T-CCGA 90008-2024 煤层气伴生氦气地质评价方法

ICS75.020CCGAGeologicalevaluationmethodofheliumincoalbedmethaneT/CCGA90008—2024I前言 2规范性引用文件 3术语和定义 4煤层气伴生氦气地质评价方法 5煤层气伴生氦气富集区地质综合评价 36提交主要成果 3附录A（规范性）稀有气体组分含量分析结果的精密度要求 5附录B（资料性）煤层气分析基本数据表格式 6附录C（规范性）煤层气中氦气富集区分级评价标准 T/CCGA90008—2024本文件按照GB/T1.1—2020《标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定起草。请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。本文件由中国工业气体工业协会提出并归口。本文件起草单位：中国石油天然气股份有限公司勘探开发研究院、中国石油煤层气公司、中国氦产业创新发展委员会、中国工业气体工业协会。本文件主要起草人：陈燕燕、温志新、陶士振、吴义平、杨秀春、李剑、贺正军、王兆明、高建荣、陶小晚、宋成鹏、刘祚冬、王晓波、吴晓智、杨怡青、陈悦、刘祥柏、李谦、陈秀艳、王雪玲、季天愚、李恒萱、沈一平。T/CCGA90008—20241煤层气伴生氦气地质评价方法本文件规定了煤层气中伴生氦气地质评价方法、煤层气伴生氦气富集区综合评价及提交主要成果。本文件适用于煤层气伴生氦气地质综合评价。2规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。GB/T19559煤层气含量测定方法SY/T7359稀有气体同位素比值测定方法SY/T7361稀有气体分离与组分含量分析四极杆质谱法T/CCGA90005-2024氦气储量及资源评价技术规范T/CCGA90006-2024氦气聚集区带评价技术规范3术语和定义T/CCGA90005-2024及下列术语和定义适用于本文件。3.1煤层气coalbedmethane赋存于煤层中、以甲烷为主要成分、以吸附在煤基质颗粒表面为主并部分游离于煤孔隙中或溶解于煤层水中的烃类气体，属于非常规气。3.2煤层含气量coalbedmethanecontent在标准状态下单位质量煤中所含气体的体积。3.3伴生氦气资源associatedheliumgeologicalresources伴生于烃类或非烃类气藏、在当前或未来具有提取利用氦气潜力的资源。本文件中的伴生氦气资源特指煤层气中的伴生氦气资源。3.4氦气富集区heliumenrichmentregion氦气体积含量大于0.1%的含氦天然气区。4煤层气伴生氦气地质评价方法4.1煤层气及氦气含量分析4.1.1气体样品采集为了最大限度减少空气污染，需采用带双阀的耐高压钢瓶，现场用井口天然气反复冲洗钢瓶4～6次后取气样。取样压力不低于0.5MPa。4.1.2煤层气含量和组分分析测试T/CCGA90008—20242按照GB/T19559的规定执行。4.1.3氦气含量和同位素分析测试按照SY/T7359、SY/T7361的规定执行。同一被测样品两次独立测量结果的相对偏差应符合附录A煤层气及氦气含量分析测试结果按照附录B进行整理。4.2煤层地质评价4.2.1煤层评价资料准备收集分析勘探目标区域地质资料、前人认识、煤与煤层气勘探基础资料及成果等，具体包括：——区域地质资料：包括区域构造背景、盆地沉积演化、区域水文地质特征等；——前人认识：包括煤层分布层段、埋藏深度、煤阶、煤层物性、含气性、煤层顶底板特征等；——物探资料及分析化验数据：地震、钻井、录井和测井等资料，以及显微组分、工业分析、镜质组反射率、元素分析、含气量、气体组分、流体组分、等温吸附曲线等分析化验数据。4.2.2煤层地质评价依据露头、煤心、测录井、地震、实验测试等资料，描述煤体结构、煤阶、显微组分、裂隙与孔隙类型及微观特征等，评价煤层物性（裂隙、孔隙特征、渗透率）、煤层资源潜力（含气性、储层厚度、煤体结构）、煤层富集成藏条件（构造、沉积、水文条件）。4.2.3煤层含气性及生气潜力评价对于伴生氦气而言，煤岩既是载体气也是稀释气。煤岩生气强度及含气性过高或过低均会影响气藏中氦气含量。评价参数见附录C。4.3氦源评价煤层气中的伴生氦气主要包括内源氦和外来氦。内源氦主要来自煤自身铀、钍元素的放射性衰变；外来氦包括基底或周边富含放射性铀、钍元素的岩浆岩、变质岩或沉积岩衰变生成的壳源氦，以及沿着深大断裂或构造岩浆活动带随着地幔脱气溢出的幔源氦。4.3.1内源氦评价4.3.1.1煤层铀、钍元素含量分析及原位特征根据γ能谱法、电感耦合等离子体质谱法等实验方法，测定煤层铀、钍元素含量。结合形貌观测、X射线衍法，观测含铀、钍元素主要矿物及其赋存状态。4.3.1.2结合区域地质、地震及测井等资料，确定煤层厚度、分布规模及沉积时代。4.3.1.3计算煤内源生氦通量煤内源生氦通量可由式（1）、（2）计算。J内 M内内煤内（2）J内(He)——内源氦气生成通量，cm3/(g.yr)；M内(He)——总生氦量，m3；V煤——煤体积，m3；——煤密度，g/m3；T煤——煤沉积时代，Myr；——内源气氦运聚系数，%。内源气氦运聚系数γ内与煤层保存条件有关，主要根据煤层顶底板保存条件、区块构造演化剧烈程度、水文地质条件决定。4.3.2外源氦评价4.3.2.1外部壳源氦外来壳源氦主要来自煤层周缘富铀、钍沉积岩和变质岩或者古老花岗岩基底。T/CCGA90008—20243根据区域构造、盆地沉积特征、地震及测井资料，确定区块基底花岗岩、变质岩分布规模、沉积时代及煤层附近富铀、钍沉积岩的发育规模及沉积时代。外源生氦通量可根据式（3）进行外源氦总量计算。外……(3)M外(He)——外部壳源氦气生成总量，m3；J外(He)——外部壳源氦气生成通量，cm3/(g.yr)；v外——外部氦源体积，m3；——外部氦源密度，kg/m3；T外——外部氦源沉积时代，Myr；——外部氦气聚集效率，%。外部氦气聚集效率γ外主要受氦源岩年龄、铀钍含量、断裂密度、煤层气甜点面积大小等因素控制。4.3.2.2外部幔源氦幔源氦指深层地幔释放生氦。根据区域构造、深大断裂特征、构造岩浆活动研究，确定幔源氦进入煤层难易程度。可以根据3He/4He比值以及4He含量，估算幔源氦百分含量，如下式：3He)=(（3He/4He）样-（3He/4He）壳)/(（3He/4He）幔-（3He/4He）壳)×100%……(4)3He)——氦气中幔源氦气所占的百分含量,%；（3He/4He）样——样品中3He/4He比值，无量纲；（3He/4He）壳——地壳中3He/4He平均比值，一般取2×10-8；（3He/4He）幔——地幔中3He/4He平均比值，一般取1.1×10-5。4.4输导体系评价根输导体系的评价重点是评价煤层断裂体系和裂缝系统的发育程度，外部氦源与煤层气的连通度，断裂的开度、延伸度、裂缝密度、裂缝与主干断裂的伴生关系等。据区域地质背景，结合地震资料及解释成果，确定断裂系统展布特征，研究断层的性质、走向、延伸长度、断距、断层面倾向、倾角、充填物和封闭性等断层要素。4.5盖层及保存条件评价结合区域地质资料、地震、测录井、实验测试等资料，依据顶底板岩性与厚度、空间展布、水动力条件、构造活动期次与强度、地层压力等参数，开展煤层气保存条件评价。综合考虑外部氦源输导条件，煤层气保存条件适中最宜，地层压力系数不宜过大，弱径流区最佳。评价参数见附录C。5煤层气伴生氦气富集区地质综合评价5.1煤层气伴生氦气资源评价高勘探程度煤层气中伴生氦气资源可以通过体积法进行评价，低勘探程度煤层气中伴生氦气资源可以通过类比法和成因法进行评价。具体参照T/CCGA90005-2024中5、T/CCGA90006-2024中5.4执行。5.2伴生氦气资源综合地质评价伴生氦气资源地质评价需要综合考虑已钻井氦气含量、氦资源丰度、氦源、输导体系、煤地质、保存条件、富集区规模等7大要素指标。一般按照I类，II类和III类三级区分，评价参数及分级参见附录C。依据氦气富集区各项评价参数标准，将研究区对应参数获得的分数值按权重进行加和，得到综合评价分数，综合评价分数越高，氦气富集区评价级别越优。6提交主要成果6.1煤层气伴生氦气资源数据报告T/CCGA90008—20244a)氦气含量测试数据报告；b)氦气同位素测试数据报告；c)煤、基底及周缘氦源岩铀、钍含量数据报告；d)煤层气组分分析测试数据报告；e)煤含气性实验测试报告。6.2成果图件a)地层沉积综合柱状图；b)研究区主要煤层对比图；c)主力煤层埋深等值线图；d)主力煤层厚度等值线图；e)研究区水文地质图；f)研究区地下水流剖面图；g)主力煤层含气量、生烃强度等值线图；h)煤层孔隙度、渗透率平面等值线图；i)研究区基底、周边氦源岩分布图；j)研究区断裂系统分布图；k)构造岩浆活动分布图；l)气层分布及氦气含量分布图；m)气层分布及氦含量变化剖面对比图；n)氦气聚集条件综合评价平面图；o)氦气运聚富集模式图；p)煤层气伴生氦气富集区地质综合评价图。6.3数据表a)地层分层数据表；b)煤层气层综合数据表（面积、有效厚度、含气量、地层压力等）；c)煤层气分析基本数据表；d)氦气含量及同位素数据表。T/CCGA90008—20245稀有气体组分含量分析结果的精密度要求表A.1给出了稀有气体组分含量分析结果的精密度要求。表A.1稀有气体组分含量分析结果的精密度要求稀有气体组分含量（体积分数）/10-6重复性限/%>10005T/CCGA90008—2024煤层气分析基本数据表格式表B.1给出了煤层气