鄂尔多斯盆地上古生界山西组5^#煤地质特征与差异含气性主控因素

摘要

鄂尔多斯盆地上古生界山西组5#煤作为该区煤岩（层）气勘探的重要目标层系，其储层沉积特征、物性条件及煤质特征在盆地尺度上尚缺乏系统性研究，制约了深部煤岩（层）气的高效勘探与开发。为此，本文综合运用测井解释、煤质分析（工业组分与热演化程度）、跨尺度孔隙结构表征（CO2吸附、低温液氮吸附与高压压汞）以及含气量测试（实测含气量与甲烷等温吸附）等方法，系统揭示了5#煤在沉积环境、物性特征与煤质属性等方面的空间展布规律，进一步阐明了影响含气性差异的关键控制因素。研究结果表明：（1） 5#煤层形成于海陆过渡相浅水三角洲沉积体系，煤层厚度总体呈现东北厚、西南薄的特征，顶底板以泥岩为主，局部发育砂岩或者砂泥岩；（2）煤的热演化程度自东北向西南逐渐增高，固定碳含量占主导，灰分与挥发分呈北高南低分布；（3）孔隙结构以微孔（<2 nm）为主，随热演化程度增高，自北向南微孔发育程度增强，吸附能力显著提升；（4）平面上，5#煤总含气量整体呈现南高北低的分布格局；（5）顶板封闭性、孔隙度与固定碳含量与含气量呈显著正相关，而灰分与挥发分含量则呈强负相关。本研究系统识别了影响5#煤含气性差异的关键地质因素，对鄂尔多斯盆地深部煤层气勘探部署与开发优化具有重要指导意义。

关键词

鄂尔多斯盆地 / 上古生界 / 山西组 / 深部煤层气 / 5号煤 / 孔隙结构 / 含气量

基金资助

国家重点研发计划项目“深部煤系流-固复合矿藏成矿规律与成藏机理”（2024YFC2909401）; 中国石油长庆油田分公司勘探开发研究院项目“2024年盆地上古生界非主力层煤岩（层）气成藏地质条件与勘探潜力评价”（CQYTC-QKTY2024JS634）; 中国石油长庆油田勘探事业部前期评价项目（202509）