溶蚀作用,形成优质储层。从与单体硫磺相伴生的石英晶体包裹体均一温度(147 ℃) [4], TSR反应发生可能在157～135 Ma,即晚侏罗世早白垩世。深埋热解破坏后,在储层内被沥青充填后,在剩余的孔隙系统基础上发育了后期埋藏溶解孔洞。后期埋藏溶解孔明显较前期的大,可能扩大前期的孔隙、裂缝并切割前期的孔渗系统,其内没有充填沥青或包含有原前期溶孔内的沥青,有时甚至有在储层孔隙系统内经过短距离移动或搬运过的沥青。

后期埋藏溶蚀孔是现今鲕滩气藏储层中的主要储集孔隙,说明其形成时期与区内气态烃成藏期一致,与之相关的圈闭是形成气藏的有效圈闭。从时间上看,以前期埋藏溶蚀孔为主的圈闭存在于侏罗世晚中侏罗世早期;后期埋藏溶蚀孔为主的圈闭始于晚侏罗世并一直保存下来;燕山运动和喜马拉雅运动对它们进行改造以致发生破坏,那些非含气层的储层中的孔隙会因此被晚期的方解石或其它矿物充填[5]。

2 输导体系

沟通烃源岩和储层的断裂是油气运移的疏导体系。

经过多次构造运动,现今四川地区主要存在两组构造轴线,一组是铁山坡-黄金口、渡口河、温泉井等构造带为主的北北东-北东向构造,此组构造发育规模大,大型断裂发育,一般切穿中下三叠统-志留系,可以作为含油气组合的的疏导体系;另一组是以北西向-东西向构造为轴向,平行于大巴山弧形构造带发育的构造及伴生断裂,这一组构造在不同地区发育程度有所区别,在五宝场凹陷之月溪场以北-麻柳坝以东紧邻大巴山褶皱带的区域,北西向构造规模较大,切穿二叠系和三叠系,能够沟通储层和烃源岩。而北西向构造体系往盆地内部逐渐递进时,规模愈小,卷入地层逐渐由中深层演变为浅部地层,构造及断裂起于中上三叠统,消失于侏罗系,形成上构造浅层构造,断裂不能沟通储层和烃源岩,如月溪场以南-麻柳坝以西地区以及黄金口构造带东侧以南地区。

作为主要疏导体系的断裂,其基本条件是能够切穿上二叠统烃源岩和下三叠统储集层,由此可见,北东向高陡构造断裂体系以及紧邻大巴山前缘褶皱带的北西向断裂体系是四川地区油气运聚的主要疏导体系。目前发现的渡口河、铁山坡、罗家寨均属于北东向疏导体系类型,而金珠坪属于北西向疏导体系类型。

二叠系烃源岩油气的侧向运移通道主要为裂缝,其次为其于石炭系之间的不整合以及其内部茅口组与龙潭组之间的不整合,油气的垂向运移通道主要为连通浅部地层的断裂及其伴生和派生裂缝。二叠系各套烃源岩总体上呈灰岩与泥页岩互层的特点,恰恰是它们的这种互层分布特征,造成了二叠系烃源岩具有独特的排烃方式。由于灰岩相对于泥页岩而言其岩石力学特征表现为脆性,那么在烃源岩生烃产生的超压和构造应力场的作用下,灰岩内部的裂缝要比泥页岩密集得多,从而造成灰岩的侧向连通性/侧向输导流体的能力要远远强于泥页岩,在这种情况下,当二叠系烃源岩成熟后,灰岩生烃产生的流体将主要通过密集裂缝向侧向排出,而泥页岩由于侧向连通性相对较差,其生烃产生的流体主要向邻近的灰岩层进行排放,然后再与灰岩所排出的流体一起向断裂带汇聚并通过断裂排放到浅部地层之中。志留系烃源岩流体侧向运移通道主要为其与石炭系之间的不整合孔洞缝型输导层,当志留系烃源岩进入排烃门限后,其所排出的流体首先进入到石炭系地层之中,若其保存条件良好,油气可直接在石炭系储集层中聚集成藏,否则流体将通过石炭系孔洞缝输导层向断裂带汇聚,并通过断裂运移至浅部的地层之中(图2)。

3 结论

1)四川盆地二叠～三叠系气藏储层孔隙发育过程可以划分为4个阶段,即原生粒间孔阶段、白云石晶间孔阶段、前期埋藏溶解孔阶段和后期埋藏溶解孔阶段,后期埋藏溶蚀孔是现今鲕滩气藏储层中的主要储集孔隙;

2)沟通烃源岩和储层的断裂是油气运移的疏导体系,渡口河、铁山坡、罗家寨均属于北东向疏导体系类型,而金珠坪属于北西向疏导体系类型。

参考文献

[1]陈践发,唐友军,徐立恒,等.川东北地区石炭系与二叠系—三叠系天然气地球化学特征对比研究.沉积学报,2008;19(6):741—747

[2]朱莲芳.中国天然气碳酸盐岩储层的成岩模式.沉积学报,1995;13(2):78—81

[3]苏立萍,罗平.川东北罗家寨气田下三叠统飞仙关组鮞粒滩成岩作用.古地理学报,2004;6(2):21—23

[4]刘德汉,肖贤明,熊永强,等.四川东部飞仙关组鲕滩气藏储层含自然硫不混溶包裹体及硫化氢成因研究.中国科学D辑,2006;36(6):520—532

跃进3井二叠系堵漏工艺浅析 第5篇

关键词：塔河油田跃进,二叠系,井漏,周期,效率

井漏是石油钻井工程中经常发生的一种工程现象, 对井漏的有效预防和正确的处理对井下的风险控制及钻井周期和钻井成本有着重要的意义。塔河油田跃进区块井漏是非常普遍的。

一、二叠系井漏形成机理

二叠系以火成岩为主, 大部分由深灰色、灰黑色的玄武岩和灰绿色的英安岩组成。大多数井在玄武岩中发生不同程度漏失, 分析原因为在玄武岩形成过程中岩浆喷出后由于压力突然降低, 岩浆中的气体呈气泡逸出, 岩浆冷凝后在玄武岩中保留了气孔的形态, 若这些气孔不被方解石等矿物充填 (充填后即为杏仁玄武岩) 而被联通, 在钻井过程中就极易发生漏失。

二、二叠系堵漏方式对比

1、塔河油田目前现场针对二叠系的堵漏, 一般采取以下三种方式提高地层承压能力:

一是单纯桥浆堵漏:钻穿二叠系后先尝试采取桥浆堵漏, 若承压达到设计要求, 则继续钻进至中完井深。成功率在30%左右, 往往需要2~3次堵漏才能成功, 堵漏时间需4~6天, 且后续钻进施工中存在常规堵漏材料在高温高压及长时间液体浸泡的情况下, 易水化变软变形, 导致封堵失效, 产生反复性漏失的现象。

二是桥浆+水泥浆复合堵漏:先采取桥浆堵漏, 若堵漏效果不好, 承压能力达不到设计要求, 再开始打水泥封堵, 直至承压满足要求。成功率有所提高, 仅为50%左右。但堵漏时间长, 往往需要8~10天左右, 并且存在由于水泥塞强度过大、扫塞工程参数不合理等原因造成扫塞划出新井眼的施工风险。

三是单纯水泥浆堵漏:部分井队采取钻穿二叠系后直接打水泥封堵二叠井段, 直至承压达到设计要求后继续钻进。成功率很低, 在20%左右, 堵漏时间也非常长, 在20天左右。

2、跃进3井堵漏技术的施工工艺

(1) 进入二叠系前调整好泥浆性能, 满足二叠系施工。钻入二叠系50米前加入2-3%的随钻堵漏材料。

(2) 发生井漏, 计算漏失速度, 漏速小, 降低泵冲, 加入随钻堵漏材料;漏速大或失返, 活动钻具, 灌好泥浆。

(3) 按漏失速度的大小, 调整好堵漏浆配方, 配制好堵漏泥浆。

(4) 计算好井眼和钻具内容积, 注入堵漏浆, 替钻井液。在泵入堵漏浆的同时, 记录号排量、泵入量、泵压, 观察井口是否返液。

(5) 堵漏浆进入到漏层后, 起钻500-800米, 用钻进时排量循环挤堵。一般排量由小到大, 记录好漏速。

(6) 下钻到井底, 排量由小到大致正常排量循环验漏, 排出堵漏浆。

现场施工

基本情况:

三、二叠系地层位置:4754~5311m, 厚度557米, 先后发生3次严重失返性漏失, 经过3次桥浆堵漏, 均一次成功封堵漏层, 保证了后续套管的下入和固井施工的顺利进行。

1、本井发生的三次漏失情况:

第一次漏失:本井钻进至4994米发生漏失, 排量40L/S, 漏速16.2 m3/h。后降低排量抢钻至4997.93米, 充分揭开漏层。

第二次井漏:本井钻进至5165米发生失返性漏失, 后降低排量抢钻至5165.15米, 漏速31.76 m3/h。降低排量观察未返, 环空吊灌5m3后井口返浆。

第三次井漏:本井钻进至5203.68m发生失返性漏失, 后降低排量抢钻至5204.09米, 环空吊灌11 m3后井口返浆。

2、本井二叠系堵漏的难点分析

(1) 裸眼段长, 堵漏施工中易发生粘卡, 不易长时间进行堵漏施工作业。

(2) 二叠系厚度大 (557米) , 易发生井壁失稳, 给堵漏带来风险。

3、堵漏施工情况:

第一次堵漏:降排量至25 L/S, 加入随钻堵漏材料, 漏速5.52m3/h。循环观察未随钻堵漏成功后配注堵漏浆43 m3, 入井33 m3, 钻杆内替浆50 m3, 堵漏浆环空返高420米。后起钻至4484米循环, 待无异常漏失后下钻, 划眼至4997.93米, 循环无异常漏失, 遂恢复钻进。

第二次堵漏:静止堵漏 (期间间断顶水眼、吊灌、地面配制堵漏浆) , 后降低排量抢钻至5167米、配注浓度堵漏浆45 m3, 替浆52 m3, 起钻至4585米循环, 待无异常漏失后下钻, 同时加入随钻堵漏, 循环验漏, 待无异常漏失后开始正常钻进。

第三次堵漏:注入浓度45%堵漏浆60 m3, 替浆52 m3, 起钻至4605米循环, 待无异常漏失后下钻到底, 同时加入随钻堵漏, 循环验漏, 待无异常漏失后开始正常钻进。

四、结论与认识

1) 跃进区块二叠系存在严重漏失的问题, 一直影响施工速度。本井发生3次严重漏失, 现场采用随钻堵漏+桥浆堵漏, 均一次堵漏成功, 大大缩短了承压堵漏时间, 降低了堵漏成本。

2) 施工过程中需要精心组织、严密施工, 确定合理的施工措施, 确保施工安全, 防止长裸眼段卡钻事故的发生。

二叠～三叠系 第6篇

随着改革开放的进一步深入实践, 我国国民生产总值提高, 国内煤炭能源用量越来越高, 煤炭产量日趋提高。对于大同煤矿集团来讲, 进入21世纪以来, 素有‘黑金’之称的侏罗系煤炭已经濒临枯竭, 以同煤集团同家梁矿、永定庄矿、四老沟矿等为主的几大煤矿已经濒临破产。这些煤矿原来的采区基本上都在侏罗系, 煤炭热值高, 基本上都在25 140 k J以上, 而且初期探测储量非常可观, 给同煤集团和国家建设带来巨大的效益, 并且这些煤层采区一般处于垂直埋深300 m以上, 容易开采。但是近几年, 同煤集团侏罗系煤层开采区已经枯竭, 只有煤峪口矿、忻州窑等矿局部采区尚存有侏罗系煤炭含量, 而且这些采区的煤层厚度普遍较薄, 一般在4.0 m以下, 严重制约了产量。为了满足国家经济建设需要, 同煤集团和“一一五”队合作进行了深层次煤炭采区的勘探研究, 即针对晋北地区尤其大同地区石炭二叠系煤层的勘探, 目前可查储煤主体在垂直埋深400 m左右, 如同煤集团塔山矿、同忻矿、麻家梁矿等1 000万t产能煤矿, 燕子山矿、马脊梁矿等500万t以上产能煤矿。在塔山煤矿初期选型过程中, 可以诊断到该矿煤层属于太原组石炭系, 在液压支架选型过程中, 根据矿压条件和煤层储备厚度10~19 m, 初期选择了ZF10000型放顶煤液压支架, 该支架支护高度范围是2.5~3.8 m, 采放比超过1∶2.5, 但是在使用过程中, 这套支架无法满足支护要求, 经过进一步论证, 后期选择了ZF13000型放顶煤支架, 在使用过程中, 支架支护状况不是非常满意, 经常发生压架现象, 支架安全阀让压达到支架最低高度, 成为刚性支护设备, 无法满足高产高效的综采回采要求。最终选择了ZF15000型高支护强度放顶煤液压支架, 使用至今, 回采效果良好。而燕子山矿在侏罗系煤层储量枯竭的情况下, 考虑到井巷运输条件, 选择了ZF10000型液压支架, 该支架为1.5 m中心距架型, 支护强度与塔山矿ZF13000型支架相同, 但是, 在使用过程中仍然无法满足回采要求, 回采过程中多次发生压架事故。针对这两个案例, 本文就同煤集团石炭二叠系煤层的液压支架选型进行了一些对比分析。

1 煤层分析与液压支架选型

1.1 煤层性状分析

山西省的成煤时代主要是石炭二叠纪和侏罗纪, 其次是白垩纪和古近纪。就目前工业价值和经济价值而言, 白垩纪和古近纪主要具有一些研究价值, 开发利用前景不大。可采工作面主要集中在侏罗纪和石炭二叠纪, 但是侏罗系煤层已经趋于枯竭, 不做具体分析。而石炭二叠系煤一般又分为本溪组、太原组、山西组、下石盒子组和大同组。同煤集团所属煤层以太原组和山西组为主, 如表1所示。因此对石炭二叠系中山西组和太原组的分析研究具有非常重要的经济意义[1]。

而根据近十几年的钻探勘察发现, 太原组和山西组呈现区域性分布。但是大同地区的分布情况比较复杂, 既有太原组二叠系又有山西组二叠系分布, 两个区域相距比较近。山西省煤层具体分布状况如表2所示。

1.2 煤层性状与液压支架选型匹配

根据工作面圈掘状况, 太原组5号层一般煤层储量厚度在10~19 m, 垂直埋深多为350 m左右, 以塔山矿为例, 初期勘探选型液压支架时, 根据分析计算, 选择了ZF10000型放顶煤液压支架, 采高3.0~3.4 m, 采放比一般为1∶2.5左右, 局部有1∶7的情况, 支架中心距为1.75 m。回采过程中, 支架立柱爆缸, 结构件母材压损。通过数据建模模拟计算和经验估算, 发现该支架选型与实际煤层厚度不相匹配, 工作阻力太小。第二个工作面选用了ZF13000型放顶煤液压支架, 采放比与ZF10000型放顶煤液压支架基本相同, 回采过程中, 支架损坏较少, 但是经常发生压架事故, 给回采效率带来巨大压力, 往往处理压架情况就要花费2个工作日左右。而且由于产量压力, 在放煤过程中, 后部放煤非常彻底, 甚至将直接顶和老顶都放下来, 不利于洗选工作顺利开展。

最终, 经过数据模拟和井况分析, 塔山矿选择了ZF15000型液压支架, 经过几年的实践, 该架型已经成为塔山矿综采综放的主力支护设备。

山西组4号层为大同地区典型的石炭二叠系煤层, 以燕子山矿和马脊梁矿为例, 该煤层节理发育特点独特, 其节理发育为垂直偏东, 煤层呈现垂直柱状发育成煤, 在回采过程中, 片帮非常严重, 煤壁基本上不需要采煤机截割, 采煤机主要起收煤作用, 清理一下顶三角和底三角即可完成采煤。在设备选型过程中, 考虑到其煤层厚度仅仅6.8~8.2 m, 工作面矿压显现状况不会剧烈, 所以选择了ZF10000型放顶煤支架, 架间距1.5 m, 支护强度与塔山ZF13000型放顶煤液压支架相当。但是在回采过程中, 发现支架每个工作日期间都有压架现象发生, 初期4~7架, 后期发展到10架以上, 而且工作面中部个别支架的顶梁被压裂、柱帽压碎。回采工作比较困难, 日产原煤仅仅1万t左右。

2 结语

通过近几年同煤集团石炭二叠系工作面回采过程分析发现, 在支架选型过程中, 应该注意具体工作面具体矿压状况的问题, 目前大同石炭二叠系煤层工作面矿压显现剧烈, 地质条件复杂, 底板起伏不平或者底板较软, 甚至呈现倾角剧烈或者断层发育的状况[2]。当然从国内一些专家的分析来看, 这些工作面适合选用掩护式架型[3], 但是, 就大同煤矿条件来看, 矿压比较显现, 掩护式架型的两柱结构难以实现工作阻力要求, 所以, 同煤集团依然采用四柱支撑掩护式架型。

具体的工作面应该做具体的、有针对性的矿压分析, 建议成立一个数据模拟矿压特性分析研究室, 针对主力矿井进行矿压的分析, 每套液压支架有针对性地匹配工作面矿压需求。尤其是太原组和山西组石炭二叠系工作面选型。

摘要：介绍了大同煤炭石炭二叠系两组的设备使用状况和选型匹配状况, 针对具体的工作面矿压条件、支架支护性能要求、特厚煤层采放比要求等, 对大同煤炭二叠系工作面液压支架选型工作做出具体的分析, 类比选型方式在大同石炭二叠系工作面液压支架选型和使用过程中已经证明不具备科学性。文中的分析过程和阐述过程对同行进行综采综放工作面支护设备选型有一定的借鉴意义。

关键词：石炭二叠系,工作面,液压支架,放顶煤,矿压,围岩地质

参考文献

[1]解锡超, 张正喜, 唐跃刚, 等.山西省太原组和山西组煤的煤岩特征分析[J].中国煤炭地质, 2011 (8) :67.

[2]云凌.大同煤矿集团石炭系煤田采煤液压支架选型浅析[J].科技信息, 2012 (16) :343.

二叠～三叠系 第7篇

全球范围内非常规气资源量丰富, 我国的资源储量也较为可观。其中页岩气可采资源量为26×1012m3;据BGR2005[1]评价, 我国煤层气资源量为31.5×1012 m3;截至2011年底, 我国致密气累计探明储量1.76×1012 m3, 占全国天然气探明总储量的40%。北美及欧洲等对致密气藏的成功开发, 对我国的勘查工作提供了一定的指导[2,3]。江苏省是工业较发达的省份, 但能源供应较为紧张。对苏南地区以往31对矿井的开采证明, 苏南煤层多为高变质的贫煤、瘦煤和无烟煤, 瓦斯含量大于8 m3/t。经分析研究, 江苏煤炭地质局提出, 变开采煤层为开采煤层气, 并与开采页岩气及致密砂岩气联合起来, 在理想区域层位开展三者联合研究和商业开发, 以此为思路, 探索一条缓解江苏省能源供需紧张的解决之道。

1 综合研究开发背景分析

下扬子区二叠系龙潭组广泛分布富有机质泥页岩, 但研究程度相对较低[4]。在泥页岩沉积的同时, 伴生沉积了一套砂岩层。苏南地区二叠系龙潭组的煤层 (薄煤层) 、泥页岩层及砂岩层伴生、互层, 具有同时形成煤层气、页岩气和致密砂岩气复合气藏的基础地质条件, 为三者的综合研究开发提供了地质基础。

中国南方发育多套烃源岩, 页岩气研究初期主要集中于川、黔、渝及下扬子等地区, 其中, 中上扬子区目标层位主要集中于筇竹寺组和龙马溪组。下扬子区烃源岩则主要发育于上二叠统龙潭组, 同时普遍发育了煤系及砂岩层, 根据富有机质暗色泥页岩厚度、有机碳含量、成熟度及埋深条件而言, 区域上具有形成页岩气藏较好的地质条件;煤层气资源量较大[5];同时具有形成致密砂岩气藏的物质基础。此外, 构造改造方面, 南华盆地古生界经历的多期构造运动, 对苏南地区复合气藏的后期改造较显著。总体而言, 苏南下扬子区龙潭组具有研究与勘探复合气藏的基础地质条件。

2 沉积背景分析

苏南地区二叠纪遭受广泛的海侵, 以海相沉积为主。栖霞期海水由SW、NE两个方向侵入研究区, 在淮阴—响水一线东南方向沉积了细碎屑岩夹煤线, 随后海水加深, 出现了腕足、珊瑚、蜓类等新物种, 海流流通不畅, 整个海洋处于弱还原环境, 沉积了含燧石团块灰岩, 靠近胶苏古陆的洪泽—滨海一线, 沉积了海陆交互相的碎屑岩夹碳酸盐岩, 厚度较小。茅口早期, 钙质减少, 磷质及硅泥质增加, 生物以腕足类、头足类为主, 沉积了含磷质结核的硅质岩。茅口期晚期—龙潭期, 海水进退变化较快, 气候较温润, 海退期间植物生长较茂盛, 沉积了含煤碎屑岩, 是苏南地区重要的成煤期。洪泽—滨海、宜兴—苏州一线较厚;宁镇—茅山为相对隆起区, 沉积厚度较薄, 长兴期海水较平静, 隆起向南东方向移到砺山—江阴一带, 上隆遭受剥蚀并控制了两侧的沉积。砺山—江阴隆起的西北侧为浅海碎屑岩沉积, 以腕足类、头足类生物为主, 沉积的细碎屑岩厚度较小;东南侧为浅海碳酸岩盐相, 以蜓、珊瑚类生物为主, 沉积了碳酸盐岩。隆起、岩相带及坳陷反映了南东—北西向的差异[6]。

3 综合研究开发地质背景分析

3.1 气源条件分析

对于自生自储式气藏, 烃源岩的有效厚度是供应充足的有机质和气体储集空间的基础。实践表明, 页岩气藏形成的页岩有效厚度下限为15 m, 具有工业开采价值的气藏厚度为30 m以上。而对我国主要煤层气实验区的平均煤厚统计在0.7~4.5 m之间[7], 砂岩气藏则需要有一定的主力气源岩, 同时需达到砂岩气藏成藏地质门限[8], 苏南地区二叠系龙潭组和堰桥组气源条件有以下特征, 其连井剖面岩性对比如图1所示。

3.1.1 龙潭组 (P3l) 特征

该区域厚30~250 m, 自下而上分为3段: (1) B含煤段:厚59~69 m, 平均60 m, 东部以泥岩、粉砂质泥岩为主, 次为细粒石英砂岩, 普遍发育3~4层砂屑灰岩或生物灰岩, 为龙潭组与堰桥组的分界标志层。含0~5层不稳定B层薄层, 砂岩具水平层理, 富含菱铁质结核和鲕粒条带, 西部厚度较薄, 一般仅10余m, 为灰色泥岩, 底部发育一层含生物屑灰岩。该段产丰富的腕足类、双壳类及植物碎片化石。 (2) 富有机质泥页岩段:厚20~50 m, 平均42 m, 为深灰、灰黑色泥岩。粉砂质泥岩, 底部发育一层生物碎屑灰岩。西部厚度仅为10 m左右, 为灰黑色泥岩。本段化石以腕足类、双壳类为主, 见菊石及鱼类化石。 (3) A含煤段:厚35~118 m, 平均厚度为76 m, 东部以深灰色粉砂岩为主, 夹薄层板细砂岩、泥岩, 呈胡层状。内含煤0~8层, 常见1~5层, 仅2层局部可采, 以苏州的东山、西山含煤性为最好, 至无锡—常熟一带基本不含煤, 本段富含植物及腕足类化石。

3.1.2 堰桥组 (P2y) 上含煤段特征

该区域上厚度约16~72 m, 平均厚45 m, 岩性为灰色、深灰色泥岩、粉砂岩和灰色中细粒砂岩及鲕状粘土岩相间组成, 夹铝质泥岩和煤层, 为苏南地区主要含煤段, 含煤1~6层, 其中上1煤为苏南主采煤层, 薄-中层煤层较发育, 发育大量植物化石, 以大羽羊齿植物群为主, 局部见腕足类化石。

综上所述, 苏南地区二叠系龙潭组和堰桥组具有生气的源岩条件, 且堰桥组及龙潭组的泥页岩、砂岩及煤层中均有裂缝、微裂缝分布, 有利于气体的富集成藏及运移。

3.2 煤层及烃源岩生烃潜力

煤层气藏控制产气量的参数要素包括煤层的厚度、煤的成分、含气量及气体成分。煤层气产量主要取决于煤层的渗透率和气体饱和度。该区以中、高变质煤阶为主, 对气体的生成有利。

煤纤维组分中镜质组对煤的生气潜力及储层物性的影响最大, 其体积分数越大, 煤的生气潜力越大, 内生裂隙越发育, 渗透率越高, 易于形成含气量较高的煤层气藏。对苏南地区, 煤的有机质丰度7%~38%, 该区煤的显微煤岩类型属亮暗煤。该区煤岩显微组分的鉴定:凝胶化物质占44.9%~69.7%, 多是无结构镜煤及凝胶化基质, 偶见结构镜煤;丝炭组分占17.45%~32.4%, 主要是丝炭、半丝炭化基质和镜丝质体碎片及少量丝炭碎片, 腔体保存不完整;稳定组分别见于金坛市土山的煤系地层中, 含量较少, 煤系地层具有较好的生气及富气潜力。

下扬子区上二叠统的研究表明, 龙潭组及堰桥组上段富有机质泥页岩厚度大于100 m, TOC为2%~5%, 对研究区龙潭组采集到的12块烃源岩样品进行δ13C同位素测试结果为-24.3‰, 有机质类型为Ⅲ型, 且演化程度已达到成熟-高成熟阶段, 具备页岩气成藏的条件。

龙潭组在全区范围内沉积了一套稳定的粉砂-细砂岩, 局部含灰岩, 厚度达100 m左右, 其上覆大隆组沉厚度大且稳定, 岩性主要为致密泥岩及粉砂岩, 成为区域上较好的盖层。区域上具有较好的生气源岩 (煤层及富有机质泥页岩) 、稳定的砂岩储层及致密泥岩盖层。因此, 具备形成致密砂岩气藏的基础条件。

3.3 复合气藏成藏特征分析

苏南地区复合气藏成藏模式如图2所示。

研究区范围内由于原始沉积厚度、构造及剥蚀作用的影响, 使得地层空间上的展布呈现不同的形态, 以至于形成了不同的气藏模式。根据龙潭组和堰桥组中煤层、富有机质泥页岩及致密砂岩层的发育及组合情况, 文章对苏南地区由煤层气、页岩气和致密砂岩气藏组成的复合气藏聚集模式进行归纳总结。将苏南地区的气藏聚集模式分为以下3种。

3.3.1 SCT型

以孤山地区钻孔为代表, 其钻遇的地层中, 组成堰桥组的煤层层数较多, 层厚较大, 煤层气含量较高, 与煤层伴生沉积的泥岩及其上部沉积的龙潭组铝、镁质暗色泥页岩沉积厚度较大, 有机碳含量较可观, 页岩产气量较好, 生成的气体 (主要为游离气) , 在烃源岩生气的膨胀作用下, 气水界面整体向上运移, 形成大面积的地层饱含气状态[9], 形成以煤层生气为主, 泥页岩生气为辅的复合气藏模式。

3.3.2 CST型

以原田地区钻孔为代表, 组成堰桥组的煤层层数较多, 但煤厚较小, 煤层气含量较好, 同时泥页岩层沉积厚度较大, 有机碳含量较高, 具备较高的页岩气潜能, 所生成的游离气是上覆致密砂岩气藏的主要气源。形成以页岩气为主, 煤层气为辅的复合气藏模式。

3.3.3 ST型

以钟山地区钻孔为代表, 堰桥组地层不含煤层, 或只是含有较少的煤线, 煤层气资源潜力很小, 但泥页岩的沉积厚度较大, 且有机质含量较高, 热演化程度适中, 页岩气资源潜力大, 所生成的游离气是致密砂岩中气体的贡献者, 形成页岩气-致密砂岩气的气藏模式。

4 综合研究与开发远景分析

综合以上分析, 对气藏区域有利区带进行划分:常州、江阴、张家港一带为生气有利区, 其煤岩有机显微组分以镜质组为主, 煤变质程度以瘦贫煤为主, 煤层气潜力较大, 富有机质泥页岩沉积厚度较大, 页岩气资源潜力较好, 上覆砂岩储层对气体的储存有利;镇江、宜兴局部地区及苏州东山地区下含煤段为生气较有利层段, 煤岩有机显微组分以镜质组为主, 含少量丝炭, 以肥煤为主, 具有一定的煤层气潜力, 同时钻孔揭露的泥页岩地层厚度较大, 埋藏适中, 是较有利的生气区段, 同时, 其上覆砂岩层厚且连续, 成为游离气的良好储层;太湖两岸的宜兴白泥场与苏州东山的上含煤段, 煤变质程度较低, 一般以低煤阶的气、肥煤为主, 生气能力较小, 其联合开发有利优选区示意如图3所示。

5 结论

(1) 苏南地区广泛发育的二叠系煤系及烃源岩, 具有同时生成煤层气及页岩气的潜力, 烃源岩上覆致密砂岩较厚且发育连续, 三者具有形成煤层气、页岩气、致密砂岩气复合气藏的可能性, 具有进一步研究及开发的地质基础。

(2) 苏南地区堰桥组和龙潭组同时发育煤层及富含有机质泥页岩层, 厚度较大、有机质含量高、连续分布, 母质类型好, 成熟度适中, 具有页岩气成藏的良好地质条件和丰富的资源潜力, 存在煤层气、页岩气、致密砂岩气资源的重叠组合性。并将复合气藏分为三种:煤系烃源岩生气为主, 暗色泥页岩生气为辅的复合气藏;暗色泥页岩生气为主, 煤系生气为辅气藏;暗色泥页岩生气的气藏。

(3) 常州、江阴、张家港一带, 镇江、宜兴局部地区及苏州东山地区下含煤段是本次研究暂定的复合气藏开发的有利区带。

参考文献

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二叠～三叠系 第8篇

1)位置和范围

黄河北煤田位于华北地台山东台背斜西缘,鲁西断块鲁中断隆西北缘,在东阿—济南—临朐单斜凹陷的偏西部(如图1)。其南为泰山断凸和肥城断盆,北部边界为著名的聊考大断裂,断裂上

盘即济阳坳陷,西为阳谷茌平煤田预测区;东为章丘煤田。该煤田地层系统属华北型[1],基本构造形态为一单斜构造,地层走向N50°E,倾向北西,倾角5°~8°。黄河北煤田全长50km,大体平行于黄河,呈NE~SW方向延伸。自西向东分为旦镇、长清、袁庄、济西等勘探区。区内山西组含煤岩系普遍受岩浆侵入影响,并使部分可采煤层变成天然焦及高变质的煤。

2)地层

黄河北煤田地层区划属华北地层区鲁西地层分区的一部分。石炭-二叠系含煤岩系假整合于中奥陶统石灰岩之上。煤系基底为奥陶系与寒武系,出露于黄河南岸的长清至平阴一带,形成中、低山丘陵区。石炭—二叠系全被厚度较大的第四系、上第三系所覆盖。缺失中生界、下石炭统、泥盆系、志留系、上奥陶统与元古界。

根据最新地层划分方案,在对该研究区的地层分界时,将石炭系与二叠系的分界位置向下迁移,太原组上部地层要划入二叠系,下部地层要划为石炭系。

在研究区,前人对晚古生代地层的沉积特征作了一定程度的研究,但程度比较浅,而且只是利用了传统的研究方法,本次研究,作者利用了传统方法和粒度分析进行了综合的深入的研究,同时对研究区的晚古生代地层的沉积特征初步进行了定量化的研究。

1 岩性特征

1.1 主要岩石类型

黄河北煤田晚古生代含煤地层主要发育砂岩、泥质岩、碳酸盐岩、火山碎屑沉积岩和可燃性有机岩(煤)。不同时代地层中岩石类型及丰度有一定差异,从剖面上看山西组沉积物主要为陆源碎屑沉积岩,以砂岩占优势,碳酸盐岩不发育,偶尔出现湖泊相的泥灰岩。研究区各主要岩石类型及岩性特征叙述如下:

1.1.1 砂岩

砂岩是黄河北煤田山西组含煤地层中分布最广的岩石类型之一,约占整个煤系地层的三分之一,该地层从老到新砂岩丰度逐渐变大。

砂岩的主要是陆源碎屑性质,成分以石英、长石为主,其次是云母、岩屑和重矿物等。研究区的砂岩以中、细粒居多,但靠近山西组上部砂岩粒度较粗,砂岩的成分成熟度一般较高,石英平均含量约占碎屑组分的80%左右,主要为单晶石英,含少量多晶石英和稳定的硅质岩岩屑。长石在研究区风化比较严重,一般呈污浊的土黄色,或者呈灰白色;结构成熟度相对较好(但比石盒子组的结构成熟度差),主要表现为分选性较好(分选中等-好)、磨圆度较高(次圆状-圆状),填隙物除硅质、钙质、铁质等化学胶结物外,也有粘土胶结,常含不等量的泥质杂基,有时在砂裂隙被方解石脉充填。

1.1.2 泥质岩

研究区内含煤地层中的泥质岩主要为杂色页岩、泥岩、碳质页岩、粉砂质泥(页)岩,以及以单矿物为主的高岭石粘土岩和蒙脱石粘土岩,研究区山西组地层中泥质岩的丰度则小于砂岩。约占四分之一到三分之一之间。在山西组下部地层中的泥质岩以黑、深灰、灰色为主上部以灰白、灰色为主,到顶部则以杂色为主(主要为紫色)。说明了沉积环境的改变,沉积环境由还原环境向氧化环境转变。

1.1.3 碳酸盐岩

研究区山西组含煤地层中石灰岩以透镜状出现,且含量非常少,该区很难找到可对比的主要层位。

1.1.4 粘土岩

研究区的粘土岩较多,一般具有滑面,在山西组发育较多,山西组的下部颜色以深色到灰白色为主。层序Ⅲ下部的粘土岩成分主要是伊利石和蒙脱石,上部主要以高岭石为主,标志着沉积环境向陆相开始转化。

1.2 颜色

沉积岩的自生颜色是地球化学特征的良好指标,在研究区可见到褐色粘土岩和灰白色粘土岩,反映了不同的水动力和水介质条件,自生色主要取决于岩石中含铁自生矿物及有机质的种类和数量,粘土岩、化学岩和生物化学岩的自生颜色对古水介质的物理化学条件有良好的反映,在研究区常见的含铁矿物主要是褐铁矿、黄铁矿、菱铁矿等。沉积岩在形成过程中难免还会有次生变化,要注意区分。

自生的粘土矿物在研究区比较常见,它可以反映水介质条件,如大陆环境主要是酸性介质,以高岭石为主;湖泊相的粘土岩要根据覆水深度和水介质条件做具体分析;海洋环境粘土沉积多以伊利石和蒙脱石为主,具有良好的指相性。本研究区层序Ⅲ的粘土矿物多指示过渡相环境,而层序Ⅳ则指示陆相环境,总体看来,在层序Ⅲ顶部开始发育指示陆相环境的沉积物,华北陆表海慢慢退出了研究区。

2 沉积构造

黄河北煤田晚古生代含煤地层中常见的沉积构造类型有可以反映不同水动力条件和沉积环境特征的层理以及生物扰动等。沉积岩的构造特征是沉积时水动力条件的直接反映,具有良好的指相性。

2.1 层理

层理是沉积物沉积时在层内形成的成层构造。沉积物在搬运和沉积时,由于介质(如水、空气)的流动,在沉积物的内部以及表面形成流动成因的构造,层理由沉积物的成分、结构、颜色、以及层的厚度、形状等沿垂向的变化而显示出来。在研究区主要层理构造有水平层理、平行层理、交错层理、波状层理、韵律层理等。

2.1.1 水平层理

水平层理主要产于细碎屑岩(粉砂岩、粉细砂岩互层和泥岩)和泥晶灰岩中,细层平直且与层面平行,细层可连续或断续,细层约0.1μm。水平层理是在比较弱的水动力条件下,由悬浮物沉积而成,因此,它出现于低能的环境中,如湖泊深水区、泻湖、砂泥混合坪、分流河道间的低洼积水盆地及分流间湾环境。在研究区水平层理和微波状水平层理较发育,尤其在泻湖相、混合坪相和分流间湾相常见。

2.1.2 平行层理

平行层理主要产于砂岩中,在外貌上与水平层理相似,是在较强的水动力条件下(如河道、湖岸、海滩等环境),高流态中由平坦的床沙迁移,床面上连续滚动的砂粒产生粗细分离而显现出的水平细层。细层侧向延伸较差,沿层理面易剥开。

2.1.3 大型交错层理

交错层理是研究区最为常见的一种层理,在层的内部由一组倾斜的细层与层面或层系界面相交,所以又称斜层理。研究区主要类型有板状交错层理、楔状交错层理、槽状交错层理、波状交错层理等,主要产于粉砂、细砂及中砂岩中,出现于分流河道、潮道、潮沟、决口扇、潮汐砂脊及混合坪。

主要成因是:(1)流水成因的交错层理,研究区多见板状、槽状交错层理,尤其在山西组砂岩中最为常见。在泻湖环境的粉砂及粉细互层砂岩中多见小型的流水成因交错层理;(2)波浪成因的交错层理,多见浪成砂纹层理和波状交错层理;(3)研究区混合坪及远砂坝的含泥质粉砂、粉细互层砂岩中多见潮汐成因的脉状及透镜状层理。

2.1.4 波状层理、互层层理及复合波状层理

波状层理实际也是一种交错层理类型之一,由于波状层理在黄河北煤田山西组地层中非常发育,对称波状层理较多,因此将其单独列出。层内的细层成连续的波状、断续波状或薄的泥纹层和砂纹层成波状的互层,多见小型波状层理、复合波状层理和缓波状层理等,在细砂岩中也发育波状层理,例如粉砂岩和细砂岩的互层构成的波状交错层理。

2.1.5 韵律层理

由层与层间平行或近于平行的、从数毫米至数十厘米的等厚或不等厚、两种或两种以上的岩性层的互层重复出现所组成,韵律层理的成因很多,可以由潮汐环境中潮汐流的周期性变化形成潮汐韵律层理,也可以由气候的季节变化形成季节性韵律层理,还可以由浊流沉积形成复理石韵律层理。在黄河北煤田中韵律层理多为潮汐流形成的潮汐韵律层理。

2.2 生物扰动构造

由于生物的活动使沉积物原始构造受到破坏,最常见的类型是虫孔和动物爬行迹,研究区的生物扰动构造,多产于粉细互层砂岩中,尤其在混合坪及远砂坝环境中发育,一般以浑浊状层理出现。

2.3 古生物特征

2.3.1 动物化石类型

研究区主要发育的生物有蜓类(包括Schwagerina subnathorsti(Lee),S.sp.,Schubertella obscura penchiensis Sheng,Triticites umbonoplicatus(Rauser et Beljaev))、牙形石(包括Streptognathodus elongutes,Hindeodus sp.,Anchignathodus sp.)、海百合茎、双壳类和腕足类化石,这些生物主要发育在台地相的灰岩中,且个别地区的化石个体较大。从地层上看,主要位于本溪组、太原组和山西组下部,这些特征都表明海水还没有完全退出该地区,但已经出现了海陆的交互环境。

2.3.2 植物化石类型

黄河北煤田主要发育的植物有轮叶(Annularia sp.)、科达木(Cordaites sp.)、宽带羊齿(Taeniopteris nystroemii)、楔羊齿(Sphenopteris sp.)、脉羊齿(Neuropteris sp.)、斜方鳞木(Lepidodendron posthumii)、卵脉羊齿(Neuropteris ovata)、星轮叶(Annularia stellata)、带科达(Cordaites principalis)、脐根座(Stigmaria ficoides)等,这些植物在研究区广泛分布,其中,浅海相的本溪组和海陆交互相的太原组以及山西组下部沉积物中均发育以上植物化石,在山西组上部的过渡相沉积物中主要含有苛达叶,鳞木以及轮叶等化石,多出现在细砂岩、粉砂岩、泥岩粘土岩中,粘土岩中则常见植物根化石。在石盒子组中植物化石多呈化石碎屑,细粒碎屑岩中常见植物根化石Colamitea Svckowi等,说明海水意境完全退出该研究区,这些植物碎片代表了河道或湖泊环境沉积物的发育。

3 粒度分布特征

在研究区砂岩丰度较高,为了确定沉积环境,对研究区的典型砂岩进行分析,砂岩粒度分析是一种定量的分析方法。在传统情况下需要通过切片在显微镜下,测量颗粒粒径大小并进行分区间统计,然后绘制出概率累积曲线和概率直方图,通过计算和分析来解释沉积环境。利用计算机成图和分析是近年来新发展的粒度分析的一种方法和手段。但是计算机直接编制的曲线需要通人工参与来纠正成三段式形状。

在研究区选择了有代表性的砂岩薄片6个,取其中的一个样品的粒度分析作代表,样品号码为H36。

H36中粒长石石英砂岩(山西组、层位:871.1米):

(1)Y=5.6717>-2.7411海滩沉积相;

(2)Y=118.9973>65.3650浅海沉积环境;

(3)Y=-9.2000<-7.4190河流或三角洲沉积环境;

(4)Y=11.6550>9.8433河流或三角洲沉积;

通过以上数据及相关资料判定为河控浅水三角洲沉积环境。

从图2可以看出,该层的分选性比较好,颗粒分布比较集中,大部分颗粒直径在1.5≤Φ≤2.8之间。颗粒相对比较均匀。说明了水动力条件比较稳定。

从图3可以看出,与层位H36相似,沉积环境缺少牵引总体,只有跳跃总体和悬浮总体。说明水荷载能力比较好,而且在跳跃总体和悬浮总体之间有冲刷的间断。

从以上综合分析知道,太原组沉积环境是海相为主的沉积环境,并且海进海退较快,沉积的连续性、过渡性差;山西组的沉积环境以海陆交互的三角洲沉积环境为主,海水整体的下退,而且未出现大的海侵,三角洲平原相最为发育,其中以分流河道相为主,为河控三角洲;到石盒子组海水整体退出华北地区,华北总体进入陆相环境,沉积环境以陆相三角洲为主。

4 小结

研究区的山西期下部为海陆交互沉积,在上部发育大型三角洲复合沉积体系,是一套从海到陆的过渡相沉积,主要沉积相包括:分流河道相、决口扇相、废弃分流河道相、天然堤坝相、分流间泛滥平原相、分流间湾相、分流间沼泽相及泥炭沼泽相等。在山西期沉积时总体海平面下降,沉积物性质开始发生改变,开始沉积陆相物质,沉积环境从海陆交互沉积环境开始转化为陆相的河流-湖泊沉积环境。