基于压汞、氮气吸附与FE-SEM的无烟煤微纳米孔特征

煤微纳米孔隙结构特征是揭示煤层气体赋存富集机理与扩散运移规律的基础。以阳泉矿区新景矿样品为例,利用氩离子抛光-场发射扫描电镜对纳米级孔隙形貌直观观测,结合低温氮吸附实验、高压压汞实验对微孔隙结构进行定量表征,以研究无烟煤微纳米级孔隙的发育特征。结果表明:煤储层纳米孔广泛发育,形貌特征复杂,类型包括植物细胞结构残余孔、镜质体基质气孔、有机显微组分间孔、黏土矿物孔隙、石英粒内孔、组分间孔、微裂隙等,与微米级孔隙共同构成完整的煤孔隙系统;煤样孔隙主体处于纳米量级,平均孔径约为39.31 nm,80%以上储集空间分布于100 nm以下,集中在10~40 nm;纳米孔分形维数介于2.72~2.90,显示较强的非均质性。储集空间的定量表征显示储层纳米级孔隙极为发育,炭质纳米孔是纳米孔中绝对优势的发育类型,微米级孔隙有一定发育程度,微裂隙发育较差。这样的孔隙结构特征是造成无烟煤吸附能力强而渗透能力较差的重要原因。     

煤层气储层地质与动态评价研究进展

基于对国内外近年来有代表性的学术论著分析,从煤储层描述与评价、储层非均质性、储层研究的试验和测试手段、煤储层多相介质耦合特征及渗透率预测、产能过程相渗变化及预测模型、煤层气储层排采试验动态和产能影响因素分析等6个方面,有重点地综述了煤层气储层地质与动态评价研究的新进展,并指出储层动态变化条件下的多相介质耦合特征和渗透率预测,不同地质背景下的储层渗透率动态预测,全方位、多学科的储层动态渗透率预测,构建定量-半定量的煤储层动态评价和预测体系将是今后储层地质和动态评价研究领域的发展趋势。     

煤层气储层微观结构特征及研究方法进展

随着对天然气资源需求量的增大,煤层气逐渐成为勘探开发的热点。煤层具有双重孔隙系统,基质孔隙是主要储集场所,裂隙则是运移的通道。孔隙和裂隙的微观特征,直接影响煤层气在储层中的赋存和运移。本文回顾了煤层气储层微观结构的研究成果,分析了煤岩微观结构特征,展示了研究方法的应用。在系统总结微观结构研究现状的基础上,提出了对该研究方向的展望。深入研究煤层气储层微观结构,对认清煤层气传质机理和高效开发具有重要意义。     

沁南煤层气开发区块煤储层特征分析及意义

以沁水南部开发区块高煤级煤储层为例,结合统计图和等值线图分析了高煤级煤储层非均质性的特点,探讨了高煤级煤储层含气性、渗透率及流体压力非均质性产生的地质机理,研究了高煤级煤储层非均质性对煤层气开发的影响,提出了开发建议。分析指出高煤级煤热演化仅为煤层含气性、渗透性及流体压力的基础,后期构造改造才为导致沁水南部高煤级煤储层非均质性的根本原因。     

高煤阶煤储层非均质性耦合模型及煤层内含气量影响因素权重分析

煤储层非均质性的正确评价对煤层气勘探开发具有重要意义。依据寺河矿区煤芯实验分析数据,对高煤阶煤储层非均质性耦合关系及含气量受储层参数影响权重展开研究。结果表明:煤储层参数非均质差异明显,矿物质含量、吸附时间和总显微裂隙密度的非均质性相对较强,含气非均质性与总宏观裂隙密度、矿物质含量、最大镜质体反射率及吸附时间的非均质性耦合性较强;各储层参数对含气量的影响权重大小分布波动较大。     

基于X-CT技术不同煤岩类型煤储层非均质性表征

为了深入探究煤岩类型与煤储层孔裂隙的耦合关系,表征韩城矿区煤储层孔隙纵向非均质性,选取了韩城矿区4种煤岩类型的煤样,采用X射线层析扫描技术,模拟和重构了韩城矿区煤储层内部孔裂隙、煤岩基质和矿物的形态与空间分布格架,建立了三维立体重构模型,实现了对不同煤岩类型孔裂隙分布的三维可视化精细表征。试验结果表明:不同的煤岩类型,孔裂隙的发育程度不同,但CT变化值较为一致,基本呈双峰分布,相较于半亮煤、半暗煤和暗淡煤,光亮煤孔裂隙发育程度最高,孔隙分布非均质性最强,孔裂隙连通性最好,并且从光亮煤到暗淡煤,呈现出孔裂隙的发育程度和连通性逐渐变差,矿物充填程度和小孔含量逐渐升高的趋势。     

五峰组-龙马溪组页岩孔隙结构与非均质特征研究

为探究五峰组-龙马溪组页岩储层孔隙特征与微观非均质特征,以重庆南川、綦江的五峰组-龙马溪组页岩样品为例,通过氩离子抛光-场发射扫描电镜、高压压汞、低温氮吸附等实验技术手段,总结出孔隙的结构特征,进而揭示储层在微观尺度上的非均质性。结果表明:储层发育为多种孔隙类型,特征具有较大差异;孔隙在连通性、形态、孔径、分布特征上的微观非均质性较强;储集能力、渗流能力的差异受控于储层孔隙-微裂隙的非均质性;分形维数可作为孔隙非均质程度的定量评价标准。对页岩储层纳米孔和非均质性的研究,可以为储层评价提供新的思路。     

沁南郑庄区块煤层气直井产能控制因素精细解析

通过对郑庄区块相邻6口煤层气直井在地质因素和工程因素基本相同的条件下,产能却有巨大差异的现象展开研究,精细解析煤层气井的埋深、含气量、煤层厚度、地质构造、压裂工程和排采工程等影响因素,认为郑庄区块煤层气直井产量偏低的控制性因素是煤储层的低渗透性,其产生的机理是由于古地应力场控制的煤储层构造裂隙的发育产状和发育密度,与现今地应力场控制着煤储层裂隙的开合程度二者不相互匹配,决定了郑庄区块煤储层低渗透性的非均质性。     

我国煤岩储层孔—裂隙结构研究进展

煤储层是一种具有双重孔隙系统(孔隙—裂隙)的储集层,孔隙和裂隙的形态、结构等特征参数直接影响煤层气在煤储层中的储集和运移。主要对前人关于孔、裂隙的研究方法以及国内学者关于孔隙、裂隙的研究成果进行总结,较系统的展示我国目前关于煤储层孔、裂隙系统的研究现状。     

水分对煤层气吸附/解吸微观作用研究进展

水分是制约煤层气吸附/解吸的关键因素之一，受煤储层多元孔隙结构和煤岩组分润湿性差异影响，煤-水-甲烷界面作用导致煤层气产出过程中CH4与H2O相互激励、相互制约。立足于水分对煤层气吸附/解吸作用的研究进展与前沿认识，从煤储层水分赋存状态、煤-水界面微观作用和水分对甲烷吸附/解吸影响3个方面重点分析了水分与煤层气吸附/解吸微观效应之间的内在关系。研究认为煤储层孔隙结构及水分赋存状态复杂。以煤-水界面作用及孔隙结构特征为依据将煤储层水划分为结合水、束缚水和自由水3种主要类型，不同类型水分对甲烷吸附的抑制作用机制存在差异、且对低阶煤的影响程度严重。水分相态变化成为影响甲烷解吸-运移的核心，水蒸汽分子通过竞争吸附置换吸附态甲烷，液态水在润湿性和毛细管力作用下水锁堵孔、抑制气-水运移。在地面煤层气钻采过程中水分的作用机理随储层温度-压力环境动态变化而变化。针对水分对甲烷解吸作用机理不清、影响界限不明的现状，由此提出了量化储层水分含量及分布特征，增强甲烷解吸与气-水运移，完善甲烷吸附/解吸理论与模型，强化水分激励、促进煤层气增产4方面的科学问题及发展方向，进一步深化煤-水界面微观作用在煤层气解吸运...     

寺家庄矿15号煤的微孔裂隙特征研究

煤中微孔裂隙是影响煤层气储集和运移的关键储层物性参数,为了掌握寺家庄矿15号煤中微孔裂隙发育特征,利用扫描电子显微镜对其进行了大量观测和精细定量表征。结果表明:寺家庄矿15号煤中发育有气孔、铸模孔、溶蚀孔、摩擦孔、角砾孔及碎粒孔等六种不同成因类型微孔隙,且不同成因孔隙的大小、形态、充填情况及连通性等均有所不同;煤中可见张、剪性微裂隙及力学性质无法辨识的紊乱裂隙,裂隙类型及发育程度与煤体结构密切相关,且不同裂隙类型的形态、规模大小、展布及排列组合等不同。     

基于煤层气产出的煤岩学控制机理研究进展

为给煤层气的高效开发提供理论参考,对煤层气开发地质理论和基于煤层气产出的煤岩学控制机理研究进展及存在的问题进行了系统分析,指出由于煤储层煤岩组成及本构关系差异显著,当前煤岩学主控的煤储层储渗空间特征及其与产能耦合关系研究远不能满足煤层气开发需求,表现为:对煤储层非均质发育特征及其开发动态效应认识不够;储层改造及煤层气排采的针对性不强;生产过程中无法有效地从地质角度规避各种层内(间)矛盾。阐明煤岩制约下的储层有效孔渗空间发育特征、层内(间)本构关系变化及煤层气开发过程储层物性响应成为亟待探索的科学问题。通过研究形成适配的层内—层间、宏观—微观、初始—动态煤岩描述理论和方法将成为促进煤层气开发地质理论发展的重要方向。     

潘庄煤层气区块3号煤多尺度裂隙特征

煤裂隙对煤层气赋存、运移和生产实践具有重要控制作用,是煤层气开发的重要研究内容之一。为探究潘庄煤层气区块3号煤多尺度裂隙发育特征,采用煤矿井下和煤芯大裂隙观测和统计、扫描电子显微镜煤微观裂隙观测相结合方法对煤多尺度裂隙进行了研究。结果表明:研究区3号煤中大裂隙较发育,煤中发育有3个不同走向的裂隙系,走向为150～160°的裂隙最为发育。裂缝间距变化范围广,裂隙密度级别为较密-密型,裂隙发育规模属于微型-中型,以小型裂隙为主;煤中可见张裂隙、剪裂隙两种微裂隙,二者的成因机制和发育特征不同。张裂隙延伸短、产状不稳定、裂口基本为敞开状、裂隙面凹凸不平。剪裂隙延伸相对较长且延伸有规律、产状稳定,裂隙面光滑平整。张裂隙和剪裂隙均具有多种形态,裂口常见碎屑物质和部分裂口被方解石脉充填。     

基于扫描电镜的寺河矿3号煤微孔裂隙精细定量表征

煤的微孔裂隙是控制煤层气赋存和运移最为关键的因素,为了实现对寺河矿3号煤的微孔裂隙精细定量表征,利用EVO MA15钨灯丝扫描电子显微镜对其进行了大量观测和分析。研究发现:寺河矿3号煤中可见气孔、摩擦孔、溶蚀孔、铸模孔4种不同成因类型微孔隙发育且孔隙的连通性较差,不同成因类型微孔隙的发育程度、形态、大小、充填情况及其连通性等有所不同;煤中张、剪裂隙较发育,裂隙多呈张开状态且部分被充填;剪裂隙仅发育于原生结构煤中,而碎裂煤中张、剪裂隙均有发育,它们的展布形态、裂隙面宽度、裂隙充填情况等各异。     

煤储层裂隙研究方法和技术

煤既是生成煤层气的源岩,又是其储集岩,煤中裂隙是煤层气扩散运移的通道,其发育程度直接影响煤层气的聚集及煤层气开发的成功与否,也是后期增产作业施工的重要考虑因素。文章主要探讨了煤储层裂隙的分类、裂隙发育影响因素、评价技术及裂隙描述方法等内容。对煤储层裂隙全面深入的研究有利于煤层气的有效开发及井下瓦斯治理,对地下安全采煤具有直接的经济效益及安全效益。     

潘庄煤层气区块15号煤储层物性特征研究

煤储层物性特征是影响煤层气开发成效的关键因素,文章基于潘庄煤层气区块地质、煤层气地质及煤层气勘探开发资料,采用煤层气地质理论对该区15号煤储层物性特征进行了研究。结果表明:研究区15号煤储层具有较好的含煤性和含气性,可为煤层气开发提供较好开发对象和气源保障;煤的孔裂隙系统相对发育,煤层渗透性好、渗透率高,有利于煤层气吸附、储集、扩散及渗流; 15号煤储层地层能量普遍较弱,煤储层压力为"欠压"状态,不利于驱动煤层气高效产出;煤中具有良好的吸附储集煤层气空间,煤对煤层气的吸附能力强、吸附量大,但煤层气解吸速率较低。     

长平井田3号煤层气储层物性及特征研究

煤层气储层物性及特征是煤层气地质理论最重要的基础研究内容,影响着煤层气的开发条件和效果。基于长平井田地质、煤层气地质、煤层气勘探开发及测试资料,采用煤层气地质理论及数理分析方法,对井田内3号煤层气储层物性及特征进行了研究。结果表明:长平井田3号煤层具有良好的含煤性和含气性,是煤层气开发的良好对象和气源保障;煤层的孔裂隙破坏相对严重,煤的孔隙度低、透气性差,不利于煤层气高效渗流产出;煤储层能量弱、压力较低,属于低压煤储层;煤对甲烷具有较强的吸附能力和储集能力。     

沁水盆地樊庄区块煤层气直井产能的地质控制机理研究

煤层气产能受地质条件及开采方式的影响,与煤储层渗透率、地下水流体势等因素有很大的相关性,煤的非均质性、含气性等因素导致煤层气产能区域差异十分明显。相邻煤层气井井控范围的重叠和联通对煤层气井产能的影响也较为突出。本文通过分析研究区的地质条件及生产特征,研究了监测区渗透率与地下水流体势、煤层气井产能与关键地质因素的关系,总结了关键地质因素对煤层气直井产能的控制机理。     

煤储层含水性及其对煤层气产出的控制机理

煤储层的含水性不仅决定了煤层气吸附成藏理论的应用，影响储层改造措施的选取，也决定了对煤层气产出过程的认识。针对煤层的含水性，煤层气地质学认为煤储层基本饱和水，而瓦斯地质学在瓦斯含量计算和瓦斯渗流中基本没考虑水的影响，相当于认为煤储层饱和气。从煤层水来源、煤储层埋藏及热演化史的角度阐述了煤储层含水性的变化，分析现今煤储层可能存在饱和水、超低饱和含水、不饱和含水和不含水4种状态。煤储层热演化生烃及其造成的储层润湿性的改变，先存气体对后期水侵作用的影响是影响储层现今含水性的关键因素。由于我国构造运动复杂，多发生后期水侵，“大孔裂隙饱和水、小微孔饱和气”可能为多数煤储层气、水赋存状态。这种气、水赋存状态，可以有效回应煤层气地质理论中“煤储层饱和水，兰氏吸附理论不适用”的论点，同时也决定了在煤储层含气性分析中应该考虑毛管力的影响。此外，煤储层为低孔、低渗储层，早期的排采阶段一般为单相水流，煤层气的排采过程需要确定并考虑启动压力梯度的影响。综上所述，开展煤-水-甲烷条件下的煤储层润湿性研究，生烃作用及先存气体对储层含水性的影响研究，重新认识煤储层的含水性，并基于此进一步刻画煤层气的赋存和产出过程，...     

新安煤田新义井田深部勘查区二1煤煤层气地质特征

基于新义井田深部勘查区煤田地质勘查成果,分析了该区构造和二₁煤层展布特征,研究了二₁煤储层特征、煤层气含量及其分布规律、煤层气赋存条件。研究认为,勘查区二₁煤变质程度高,有利于煤层气的生成;煤储层孔隙度较高、围岩封闭性好,有利于煤层气赋存;煤体结构遭到严重破坏不利于煤层气运移;属正常压力、低渗煤储层。煤层气含量与埋深呈正相关趋势,DF₁断层为煤层气逸散通道。