煤储层储集性能主控因素分析

煤层气主要以吸附状态存在于煤层中,而其吸附量取决于煤层的储集物性,因此研究煤层储集性能的主控因素对于煤层气的勘探和开发具有重要意义。将煤层孔隙分为基质孔隙和割理孔隙,并分析了煤层孔隙的构成特征。从煤的物质组成和演化程度方面分析了基质孔隙发育的影响因素,认为煤层基质孔隙度的影响因素主要包括显微组分、灰分含量、变质程度等;利用逐步回归分析方法研究了镜质组含量、壳质组含量、惰质组含量、灰分含量、镜质体反射率等5个参数对煤层储集性能的影响。研究认为镜质体反射率(变质程度)和惰质组含量是影响煤储层储集性能的主控因素。     

鄂尔多斯盆地神木地区上古生界煤储层特征及含气潜力

通过对鄂尔多斯盆地神木地区上古生界含煤岩系中煤储层的纵横向分布、宏观煤岩类型、微观煤岩组分、孔隙结构与渗透性、镜质体反射率和吸附性能等方面特征的研究,认为:煤层总厚呈东西厚、南北薄的分布特点,煤层厚度满足煤层气开发的要求;多为半亮煤,仅东部边缘地带以半暗煤为主,表现为低含水、中等灰分含量和高挥发分含量的烟煤;煤岩显微组分中,镜质组含量最高,其次为惰质组;孔隙类型以微孔、过渡孔为主.研究区从北向南,煤级逐渐升高,整体表现为低—中煤级;煤的吸附能力较强,煤层气具有饱和、过饱和特征,煤层含气潜力大.最后指出,本区具有煤层气勘探开发的储层条件,含气潜力较大.     

华北地区石炭二叠系煤岩与煤层气储层物性分析

本文以丰富的地质资料对华北地区石炭三叠系煤岩的割理、吸附、孔隙溶积、含气性、灰分产率进行了较为系统的研究,建立了煤岩与煤层气储层物性的关系。提出了镜质组含量高的煤岩类型有较好的煤层气储集物性条件。华北地区石炭二叠系太原组、山西组煤层在北部和南部煤岩类型相对较差,中部最好,为煤层气储集条件有利区。     

富镜质组和富惰质组高阶煤纳米孔隙结构特征

针对四川盆地南部筠连地区煤层气井挑选了16个镜质组含量大于75%和7个惰质组含量大于75%的高阶煤样,进行了扫描电镜、低温氮气吸附实验和核磁共振物性测试分析,对富镜质组和富惰质组高阶煤的纳米级孔隙结构特征进行了系统的定性和定量对比研究。研究结果表明:惰质组相对于镜质组原生孔(植物组织孔)更为发育,而后生孔(气孔)和外生孔(角砾孔和破裂孔)在镜质组中更为发育;富镜质组和富惰质组高阶煤均具有复杂的纳米级孔隙结构,然而富惰质组高阶煤孔隙形态更为复杂特殊(墨水瓶状孔更为发育);富镜质组和富惰质组高阶煤的吸附曲线形态在初始阶段(p/p₀<0.05)存在明显的差异,富惰质组煤样的吸附曲线在初始阶段(p/p₀<0.05)均出现快速上升的现象,而富镜质组煤样在该阶段均呈现出缓缓上升的特点,由此得出惰质组中含有更多孔径小于0.64 nm的分子级孔;富惰质组高阶煤中平均孔比表面积、平均孔体积及氮气吸附量均大于富镜质组高阶煤,二者纳米孔隙平均孔径相近;富镜质组和富惰质组高阶煤中对孔比表面积起到主要贡献的孔径均分布在2～4 nm,可推测两种煤中小于4 n...     

川南煤田古叙矿区DC-5井上二叠统龙潭组煤层甲烷吸附性及其主控因素

煤层甲烷吸附性研究对于指导煤层气勘探开发以及揭示煤层储气机理具有重要作用。通过钻井取样、煤岩-煤质特性分析以及甲烷等温吸附实验,研究了川南煤田古叙矿区龙潭组不同深度煤层的煤质特征与甲烷吸附性差异,运用多元线性逐步回归方法分析了影响煤层甲烷吸附能力的主要因素。结果表明:古叙矿区龙潭组煤镜质组最大反射率RO,max值为2.83%~3.22%,属于高阶煤;显微组分以镜质组为主,惰质组次之,不含壳质组,无机矿物以黏土类为主;不同煤层的水分含量和挥发份产率差别不大,但是灰分产率和固定碳含量差别较大,导致朗格缪尔体积变化在11.39~25.06 m^3/t之间。认为固定碳含量是影响古叙矿区煤层甲烷吸附能力的主要因素,且固定碳含量与朗格缪尔体积呈正相关关系。     

煤岩气相渗透率变化类型及判别模式

煤岩气相渗透率变化类型具有多样性。针对我国32个煤矿的不同变质程度煤岩样品(制备54个岩心柱),开展气相(CO₂)渗透率动态变化规律研究,基于气体反弹压力和渗透率伤害率2项指标,划分了煤岩气相渗透率变化类型;结合煤岩煤质数据,建立了渗透率变化类型判别模式。我国煤岩气相(CO₂)渗透率变化主要表现为下降型、反弹型和上升型3大类,包括8个小类;通过最大镜质组反射率-初始渗透率、惰镜比(惰质组含量与镜质组含量之比)-初始渗透率、固灰比(固定碳含量与灰分产率之比)-初始渗透率和惰镜比-固灰比交会图法,可有效识别煤岩气相渗透率变化类型,为优选有利的煤层气开发储层提供依据。     

准噶尔盆地东部煤层气地质特征及有利区优选

对准噶尔盆地东部基础资料进行分析,研究了中—下侏罗统西山窑组和八道湾组煤层分布特征、煤岩煤质、储层物性及等温吸附特性、含气性,煤层气成因类型及成藏条件等,预测了准噶尔盆地东部煤层气勘探潜力。结果表明,准噶尔盆地东部侏罗系煤层分布广泛、厚度大,煤岩煤质较好(灰分、水分含量低,相对富含镜质组),煤储层物性较好、吸附性能为中等—差,煤层气资源丰富、成藏条件较好,勘探潜力巨大。根据建立煤层气资源丰度、煤层厚度、气含量、吸附饱和度、煤层原始渗透率、构造发育程度及水文地质条件参数建立选区评价标准,对工区煤层气有利区进行筛选,优选了准东乌鲁木齐—大黄山、沙帐、白家海地区为煤层气勘探的有利目标区域,合计面积达2630km2,合计资源量3000×108m3,具有较大的勘探潜力。     

高阶煤层气储层非均质性及其定量评价——以沁水盆地南部郑庄区块为例

煤储层非均质性影响煤层气开采。以沁水盆地南部郑庄区块3#煤层为例,开展高阶煤层气储层非均质性研究。采用变异系数定量评价了煤储层物性参数（含气量、吸附时间、宏观和显微裂隙密度）和煤岩学参数（显微组分和最大镜质体反射率）在储层纵向上的非均质发育特征。结果表明：煤储层参数层内非均质程度由强至弱依次为吸附时间（平均变异系数0.5246）、矿物质含量（0.4665）、总显微裂隙密度（0.4381）、总宏观裂隙密度（0.3143）、惰质组含量（0.2473）、镜质组含量（0.1125）、含气量（0.0877）和最大镜质组反射率（0.0135）。其中,吸附时间、矿物质含量和裂隙密度层内非均质性较强,是需要重点评价的储层参数。研究成果为煤层气储层非均质性的精细刻画以及定量评价提供了新的思路。     

基于测井反演的CT扫描煤储层特征评价——以大宁-吉县区块为例

针对大宁-吉县区块煤岩发育特征,通过CT扫描与常规测井手段相结合,采用反演煤岩虚拟灰度剖面和岩心CT扫描煤层结构精细划分煤层技术,建立3条煤岩组分曲线：镜质组含量、壳质组+惰质组含量、矿物含量,划分夹矸和宏观煤岩类型,计算煤岩段有机质丰度和确定煤层结构类型。煤岩灰度剖面定量出煤层段具体的宏观煤岩组分含量,有效实现单井煤层有机质丰度评价,结合薄夹矸和有机质丰度分布,可有效为压裂选段提供优化指导。     

山西延川南煤层气田2号煤层煤相研究——煤层气开发选区意义

基于延川南煤层气田2号煤层煤相分析的基础上,探讨了煤层气富集规律与煤层煤相的关系。研究结果表明:2号煤层主要发育于下三角洲平原,其泥炭沼泽具有覆水相对较深、水体活跃、还原性较强的特征。煤层中镜/惰比、灰分产率和硫含量的平面变化比较好的表明泥炭沼泽的微相分布。煤层煤相与煤层气含量分布具有好的一致性,高镜/惰比和低灰分产率煤层具有高的煤层气含量,低镜/惰比和高灰分产率煤层具有低的煤层气含量,高的煤层气产能区主要分布于煤层厚度大、高镜/惰比和低灰分产率区。     

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在煤层水压力作用下,煤岩储层中“圈闭”了一定数量的气体从而形成煤层气藏。煤层水在煤层气的生成、储集（吸附）和产出的全过程中都起着重要的作用。煤层水处于一定的封闭条件下时,煤岩储层表现为具较高的储层压力和含气量;水的不可压缩性对煤岩割理、孔隙起到了支撑作用,使煤岩储层能保持较高的渗透率。在煤层气开采过程中,合理控制煤层水的排采速度,是防止井筒附近应力过分集中,造成煤岩储层孔隙度、渗透率急剧下降的重要手段     

鄂尔多斯盆地上古生界非常规含气系统

指出:鄂尔多斯盆地中东部上古生界煤层厚度大,煤岩中镜质组含量普遍较高(处于中―高变质程度),构造演化与应力场作用使煤层割理发育、渗透率较高、煤层吸附强度大,具有相对稳定的水动力场分布和顶底板盖层,形成了有利的煤层气系统;盆地中部在丰富的气源、砂岩成岩致密化早于主供气期、成藏后构造及水动力稳定等成藏条件配合下形成了大型深盆气系统。认为上古生界煤层气富集区亦是深盆气的重要气源补充区。     

松辽盆地齐家古龙地区烃源岩有机岩石学研究

采用有机岩石学全岩分析技术，系统研究了松辽盆地齐家古龙地区白垩系嫩江组烃源岩的显微组分组成、生烃组分及有机质热演化。该区烃源岩形态显微组分含量占全岩体积的4.1%，嫩二段-嫩五段烃源岩显微组分以高等植物陆源输入占绝对优势，盆情性组、富含镜质组、相对发育壳质组；嫩一段烃源岩腐泥组分含量较高，具有混合生源的特点，为该区主力烃源岩。藻类体是该区低熟油的重要生烃组分。利用镜质组反射率、孢子体荧光参数，将有机质热演化阶段划分为未成熟、低成熟两个阶段。二者界线所对应的镜质组反射率为0.5%，孢子体相对荧光强度为2.2，埋深为1050m。     

湘鄂西地区下志留统龙马溪组页岩吸附能力主控因素

利用实验测试手段剖析了湘鄂西地区龙马溪组页岩的有机质特征、矿物特征、孔隙特征以及甲烷吸附特征,发现龙马溪组页岩的甲烷吸附能力较强,在恒温30℃时平均饱和吸附气量为2.46 cm³/g,具有良好的储气能力。通过相关性分析,认为有机碳含量、适中的有机质成熟度、干酪根镜质组和惰质组含量、黄铁矿含量和微、中孔的体积与吸附能力正相关性较强,是吸附能力主要的内部控制因素。温度和压力作为外部控制因素分别与吸附能力呈负相关和正相关性,而该区构造抬升幅度大,对温度和压力具有较大影响。研究认为,构造抬升对吸附能力的影响具有阶段性特征：当地层在高压区内抬升时,温度对吸附气的影响大于压力对吸附气的影响,构造抬升使得页岩的吸附能力增强;当地层抬升幅度很大、地层进入低压区时,压力对吸附气的影响大于温度对吸附气的影响,会使得吸附气量迅速下降。     

韩城矿区煤储层特征及煤层气资源潜力

为了加强韩城矿区煤层气资源的系统评价工作,以覆盖全区的煤层气探井获取的原始资料为基础,对韩城矿区地质条件、煤储层特征、煤层含气性等方面进行了研究,并运用逐步回归分析的数学方法建立了煤层气资源量的计算模型,最终对煤层气资源量进行计算。研究结果表明:该区主要的含煤地层为二叠系山西组和太原组,主力煤层3号、5号和11号煤层分布稳定,镜质组含量较高,煤变质程度高,吸附煤层气的潜力较大;影响煤层含气量的主控因素为埋藏深度、构造条件、水文地质条件、镜质组反射率、灰分含量、显微组分及盖层条件;煤层含气量较高且含气饱和度高,但煤层渗透率相对较低,小于0.5m D,后期开发需要加强对煤储层的改造。煤层气资源量预测结果表明:该区煤层气总资源量为858.25×10~8m~3,资源丰度为0.93×10~8m~3/km~2,其中煤层埋深小于1200m的煤层气资源量为672.32×10~8m~3,资源丰度为1.08×10~8m~3/km~2。     

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煤层含气量是煤矿设计和煤层气开发利用中极为重要的参数之一，其值变化范围大（０～２０ｍ３／ｔ），影响因素多而复杂。一般情况下，煤层的生气量远远大于现今煤层的含气量，故生气量高低不是制约煤层含气量的关键因素，而煤层储气能力才是制约煤层含气量高低的主要因素。煤层储气能力随着煤阶的增高和埋深的增加而增高（埋深＜８００ｍ时最明显），随着孔隙度的增加和微孔隙的增多而增高。低煤阶（焦煤以下）时，丝质组煤层的储气能力高于镜质组的储气能力；高煤阶则相反。镜质组含量高的煤层吸附能力也强。煤层储气能力随矿物质和水分含量的增高而降低。     

煤和不同主岩干酪根镜质组反射率差异性的研究

主岩岩相对其中的有机碎屑的镜质组反射率的影响,是应用上的一个重要问题。我们在淮北矿区对石炭二叠纪含煤地层中的煤和几种主要岩石中的干酪根作了反射率测定,同时对分散有机质镜质组反射率数据处理和取值的方法作了具体的研究。结果表明,与同层位煤的镜质组反射率相比,泥岩、砂岩和灰岩的镜质组反射率的变化幅度分别为+6—-10%、-1—-16%和+4—-14%。另外,从某种意义上说,对分散有机质而言,反射率数据处理与取值的方法比反射率测量本身更为重要。     

芳烃类有机溶剂对羊场湾煤不同显微组分的超声辅助萃取

溶剂萃取在煤结构研究中占有重要地位,对从分子水平上深入探究煤反应特性具有重要指导意义。本研究选用宁夏宁东羊场湾（YCW）煤作为研究用煤,结合超声辅助萃取技术,主要考察了三种芳烃类有机溶剂对两种煤岩显微组分萃取结果的影响。结果表明,镜质组的萃取产率普遍高于惰质组。首先,通过傅里叶红外（FTIR）研究发现,芳烃类溶剂可有效地分离出煤中的脂肪烃,且在萃取之后脂肪链长度增加。其次,萃取产物的气相色谱-质谱联用（GC/MS）结果显示,萃取产物主要由脂肪烃和酯类化合物组成。其中惰质组正构烷烃的分子量大于镜质组,酯类化合物主要以邻苯二甲酸酯和邻苯二甲酸二酯的形式存在。最后,通过X射线光电子能谱（XPS）分析发现,相比于惰质组,镜质组中含有更多的脂肪烃类物质,这导致其具有更高的萃取产率。由于二甲苯和甲苯萃取产物中惰质组的酯类化合物含量高于镜质组,推测惰质组中的碳氧双键主要以酯基的形式存在。     

煤储集层解吸特征及其影响因素

中国煤层气储集层的解吸特征受多种因素影响,不同地区差异很大.煤层气解吸率一般在40%左右,多小于70%,主要与煤层原位含气量和储集层压力等因素有关.煤层气解吸时间主要为0.188 3～19.17d,随着煤阶的增高解吸时间有增大的趋势,其中以高煤阶煤岩吸附时间跨度最大,最高可达30d之上.统计大量实验数据发现,煤层形态、温度、煤阶、灰分含量、含气量、割理发育程度、沉积环境与煤岩类型是影响煤岩吸附时间的主要因素.根据数值模拟的结果,煤岩解吸量影响煤层气井的单井产量,解吸量越大单井产量越大.煤岩的吸附时间主要影响煤层气井产量峰值的大小和出现的时间,吸附时间越长,煤层气井产气高峰出现得越晚且峰值越小.图6参16     

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煤层气主要以吸附状态赋存在煤岩基质中，只有当储层压力降低后才可以从基质中解吸出来，煤岩裂隙或割理中多被水充满，而裂隙与割理是煤层中的主要运移通道，煤层气需要通过排水（裂隙或割理）降压（煤岩储层）方式才得以采出，故煤层气的产量受煤岩性质、压力水平和两相渗流特征等多种因素的影响。文章分析认为，影响煤层气井单井产量的主要因素包括煤岩渗透率、孔隙度、吸附能力、含气量、临界解吸压力、相对渗透率等；为提高煤层气井单井产量，必须通过洞穴完井、压裂改造或水平井等方式，改善井底渗流条件，有效地降低井底流压，扩大压力波及范围，增加有效解吸区，扩展两相渗流区范围。为实现煤层气的规模开发，必须深化认识储层特征，结合地质实际，选择合适的开发技术。