鄂尔多斯盆地大牛地气田深部煤层气勘探突破及其关键技术

doi:10.11743/ogg20240605

摘要/Abstract

摘要：

鄂尔多斯盆地是中国最重要的石炭系-二叠系煤层发育区。近年来，盆地东缘2 000 m深度以深煤层气勘探的持续突破，促使深部煤层气勘探开发成为煤层气增储上产的最重要方向。盆地北部大牛地气田阳煤1HF井在2 800 m深度获得高产工业气流，再次实现深部煤层气勘探的重大突破，极大地提升了业界对释放深部煤层气资源潜力的信心。依托阳煤1HF井测试结果，结合大牛地气田上古生界气藏地质研究，分析石炭系太原组煤岩煤质特征、含气性及物性特征。基于此，进一步探讨深部煤层气高产潜力的地质控因，并明确了“饱和加砂、有效支撑”压裂建立区域缝网是关键。研究结果表明，上古生界太原组8^#煤层和山西组5^#煤层分布稳定、厚度较大、热演化程度较高和游离气丰富，开发地质条件优越，与浅层煤层气赋存及生产特征明显不同。高热演化程度、灰岩和泥岩顶板的良好封盖条件是大牛地气田深部煤层气富集的主控因素。结合国内最新进展，指出中国2 000 m深度以深的煤层气资源丰富，勘探开发潜力巨大，是中国天然气资源“增储上产”的新兴领域。

关键词: 成藏条件, 资源潜力, 深部煤层气, 太原组, 石炭系, 大牛地气田, 鄂尔多斯盆地

Abstract:

The Ordos Basin is recognized as the most significant region for the development of the Carboniferous-Permian coal seams in China. In recent years， constant breakthroughs have been achieved in coalbed methane （CBM） exploration at depths exceeding 2 000 m along the eastern margin of this basin， establishing deep CBM as the most promising target for the additions to reserves from reserve growth of CBM. In this study， we perform systematic tests and analysis of well Yangmei-1HF in the Daniudi gas field of the northern Ordos Basin， which produces high-yield industrial gas flow at a depth of 2 800 m. Accordingly， we explore the geology of the Upper Paleozoic gas reservoirs in the gas field and analyze the quality， gas-bearing properties， and physical properties of coals in the Taiyuan Formation within the gas field. Furthermore， the geologic factors governing the high production of deep CBM are explored and the key technology for achieving high CBM production is determined as hydraulic fracturing-induced regional fracture network characterized by high proppant loading and the effective propping of induced fractures’ distal ends. This technology can be used to create regional fracture networks. The results indicate that the No. 8 coal seam of the Taiyuan Formation and the No. 5 coal seam of the Shanxi Formation in the Upper Paleozoic exhibit favorable geologic conditions for CBM exploitation， including stable continuous distribution， considerable thickness， high thermal maturity， and abundant free gas， which distinguish them from the occurrence and production characteristics of shallow CBM. Major factors contributing to the deep CBM enrichment in the Daniudi gas field include the high thermal maturity of coals and effective sealing capacities provided by the overlying limestone and mudstone roofs. It can be inferred that China boasts abundant CBM resources at depths exceeding 2 000 m， which hold considerable potential for exploration and exploitation， representing a new target for natural gas resources in China with significant development prospects.

Key words: accumulation condition, resource potential, deep coalbed methane （CBM）, Taiyuan Formation, Carboniferous, Daniudi gas field, Ordos Basin

中图分类号:

TE132.2

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参考文献 26

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岩石类型	平均杨氏模量/GPa	平均泊松比	水平最小主应力/MPa	水平最大主应力/MPa	垂向主应力/MPa
顶板灰岩	20.818	0.230	61.52	74.64	77.56
煤岩	7.590	0.228	51.30	61.86	63.78
底板泥岩	14.200	0.215	52.28	69.72	74.59

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