复杂断陷盆地深层煤岩气地质特征、有利成藏因素及发育模式——以渤海湾盆地大港探区为例

doi:10.11743/ogg20240613

石油与天然气地质 ›› 2024, Vol. 45 ›› Issue (6): 1665-1677.doi: 10.11743/ogg20240613

复杂断陷盆地深层煤岩气地质特征、有利成藏因素及发育模式——以渤海湾盆地大港探区为例

周立宏¹(), 陈长伟¹, 韩国猛¹, 李宏军¹, 崔宇¹^,²(), 董晓伟¹, 宋舜尧¹, 蒲秀刚¹, 刘国全¹, 甘华军²

^1.中国石油大港油田分公司，天津 300280
^2.中国地质大学（武汉）高等研究院，湖北武汉 430074

收稿日期:2024-04-18 修回日期:2024-11-04 出版日期:2024-12-30 发布日期:2024-12-31
通讯作者: 崔宇 E-mail:zhoulh@petrochina.com.cn;dg_cuiyu@ petrochina.com.cn
第一作者简介:周立宏（1968—），男，博士、教授级高级工程师，油气勘探研究与生产管理。E-mail： zhoulh@petrochina.com.cn。
基金项目:
中国石油油气与新能源分公司重点科技项目(2023YQX10103)

Geological characteristics， favorable accumulation factors， and developmental models of deep coal-rock gas in complex fault-bounded basins： A case study of the Dagang exploration area in the Bohai Bay Basin

Lihong ZHOU¹(), Changwei CHEN¹, Guomeng HAN¹, Hongjun LI¹, Yu CUI¹^,²(), Xiaowei DONG¹, Shunyao SONG¹, Xiugang PU¹, Guoquan LIU¹, Huajun GAN²

^1.Dagang Oil Company，PetroChina，Tianjin 300280，China
^2.Institute of Advanced Studies，China University of Geosciences （Wuhan），Wuhan，Hubei 430074，China

Received:2024-04-18 Revised:2024-11-04 Online:2024-12-30 Published:2024-12-31
Contact: Yu CUI E-mail:zhoulh@petrochina.com.cn;dg_cuiyu@ petrochina.com.cn

摘要/Abstract

摘要：

近年来，深层煤岩气勘探逐渐成为热门的非常规勘探领域，中国深层煤岩气的勘探主要集中在鄂尔多斯盆地，勘探与开发先导试验取得了重要突破，渤海湾盆地深层煤岩气勘探尚处于起步阶段。通过煤层岩心、测井和录井等地质资料，系统分析了大港探区上古生界深层煤层特征和有利成藏因素等，剖析了深层煤层生气、存储和保存机制，明确了上古生界深层煤岩气的发育模式。研究认为：① 大港探区上古生界深层煤岩气发育多套有利的甜点层段，煤层有机质丰度高，演化程度中等，生气强度较大。② 煤层具有多尺度孔缝结构，密集微裂缝规模发育提供了有效的储集空间。③ 煤层顶、底板以泥岩为主，保存条件较好。④ 受多期构造运动影响，煤层两次规模生气，复杂断陷背景下存在煤层风化-降解带、饱和吸附带和构造成藏带，深层煤层具有“超饱和”含气特征，煤层吸附气与游离气并存。据此建立了复杂断陷盆地深层煤岩气复式聚集发育模式，大港探区上古生界深层煤岩气理论研究与勘探实践对于渤海湾盆地深层煤岩气的勘探开发具有重要的指导与借鉴意义。

关键词: 地质特征, 有利成藏因素, 发育模式, 深层煤岩气, 上古生界, 大港探区, 渤海湾盆地

Abstract:

In recent years， deep coal-rock gas has gradually become a popular target for the exploration of unconventional hydrocarbons. In China， the deep coal-rock gas exploration is concentrated in the Ordos Basin， where breakthroughs in the exploration and production pilot tests have been achieved. In contrast， the exploration of deep coal-rock gas in the Bohai Bay Basin remains in its initial stage. Using geologic data of coal seams obtained from core observations and well logging， we systematically analyze the characteristics and favorable accumulation factors of the deep Upper Paleozoic coal seams in the Dagang exploration area. Furthermore， the mechanisms underlying the gas generation， storage， and preservation in deep coal seams are explored and the developmental model of the deep Upper Paleozoic coal-rock gas is thereby clarified. The results indicate that the Dagang exploration area contains multiple favorable sweet spot intervals for the deep Upper Paleozoic coal-rock gas occurrence， where the coal seams exhibit high organic matter abundance， moderate thermal maturity， and high gas-generating intensity. In terms of pore structure， these coal seams manifest multi-scale pores and fractures， with the large-scale， intensively distributed microfractures providing effective storage spaces. The roofs and floors of the coal seams are composed predominately of mudstones， creating favorable preservation conditions. The coal seams experienced two large-scale gas-generating processes under the influence of multistage tectonic movements. Against the backdrop of complex fault-bounded depressions， the coal seams exhibit weathering-degradation zones， saturated adsorption zones， and structural hydrocarbon accumulation zones， with its deep parts characterized by supersaturated gas-bearing properties and coexistence of adsorbed and free gas. Based on these findings， we establish a developmental model for the complex accumulation of deep coal-rock gas in a complex fault-bounded basin. The theoretical research and exploration practices of the deep Upper Paleozoic coal-rock gas in the Dagang exploration area serve as a significant guide and reference for the exploration and development of deep coal-rock gas in the Bohai Bay Basin.

Key words: geological characteristics, favorable accumulation factors, developmental model, deep coal-rock gas, Upper Paleozoic, Dagang exploration area, Bohai Bay Basin

中图分类号:

TE132.2

周立宏,陈长伟,韩国猛,等. 复杂断陷盆地深层煤岩气地质特征、有利成藏因素及发育模式——以渤海湾盆地大港探区为例[J]. 石油与天然气地质, 2024, 45(6): 1665-1677. doi: 10.11743/ogg20240613 Lihong ZHOU,Changwei CHEN,Guomeng HAN,et al. Geological characteristics， favorable accumulation factors， and developmental models of deep coal-rock gas in complex fault-bounded basins： A case study of the Dagang exploration area in the Bohai Bay Basin[J]. Oil & Gas Geology, 2024, 45(6): 1665-1677. doi: 10.11743/ogg20240613

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参考文献 32

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岩性	自然伽马值/API	声波时差/（μs/m）	补偿中子孔隙度/%	补偿密度/（g/cm³）	光电吸收截面指数/（b/e）	电阻率/（Ω·m）
煤	15 ~ 35	300 ~ 450	>50	1.20 ~ 1.80	0.15 ~ 0.20	>100.0
炭质泥岩	60 ~ 140	250 ~ 450	>40	1.80 ~ 2.30	2.00 ~ 3.45	0.3 ~ 10.0
泥岩	70 ~ 140	240 ~ 350	30 ~ 80	2.25 ~ 2.65	3.40 ~ 3.45	0.3 ~ 10.0
砂岩	30 ~ 85	175 ~ 280	10 ~ 35	2.40 ~ 2.80	1.80 ~ 1.84	10.0 ~ 200.0

盆地	区块	显微组分含量/%
盆地	区块	镜质组	惰质组	壳质组	矿物质
渤海湾	黄骅	68.45 ~ 85.82/78.30	2.00 ~ 28.79/13.50	1.94 ~ 2.13/2.04	0.42 ~ 3.60/2.80
渤海湾	冀中	72.63 ~ 81.00/76.50	7.54 ~ 21.60/16.20	0.80 ~ 13.64/7.30	1.20 ~ 6.80/3.80
鄂尔多斯	保德	67.30	9.50	21.30	1.90
	大宁—吉县	43.70 ~ 86.80/64.00	11.20 ~ 40.40/19.41	—	10.60 ~ 32.00/18.57
	韩城	46.47 ~ 87.54/76.94	6.54 ~ 35.21/15.39	—	1.15 ~ 18.32/7.38
	柳林	77.30 ~ 77.70	17.80 ~ 21.20	<1.00	—
	临兴—神府	52.90 ~ 86.20/67.80	8.80 ~ 37.60/23.10	0.80 ~ 12.00/4.30	0.80 ~ 12.00/4.10
	石楼南	74.90 ~ 84.90/80.50	15.10 ~ 25.20/19.20	—	6.20 ~ 22.80/14.80

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复杂断陷盆地深层煤岩气地质特征、有利成藏因素及发育模式——以渤海湾盆地大港探区为例

Geological characteristics， favorable accumulation factors， and developmental models of deep coal-rock gas in complex fault-bounded basins： A case study of the Dagang exploration area in the Bohai Bay Basin

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图/表 13

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