鄂尔多斯盆地上古生界本溪组8#煤岩煤岩气与致密砂岩气主要气藏特征对比

doi:10.11743/ogg20240607

Abstract

Abstract:

The Changqing Oilfield Company of PetroChina has achieved significant advances in exploring deep coal-rock gas within the Ordos Basin， discovering that methane （CH₄） largely occurs in coals as both adsorbed and free gas， which contributes to the formation of self-sourced coal-rock gas reservoirs. In this study， we comprehensively investigate the characteristics of coal-rock gas reservoirs represented by the No. 8 coal seam of the Benxi Formation. The results indicate that the Ordos Basin contains 10 coal seams from top to bottom. The Nos. 5 and 8 coal seams， among others， predominate， exhibiting stable distribution and great thickness. Compared to shallow coalbed methane （CBM）， the deep coal-rock gas occurring in the No. 8 coal seam of the Paleozoic Benxi Formation is characterized by high formation pressure， high formation temperature， high gas content， high gas saturation， and high free gas content. Specifically， these coal-rock gas reservoirs exhibit average formation pressure ranging from 22 to 35 MPa， suggesting high formation pressure. However， their formation pressure coefficients vary between 1.0 and 1.1， indicating a normal pressure system. The coal-rock gas reservoirs present average formation temperatures ranging from 67 to 92 ℃ and an average geothermal gradient of 2.94 ℃/km， suggesting normal geothermal gradients. The composition of coal-rock gas in these reservoirs manifests an average CH₄ content of 96.92 %， average C₂H₆ content of 0.61 %， average CO₂ content of 0.85 %， and average N₂ content of 1.47 %， establishing these reservoirs of dry gas type. The formation water in these reservoirs has total dissolved solids （TDS） concentrations ranging from 41 644 to 89 776 mg/L （average： 62 228 mg/L）， indicating primary CaCl₂-rich formation water. Unaffected by shallow groundwater， the coal-rock gas reservoirs exhibited high gas production rates in tests and stable production at a low pressure drop rate. A systematic comparison between deep coal-rock gas reservoirs in the No. 8 coal seam of the Benxi Formation and tight-sand gas reservoirs in the 8^th member of the Xiashihezi Formation （He 8 Member） and the 1st member of the Shanxi Formation （Shan 1 Member） in the Sulige gas field reveals similarities in major reservoir characteristics， including reservoir type， reservoir pressure and temperature， gas composition， formation water properties， and production capacity. These similarities will provide a valuable guide for future large-scale exploitation and production capacity construction of deep coal-rock gas.

Key words: tight-sand gas, coal-rock gas, gas reservoir characteristics, coal seam, Benxi Formation, Ordos Basin

CLC Number:

TE122.3

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Figures/Tables 18

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气藏类型	主要气藏特征
气藏类型	气藏压力/MPa	气藏温度/℃	含气量/（m³/t）	含气饱和度/%	游离气含量/%
浅层煤层气	4～8	约40	8～12	变化较大	很低
深层煤岩气	22～35	67～93	15～25，平均21.77	高达99.85	平均29.93

宏观煤岩类型	划分指标
宏观煤岩类型	总体相对光泽强度	光亮成分含量/%
光亮煤	强	>75
半亮煤	较强	75～50
半暗煤	较弱	50～25
暗淡煤	暗淡	≤25

煤体结构	分层特征	层理特征	破碎程度	裂隙发育特征	手试硬度
原生结构煤	平行层状，上、下层整合接触	平行层理，带状结构	呈棱角状块体，且无相对位移	原生割理发育，连通性较好	硬度较强，煤块沿割理面断开
碎裂煤	类似层状的透镜体	层理界限清晰，呈条带状结构	块体呈棱角状，出现块体间的相对位移	发育割理和裂隙，且连通性好	煤块易沿裂隙面断开
碎粒煤	透镜体和团块，与上、下层不整合接触	条状结构遭受破坏，层理界限不清晰	块体遭受揉皱破碎，粒径>1 mm	割理遭受破坏，连通性变差	硬度较小，易搓成碎粒
糜棱煤	透镜体和团块，揉皱分状，与上、下层不整合接触	原生条状结构遭受破坏，层理不清晰	煤体严重破碎呈粒状或粉状，粒径<1 mm	发育揉皱镜面	硬度和强度很低，呈粉末或粉尘状

层位	天然气主要组分含量/%				H₂S含量/（g/m³）	天然气相对密度
层位	CH₄	C₂H₆	N₂	CO₂	H₂S含量/（g/m³）	天然气相对密度
8^#煤岩	95.17～98.34	0.03～1.72	0.05～3.28	0.52～1.21	0.007～0.013	0.603 9～0.631 0
8^#煤岩	（96.92）	（0.61）	（1.47）	（0.85）	（0.010）	（0.613 5）
盒8段	92.59～98.56	0.42～5.50	0～2.65	0～2.39	0	0.561 7～0.606 1
盒8段	（95.73）	（2.35）	（0.34）	（0.59）		（0.581 1）
山1段	91.93～98.50	0.06～6.22	0～4.32	0～2.56	0	0.553 0～0.598 3
山1段	（94.77）	（2.68）	（1.06）	（0.79）		（0.580 7）

层位	取值	地层水离子浓度/（mg/L）						总矿化度	水型
层位	取值	K⁺+Na⁺	Ca²⁺	Mg²⁺	Cl^-	SO₄^2-	HCO₃^-	总矿化度	水型
8^#煤岩	范围值	8 964～1 8261	3 880～15 407	589～905	23 642～53 648	2 325～4 649	234～505	41 600～89 800	CaCl₂型
8^#煤岩	平均值	（12 072）	（10 259）	（652）	（36 031）	（3 272）	（360）	（62 200）	CaCl₂型
盒8段	范围值	2 544～9 619	2 883～8 946	94～2 345	11 973～27 452	238～8 842	114～530	21 500～50 300	CaCl₂型
盒8段	平均值	（6 284）	（5 421）	（565）	（17 123）	（2 102）	（330）	（33 900）	CaCl₂型
本溪组砂岩	范围值	3 452～54 442	2 910～63 912	196～12 155	1 030～199 123	143～16 676	468～1 230	17 900～323 400	CaCl₂型
本溪组砂岩	平均值	（20 361）	（25 936）	（2 591）	（80 029）	（3 914）	（621）	（132 000）	CaCl₂型

Comparison of main reservoir characteristics between deep coal-rock gas of the No. 8 coal seam of the Upper Paleozoic Benxi Formation and tight sand gas reservoirs， Ordos Basin

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层位	试气井口产量/（10⁴ m³/d）	稳定日产量/（10⁴ m³）	压降速率/（MPa/d）	单井EUR/（10⁴ m³）
8^#煤岩	3.2～24.6	1.0～7.5	0.003～0.018	3 100～7 960
8^#煤岩	（10.0）	（4.3）	（0.009）	（5 580）
盒8段	2.0～50.0	0.8～6.5	0.002～0.032	2 100～7 420
盒8段	（9.8）	（4.0）	（0.021）	（5 800）

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