鄂尔多斯盆地低煤阶煤储层孔隙特征及地质意义

对采自鄂尔多斯盆地侏罗系煤层气勘探开发地区的煤样,采用压汞、低温液氮试验、显微镜观测等手段,研究了煤储层孔隙类型、孔隙连通性、孔隙形态及煤心煤样的裂隙密度、裂隙连通性、裂隙发育特征。研究表明：鄂尔多斯盆地南部煤储层的似孔喉比比较小（一般小于15）,退汞效率比较高（大于50%）,采收率较高,排驱压力一般大于0.7 MPa,最大进汞饱和度小于65%,煤的孔隙度小于12%,煤储层渗透率小于0.01×10-3μm2,产能较高,对煤层气开发比较有利。煤层气井的煤心煤样观测显示,盆地内煤层多为原生结构煤,盆地南部焦坪、大佛寺一带煤中裂隙较发育,连通性中等,对煤层气开发相对有利。     

新疆阜康矿区煤储层孔隙分形特征研究

基于压汞实验,分析了新疆阜康矿区9个煤样煤储层压汞孔隙分布特征,利用分形理论定量计算了煤样的孔隙分形维数,对煤样进行镜质组反射率测定、煤质分析,分析了煤的分形维数特征。研究表明,煤孔隙体积分形维数与水分呈正相关关系,灰分对分形维数也有重要的影响,随着分形维数的增加储层孔隙度相应增加。     

二连盆地群早白垩世含煤地层特征及对比分析

为建立整个内蒙古二连盆地群的含煤地层对比格架,采用多重地层划分与对比方法,通过古生物特征、标志层及岩性-岩相旋回组合特征综合对比,认为介形类女星介-湖女星介-土形介组合和孢子花粉刺毛孢-放射库里孢-孤独三孔孢-多角穴不等孢组合分别在该盆地广泛分布于大磨拐河组和伊敏组,而大磨拐河组三段泥岩段可作为该盆区对比的标志层,对比结果可信。研究结果表明:二连盆地群早白垩世含煤地层可划分为2组(共含5段),下3段地层归于大磨拐河组,为下含煤段;上2段地层归于伊敏组,包含有上含煤段,从而基本建立起整个二连盆地群的早白垩世含煤地层空间分布格架。     

六盘水地区龙潭组煤储层微观孔隙结构特征分析

通过野外地质露头、钻井岩心系统观测和采样,采用高压压汞实验等测试方法对六盘水地区龙潭组煤储层孔隙结构特征进行研究,并对孔隙进行分类。研究结果表明:六盘水地区龙潭组煤储层孔隙根据进退汞曲线不同可分为滞后环宽大型、滞后环紧闭型两大类;六盘水地区龙潭组煤储层孔隙孔径以0.1μm及以下的纳米级孔隙为主,且连通性较好。     

不同煤阶煤孔隙特征及其吸附能力响应

我国是煤炭资源大国,煤层气储量规模相当可观,但煤储层又具有低孔、低渗的不足,照搬国外或常规石油天然气的开采程序和方法已被证实是走不通的。应结合实际,根据不同地质条件、不同煤阶的开采程序,进行孔隙特征研究。煤孔隙特征、连通性和吸附能力对煤层气开采影响尤为重要,为研究煤孔隙结构特征随煤变质程度的变化关系及其吸附能力的响应特点,采取不同地区不同变质程度煤样,进行压汞测试和等温吸附实验。实验结果表明,煤孔隙度和平均孔径均随变质程度增加呈现降低—升高—降低的趋势;煤中孔隙连通性随煤变质程度增加逐渐变差;随煤变质程度增加,其最大吸附能力也呈现降低—升高—降低的总体趋势。     

中低煤阶煤孔隙特征及对瓦斯放散特性的影响

为了研究中低煤阶煤孔隙特征及其对瓦斯放散特性的影响,对采集的中低煤阶长焰煤、气煤、焦煤和1/3焦煤4个煤类共计14组样品进行了煤工业分析、煤岩分析、液氮吸附和瓦斯放散初速度测试,结合分形理论研究了中低煤阶煤比表面积、孔容和孔隙分布特征及其瓦斯放散特性。结果表明:中低煤阶煤孔比表面积孔径分布主要以小孔和微孔为主,孔隙形态为以一端开口的孔为主,含有少量两端开口的孔,部分样品含有少量墨水瓶形孔。中低煤阶煤孔隙具有较好的分形特征,孔比表面积、孔容与分形维数具有明显的对数关系。中低阶煤瓦斯放散初速度较小,瓦斯放散初速度随着分形维数增大而减小,随着平均孔径的增大而增大。随着各孔径段孔容积、孔比表面积含量增加瓦斯放散初速度均呈负对数减小趋势,各孔径段比例和煤孔隙形态类型的细微变化对瓦斯放散初速度的影响不大。     

二连盆地群低煤阶煤储层裂隙地质建模与精细描述

以二连盆地群霍林河盆地低煤阶煤储层为研究对象,通过在露天煤矿选取典型剖面进行实例解剖,辅以光学显微镜、CT扫描等室内测试分析的研究方法,精细描述研究区煤储层裂隙系统发育特征,构建目标煤储层垂向上空间裂隙发育模型,为后续工程开发提供参考。研究结果表明：霍林河盆地煤储层大裂隙系统及微裂隙均表现出良好定向性,外生节理倾角多近乎直立,内生裂隙及微裂隙多垂直于层面发育。显微裂隙主要为原生张性裂隙,未见具有构造特征的剪性裂隙。外生节理发育的程度与方向、内生裂隙形态特征受构造影响明显,但微裂隙发育程度主要受煤岩组分影响,受构造影响不明显。大裂隙系统少见充填,微裂隙充填度较大,在40%～50%,储层连通性整体较好。煤CT三维重建成像表明无机矿物充填空隙和未被充填空隙都具有分层分布特征,整体孔裂隙发育,Ⅳ煤组无机矿物充填较ⅢA煤少。     

基于压汞技术的构造煤孔隙结构多重分形表征

依托渭北煤田韩城矿区煤样,基于压汞技术采用多重分形理论分析构造煤孔径分布的非均质性,计算其多重分形谱f(a),并分析了多重分形参数随变形程度增强的变化规律。结果表明:煤样压汞孔径分布具多重分形特征,但不同类型构造煤孔径分布的多重分形程度存在明显差别。随构造变形增强,f(a)谱由右钩状(碎裂煤)转化为左钩状(碎粒煤、糜棱煤),奇异性指数α0、f(a)谱宽度αq--αq+及左锋宽度α0-αq+升高,说明强烈的脆性变形和韧性变形易使孔隙结构趋于复杂,孔隙团聚特征增强,孔体积高值分布非均质性加大,渗透性变差。α0和α0-αq+可作为区分构造煤孔隙结构差异演化的主要指标。多重分形参数变化可归因于由构造变形增强所引起的孔体积峰值的转变、碎粒孔的产生及显微构造的不均匀分布。     

华北区域不同煤阶样品孔隙结构特性研究

为探求华北区域煤样的孔隙发育特征,采用压汞法对采自此区域不同煤阶样品孔隙结构和分形维数进行研究。研究结果表明,煤体孔容和比表面积分别由大孔和微孔发育情况所决定,且100nmD1000nm范围内中孔相对不发育;随着Ro,max变化,煤体孔容和比表面积均呈现两端高大中间低的曲线形态;煤样中大于50.4~95.4nm孔径具有分形特征,此孔径范围主要包括部分过渡孔、中孔和大孔,并且随着Ro,max的增加,分形维数整体呈现降低的趋势。     

低透气性煤孔隙结构研究

为了研究低透气性煤的孔隙结构特征,采用低温氮吸附法和压汞法对桂箐煤矿M9无烟煤软煤层进行试验研究,结果表明:煤的孔径分布较广泛,从微孔到可见孔及裂隙均有发育,其中微孔最为发育,孔面积最大,占总比表面积的98%以上,有利于瓦斯的储存,而构成渗透容积的大、中孔及裂隙发育较少。煤的吸附-脱附和进、退汞曲线均不重合;脱附和退汞曲线均有拐点;退汞效率低,这说明煤中存在一端封闭的不透气孔和细颈瓶型孔,导致其透气性较差,不利于瓦斯的扩散及渗流,降低了抽采效率,容易发生煤与瓦斯突出。     

黔西比德-三塘盆地主采煤层孔隙特征

利用研究区主采煤层煤样做了相关系列实验,结合实验数据分析了煤层中孔隙特征及孔隙表征参数的变化规律,探讨了孔隙特征的地质控制因素。结果表明：比德-三塘盆地主采煤层的孔隙类型主要可以分为四大类;孔隙率在4.06%~10.12%,以微孔和小孔为主,两者占总孔容的80%以上,孔隙退汞效率较高,孔隙形态以开放孔为主,含一定数量的半封闭孔。孔比表面积在 18~21 m2/g,微孔所占比例最高。排驱压力主要受孔隙弯曲度影响。体积中值直径多为10 nm左右,面积中值直径平均值为4.58 nm。以Ro,max=2.0%为分界点,孔隙率和孔容随煤变质程度呈现“U”型变化。煤岩显微组分镜质组含量普遍超过70%,控制了微孔和小孔的含量,而矿物质含量的增加总体上对孔隙发育产生不利影响。     

鄂尔多斯盆地煤储层低温氮吸附孔隙分形特征研究

在利用低温氮吸附法测试鄂尔多斯盆地煤储层孔隙分布的基础上 ,计算了煤样的孔容及比表面分维数 ,并分析了煤储层对甲烷的吸附能力与孔隙分维之间的关系。研究表明随着比表面分维数的增加 ,煤储层兰氏体积减小 ,而兰氏压力增加 ,随着孔容分维数的增加兰氏体积减小。     

煤储层孔隙系统发育特征与煤层气可采性研究

借助干低温氮等温吸附试验和压汞孔隙分析,研究了河南煤田主要矿区煤储层孔隙系统发育特征。研究发现河南煤储层孔隙系统具有如下特征：①煤储层的孔比表面及总孔体积均较大;②压汞孔隙度较大,孔隙结构以吸附孔占绝对优势,约占总孔隙含量的78％;③孔隙类型主要为细孔细喉型,渗流孔内部的连通性较好但渗流孔和吸附孔之间的连通性较差;④研究区的这种孔隙系统对煤层气的储集非常有利,但对煤层气的解吸和开发较为不利。     

贵州土城矿区煤储层孔隙特征及影响因素

利用压汞试验、扫描电镜等方法研究了土城矿区7个主要煤层孔隙发育特征。扫描电镜观察出煤孔隙类型包括原生孔、气孔、溶蚀孔、铸模孔、粒间孔、微裂隙等;原生孔和气孔呈带、群分布,孔隙间大多孔连通性差。压汞试验表明:3#煤层压汞孔容大、中孔占比较多,其余煤层孔容以小微孔为主,比表面积微孔占优势;3~#煤层压汞曲线为Ⅰ型和Ⅱ型,9~#、12~#、15~#、17~#煤压汞曲线为Ⅱ型,孔隙以开放孔为主,连通性较好;291~#、292~#煤压汞曲线为Ⅲ型,孔隙主要为半封闭孔,连通性差;煤储层孔隙度、孔容、比表面积随镜质体反射率的增大呈负相关,与镜质体组分呈正相关,与无机组分呈负相关,与水分含量、灰分含量呈较弱的负相关。对比分析认为矿区3~#煤层具有煤层气开发的优先孔隙条件。     

乌鲁木齐河东矿区煤储层渗流孔孔隙分形特征研究

为准确描述乌鲁木齐河东矿区煤储层渗流孔孔隙特性,结合压汞试验及煤质分析试验,采取分段分形方法定量探讨了煤储层渗流孔孔隙结构特征及其影响因素,将渗流孔孔隙度与孔隙结构参数进行耦合,并进行了煤岩渗透率预测。研究结果表明:乌鲁木齐河东矿区43号和45号主力煤层孔隙结构较为复杂,但连通性较好,43号煤层样品压汞曲线表现进汞饱和度相似,退汞效率较高,煤样微小孔及大孔较为发育。45号煤层样品进汞饱和度为45%～85%,且退汞效率较低,煤样微小孔隙占有绝对优势,故43号煤层孔渗性优于45号煤层;煤岩渗流孔隙分形维数分布在2～3,中、大型孔隙均存在明显的分形特征,煤样的中孔分形维数D₂高于大孔分形维数D₁,故研究区煤储层中孔较大孔复杂;大孔分形维数随着镜质组含量的增加而减小,随着惰质组含量的增加而增加,随着煤中水分的增加而呈现倒"U"型的相关关系,随着灰分的增加呈现下降的趋势等;煤岩渗透率高低是渗流孔孔隙度和孔隙结构耦合而决定的,在95%置信带内大孔孔隙度P₁与渗透率呈现强相关关系,中孔孔隙度P₂与渗透率呈现中等程...     

松辽盆地南部泉四段地层特征与储层发育规律

通过以岩芯资料为基础,以地震和测井层序地层分析,在松辽盆地南部泉四段共识别出4个层序界面,极大提高了松辽盆地泉四段地层层序划分的精度,明确了泉四段地层在西部斜坡超覆尖灭,在扶新隆起带地层明显减薄,中央坳陷区地层厚度稳定的特点;同时对泉四段低渗透型砂岩储层岩石学特征、物性特征、孔隙类型等方面开展研究,明确泉四段储层纵向上...     

基于压汞法的构造煤基质压缩特性及其对孔隙结构的影响

为研究不同变形程度构造煤的基质压缩特征,采用压汞法和气体(N2和CO2)吸附相结合的方法,计算了渭北煤田韩城矿区不同类型构造煤的基质压缩系数,探讨了基质压缩对构造煤孔隙结构的影响。结果表明,煤的基质压缩系数不一定随构造变形程度的增加而增大,是煤级、微孔含量和构造变形等因素的综合反映;基质压缩主要影响了压力大于20 MPa的压汞孔体积;由于压汞法和N2吸附方法的测试原理不同,基质压缩校正后压汞孔体积(6~100 nm)高于N2吸附孔体积;基质压缩对压汞孔体积的影响随构造变形程度的增强而变弱。     

基于压汞法的赵庄矿不同煤体结构煤的孔隙特征研究

选取赵庄矿3号煤层4种不同煤体结构煤的煤样,采用压汞法研究分析其煤体孔隙特征。实验表明,随着煤体破坏程度的增大,大孔孔容占比呈下降趋势,中孔、小孔孔容占比呈上升趋势,煤岩渗透性随之减小。原生结构煤、碎裂煤存在相当数量的封闭孔或孔径在纳米级以下,孔隙连通性差;碎粒结构煤孔隙连通性稍好,退汞效率在4种煤体结构中最高。     

海拉尔盆地呼和湖凹陷低阶煤孔隙分形特征研究

为研究有利于煤层气勘探开发的煤储层孔隙结构特征,运用孔隙分形研究方法,探究了海拉尔盆地呼和湖凹陷低阶煤中分形维数与孔径分布、镜质组反射率、兰氏体积与兰氏压力之间的关系。研究表明:海拉尔盆地呼和湖地区低阶煤在不同孔径段内的孔隙具有明显的分形特征,FHH模型计算的分形维数更符合呼和湖地区低阶煤孔隙特征;FHH中不同宏观煤岩类型在相对压力0～0.5和0.5～1.0吸附特征各异得到分维数D_1和D_2,其中D_1表征煤吸附孔表面粗糙度,而D_2表征吸附孔结构不规则性;D_2越高,BET比表面积积越大,微孔含量越高,平均孔直径越小;分形维数D_1和D_2都可以反映呼和湖地区低阶煤的吸附性能,D_1相较D_2对煤岩吸附性能的控制作用更大。     

粒度对煤孔隙特征影响的压汞实验研究

为了分析研究粒度对煤孔隙特征的影响,采用收集某矿煤样分别破碎筛分出3个不同粒径煤粒进行压汞实验。结果表明:阶段孔体积的分布曲线符合高斯函数,阶段比表面积的分布曲线符合Power函数;孔体积与比表面积具有相关性,其相关性随着孔径的增加而不断减小,进而分析了造成该现象的原因是由于煤样中存在微裂隙的影响;粒度影响煤粒孔体积的本质原因是煤样粒度改变了粒间孔体积大小,而粒内孔体积几乎不随粒度的改变而改变;孔直径小于1 000 nm的煤体孔隙孔体积和孔比表面积均具有明显的分形特征。