煤层裂隙系统及其对煤层气产出的影响
煤层气
煤中裂隙特征摘要裂隙系统构成了煤层的渗流系统, 对煤层气的开发有着重要的影响。
本文将论述裂隙的特征。
裂隙的主要特征有：1、裂隙的级别划分；2、裂隙的空间组构特征；3、裂隙发育程度特征；4、裂隙的组合关系。
裂隙几何形态参数是渗透率大小的量级；裂隙的发育程度不但受变质程度的影响，而且还受宏观煤岩类型的制约；裂隙的组合关系反映了空间连通性能。
可见了解裂隙的特征具有一定意义。
关键词裂隙、空间组构、煤层渗透性、发育程度、煤岩类型、镜煤、亮煤、裂隙组合。
正文煤层是具有裂隙系统和孔隙系统的多孔介质。
而裂隙系统构成了煤层的渗流系统, 对煤层气的开发有着重要的影响。
因此研究煤储层中裂隙具有重要意义。
煤体中裂隙纵横交错, 将煤体切割成大小不同, 形状各异的块体, 煤体中不同成因的裂隙, 其几何结构状和导水特性各有其特点，按其成因、存在状态和分布情况, 可将煤层中的裂隙分为内生裂隙和外生裂隙两大类。
内生裂隙又叫割理, 一般认为是在煤化作用过程中古构造应力场的影响下, 由垂向差异压实作用、收缩作用或这两种作用在一定程度上重叠而产生的。
煤中发育两组大致互相垂直的割理, 较发育的一组为面割理, 延伸距离远, 发育在两条面割理之间的另一组为端割理, 两组割理与层理面正交或以陡角相交, 从而把煤层分割成一个个矩形的基岩块体。
一般而言, 割理密度愈大, 块体愈小, 煤渗透性愈高,但割理往往在煤层中的暗煤条带或夹矸底面终止；外生裂隙又称节理, 指在割理形成之后的各种地质因素作用下形成的大裂隙, 主要与构造应力作用有关, 其发育位置不受煤岩分层限制, 还可能穿透煤层的顶底板。
上述割理和节理发育程度是煤层渗透性的决定因素。
在煤层发育的各种裂隙中, 内生裂隙是基础。
由于外生裂隙受构造应力影响, 其发育位置、几何形态、发育密度常发生改变,它主要起到沟通内生裂隙的作用, 在发育密度较高时, 将会大幅度提高煤层中裂隙与井筒的连通性。
下面将以内生裂隙为主，说明裂隙的特征。
裂隙发育对煤层强度的影响
维普资讯
第２ 卷 第２ ７ 期
２ ） ６月 １７年 Ｘ
西 安 科
技 大 学 学 报
Ｖｏ ． ７ Ｎｏ ２ １２ ．
Ｊ ＵＲ Ａ Ｆ ＸＩ Ａ Ｎ Ｖ Ｒ Ｉ Ｙ Ｏ Ｃ Ｅ Ｃ Ｎ Ｔ Ｃ ＯＬ ＧＹ ０ Ｎ Ｌ Ｏ ’ Ｎ Ｕ Ｉ Ｅ ＳＴ Ｆ Ｓ Ｉ Ｎ Ｅ Ａ Ｄ Ｅ ＨＮ Ｏ
摘
要 ： 助现代 分形 理论 的基本 思 想和 原理 ， 出 了测 量 裂 隙数 量 的方 法 。在 此基 础 上 ， 用 借 提 利
回归分析 的 方法对 所选矿 区测 量 结 果进 行 量 化 分析 研 究 ， 立 了煤 体 单轴 抗 压 强度 与裂 隙条数 建
之 间的指数 衰减 关 系式 。 实现 了分形 理 论 与 统计 理 论 相 结合 对数 据 的 分析 和 处理 ， 为工 程 实践
Ｊｎ ． ０ ７ ｕ ｅ２０
文 章 编 号 ：１７ ９ １ （０ ７ ０ ０ ７ ０ ６ ２— ３５ ２ ０ ）２— １５— ４
裂 隙发 育对 煤 层 强 度 的 影 响
煤储层含水性及其对煤层气产出的控制机理
煤储层含水性及其对煤层气产出的控制机理摘要：在煤层气勘探开发领域，一般假设原始煤储层的孔隙(裂隙和孔隙)中充满了水，这一方面证实了现实中煤层气井需要排水降压，另一方面也为煤层气开发过程中“临界解吸压力”的存在提供了支持。
如果煤储层富含游离气，游离气和吸附气始终处于动态平衡，临界解吸压力可能不存在，煤层气含量的计算可能是错误的。
但如果储集空间充满水，煤层气几乎以吸附气的形式存在，煤储层的吸附由“固-气”体系变为“固-液”体系，这将改变煤层气吸附成藏的理论基础——郎方程。
同时，在矿井瓦斯领域，大多数煤层一般被认为是“干层”。
在煤矿瓦斯含量计算中，不考虑水的影响，往往留设防水煤柱以防止矿井突水。
关键词：煤层气；储层含水性；煤润湿性；临界解吸压力；产出机理引言煤层气开发是一个“没有理由不做”的多功能产业——它不仅能有效防治瓦斯事故，保障煤矿安全生产，还能提供大量优质清洁能源，丰富我国贫乏的天然气资源。
更重要的是，在“碳中和”的愿景下，开采和利用好煤层气可以大大减少碳排放，为中国早日实现“二氧化碳排放峰值”做出贡献。
但2020年我国煤层气地面产量只有60亿立方米左右，比“十二五”末增加16亿立方米，与“十三五”目标相差多达40亿立方米，所以给低分。
可见，我国煤层气资源虽然丰富，但要实现有效开采并不容易。
由于资源利用率低、单井产量低、作业效率低等因素，煤层气产业发展仍面临着难以逾越的技术“堵点”。
1、不同学科煤中水的概念以煤中水的赋存和分布为目标，从不同角度对煤层甲烷地质、煤化工和矿井地质进行了相应的探讨和阐述。
当前，煤层气学中的水研究主要集中于水对煤层气吸附能力和煤层气水两相渗流的影响。
煤炭地质和煤炭化学主要关注煤炭中的水对煤炭运输、储存和加热价值等原材料属性的影响。
山区气象学和采矿技术主要从矿井防尘和防治瓦斯突出两个方面考虑水库蓄水的影响。
上述所有学科都涉及煤炭中水的发生或迁移，但其概念和重点各不相同。
煤储层孔裂隙及对煤层气控气地质意义
煤储层孔裂隙及对煤层气控气地质意义作者：陈岩宏王义海温文富来源：《现代企业文化·理论版》2009年第03期摘要：不同于石油、天然气等流、塑性极强的地质产物，由于煤储层组成物质特殊的物理性质以及在地质演化史中对构造、岩浆等运动的反应较为明显，因此煤储层中存在着大量的孔裂隙，而孔裂隙对煤储层的控气量产生制约因素。
文章通过对煤储层的发展史进行简要介绍分析孔裂隙的地质成因以及分析要素，以此为基准讨论它对煤层气控气量的影响。
关键词：煤储层；孔裂隙；控气中图分类号：P61文献标识码：A文章编号：1674-1145（2009）05-0167-01经过煤层气事业近几十年来的迅速发展，基础理论的研究已经进入与成熟阶段，在中国沁水盆地南部地区煤层气已经进入初等商业开发阶段。
一、煤储层孔裂隙（一）煤储层孔裂隙系统煤储层是由煤基质块（被裂隙切割的最小基质单元）、气、水（油）三相物质组成的三维地质体，而关于煤储层中孔裂隙的分类不同学者给出的分类不同，其区分主要在于二元与三元的区别，本文按照中国矿业大学三元分类：煤储层系由宏观裂隙、显微裂隙和孔隙组成的三元孔、裂隙系统。
（二）煤储层孔裂隙的成因煤储层孔裂隙的形成主要受控于煤层的应力分布及其变化状况。
因此讨论其成因则可以从内外应力结合来解释：内应力，主要指的是煤化作用过程中由于垂向压实作用以及脱水作用引起的煤基质收缩，煤化作用中凝胶化物质受温度、压实影响体积收缩产生的内张力，这些内应力主要对煤储层中孔隙以及显微裂隙产生巨大促进作用。
外部应力场的作用，在地质发展史中煤储层伴随着板块运动必然处于古构造应力场的作用下，而且经过掩埋受到上覆岩层重力作用以及由于地热或者岩浆运动产生的热应力作用、以及近代的地下水作用等产生的各种应力使之产生以打中裂隙为主的裂缝，同时可以产生显微裂隙。
二、煤储层有机化学变化煤层相对于其他的无机岩层，既在应力的承受与分布等物理性质上存在固相介质的共性，又有别于它们，在地质发展的过程中伴随着各种外力以及热等的作用其有机组分发生相应的有机化学变化，产生大量的气体其中受控于成煤物质的化学性质，必然会生成大量烃类物质，也就是我们常说的煤型气，其中赋存与煤储层孔裂隙中的烃类气体定义为煤层气。
煤层气储层裂缝特征及三维地震裂缝预测应用分析
煤层气储层裂缝特征及三维地震裂缝预测应用分析袁兴赋;熊强青;王宾【摘要】煤储层中存在的裂缝既是煤层气产量的决定因素,又是地震波传播特征的重要诱因.认识煤层中裂缝的成因和类型,根据地震勘探原理,指出地震可识别的煤层裂缝类型,对裂缝进行预测和评价具有重要的意义.首先利用叠后三维地震的多种裂缝预测方法,提取目标层不同类型的裂缝预测数据,然后通过数值处理,精细划定裂缝发育范围和裂缝级别,将层属性、体属性裂缝发育区分划分成四个等级.最后在此基础上对其进行评价.这为煤层气的开发和提高煤层气产量提供了很好的指导依据.【期刊名称】《工程地球物理学报》【年(卷),期】2019(016)002【总页数】6页(P138-143)【关键词】煤层裂缝;裂缝预测;裂缝评价【作者】袁兴赋;熊强青;王宾【作者单位】安徽省勘查技术院,安徽合肥230031;安徽省勘查技术院,安徽合肥230031;安徽省勘查技术院,安徽合肥230031【正文语种】中文【中图分类】P631.41 引言我国煤层气勘探开发虽然取得了总产气量突破，但由于作为煤层气储层的煤层具有强烈的非均质性，其富集程度并不均匀。
要使产量进一步提升，首先必须克服煤本身的低渗性和强吸附性带来的不利影响。
以煤层气三维地震勘探理论为指导，做好煤层气选区的评价和加强对煤层气储层三维地震裂缝的特征研究，是寻找高产高渗区并取得产量突破的关键[1]。
煤作为一种不具渗透性的介质，煤储层的渗透性决于了煤层中裂隙(缝)系统的发育成度。
某种意义上煤储层中裂隙(缝)的发育成度是决定煤层气含气量的关键因素，因此利用三维地震对煤储层裂缝特征的研究尤其重要。
在煤层中，煤层气富集和裂缝的存在不仅会引起煤的体积密度减小，还对弹性模量、泊松比、弹性波速度、频谱特征、衰减系数、品质因子等弹性力学参数和弹性波特征有显著的影响[2,3]。
这为利用丰富地质信息的地震资料对煤层气及煤层裂缝特征的研究奠定了基础。
比如在付晓龙等人对沁水盆地煤层裂缝预测研究中[4]，使用弹性力学理论对裂缝参数进行计算；刘军等人利用叠前地震方向各向异性技术对裂缝进行预测[5]；王保才等人则采用频谱分析技术对储层进行预测[6]。
煤层气储集层裂缝特征分析与预测方法研究
煤层气储集层裂缝特征分析与预测方法研究煤层气是一种天然气资源，也是一种具有高能效、低排放的清洁化石能源。
而煤层气的开发利用离不开煤层气储集层的特征分析与预测方法。
本文将重点探讨煤层气储集层裂缝特征分析与预测方法，希望能够为煤层气的开发利用提供一定的指导。
一、煤层气储集层裂缝特征分析方法煤层气储集层的裂缝特征分析是煤层气勘探与开发利用的重要环节。
一方面，裂缝对煤层气的储存和运移有着重要影响；另一方面，裂缝的分布规律、孔隙结构等特征也是判断煤层气成藏及开发潜力的重要指标。
1.地震勘探方法地震勘探是一种通过地震波传播的特点来获取地下地质信息的方法。
在煤层气储集层的裂缝特征分析中，地震勘探可以通过分析地震波在煤层内的传播路径和振幅变化来判断煤层的断裂状况、裂缝分布等特征。
在地震勘探中，应重点关注地震波速度、振幅以及地震反射的特征，以获取更准确的地下信息。
2.孔隙度与渗透率测定方法孔隙度和渗透率是煤层气储集层裂缝特征分析中的重要参数。
孔隙度是指煤层中毛细孔和介孔的空隙比例，而渗透率是指煤层中流体通过孔隙的能力。
测定孔隙度与渗透率的方法有多种，例如测定气体吸附法、水分解脱法、压汞法等。
这些方法可以通过对孔隙度与渗透率的测定，进一步分析裂缝的分布规律与连通性。
二、煤层气储集层裂缝特征预测方法煤层气储集层的裂缝特征预测是开展煤层气勘探与开发利用的重要任务。
通过裂缝特征的预测，可以有效地确定煤层气的成藏条件与开发潜力，并为煤层气的钻井和抽采工艺设计提供依据。
1.岩石力学模型与数值模拟方法岩石力学模型与数值模拟是一种通过数学模型与计算机模拟来预测煤层气储集层裂缝特征的方法。
通过建立煤层气储集层的岩石力学模型，并利用数值模拟方法进行模拟计算，可以分析不同地质参数对煤层的变形和破裂特征的影响，预测煤层气储集层的裂缝特征。
2.地质地球化学方法地质地球化学方法是一种通过煤层气储集层的地质特征和地球化学特征来预测裂缝特征的方法。
新疆库拜煤田煤储层孔-裂隙系统及有利储层优选
221煤层孔裂隙系统可谓是煤层气吸附赋存以及运营的主要空间，它不仅直接影响煤层内部资源的开发以及利用，不仅如此，煤层孔裂隙系统也具有双重孔隙结构，值得一提的是，基质孔隙主要负责为煤层气提供存储空间，而宏观间隙则主要负责为煤层气的运营提供有效的通道，显微裂隙则负责衔接孔隙与宏观裂隙，煤层气勘探开发的储存需要在不同孔径段的孔隙内部有效发育，同时处于均匀分布的状态，在对煤储层进行研究时，需要将宏观裂隙系统以及孔隙作为整体的研究对象加以分析。
可有效利用地表构造裂隙填图技术，明确外生裂隙与内生裂隙的发育特点，在此基础上将孔隙、微裂隙和宏观裂隙作为一个有机的整体来进行研究。
接下来本文主要针对区域范围内的地质条件进行分析。
1 区域内的地质条件库拜煤田东至库车县，西至拜城，其总面积约为1500平方千米，行政区规划属于新疆阿克苏地区，库拜煤田属于典型的单斜构造，地形由东向西延伸，倾斜角度为30度至85度，同时局部区域为直立倒转的形态。
煤田主要构造为南部正断层，北部逆断层，而煤田的南部区域主要为乌迪克相携与乌迪克背斜，属于大型褶皱。
户外煤田的煤层类型有克子努尔组以及塔里奇克组含煤地层。
2 研究方法第一，采取室内研究的方式。
本次研究主要采集了煤田内的部分样品，在样品采集的过程中系统的分析了区块内的煤田分布形式以及发育层次，煤质资源受不同埋深以及煤层的影响，其煤质特性也有所不同。
在采集时要注意对不同煤层的进行分别采集。
对所采集的样品进行测试，分别通过镜质组反射率测试、压泵孔隙测试以及液氮比表面积测试，又对其进行工业分析以及纤维组分分析，过程中有效运用了全自动压泵仪以及温吸附仪等等，测量过程中严谨参照各类的规范标准，尽可能保证测量精度以及准度。
第二，野外研究。
通过矿井下煤储层进行精细对比，而后再运用野外构造裂隙填涂的方式，探讨煤储层内生裂隙的发育特点以及中外生裂隙的分布规律。
经过分析以及研究后发现区域范围内的煤储层地表露头良好，又观测了没储存路途中的外生裂隙以及内生裂隙，观测正在开采的煤矿工程，这样的观测方式更加有力、精准且全面，在观测的过程中要求技术人员有效设置观测点，并通过煤储层精细解剖技术，进一步研究煤储层中的外生裂隙以及内生裂隙。
煤的裂隙
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煤中外生裂隙类型 a-X型剪性裂隙 b-剪切形成的桥构造 c-剪性裂隙以及与之 共生的张性裂隙 d-张性裂隙 e-追踪式裂 隙 f-同期形成的剪性裂 隙和张性裂隙 g-褶皱轴部的纵张裂 隙 h-脆韧性变形形成的 褶劈理 i-韧性变形形成的流 劈理 J-右旋应力场下形成 的剪性裂隙和与之垂 直的张性裂隙 K-挤压剪切形成的叠 瓦状逆冲裂隙 l-S-C构造,S面理和C 面理将煤体切割成透 镜体，
割理的成因
• 关于煤中裂隙的成因，关键是割理的成因机理探 讨，外生裂隙与继承性裂隙基本上是构造应力作 用的结果。 • 割理的成因与煤化作用、煤岩组分、流体的生成 以及构造应力等关系密切。 • (1) 割理密度与煤阶、煤岩组分的关系 • 第一种关系：在1963 年Ammosov 与Eremin指出 割理密度从褐煤到中挥发分烟煤逐渐增加，然后 向无烟煤又逐渐降低，割理密度随煤阶增高呈偏 正态分布
第二种关系：Laubach 指出割理密度从褐煤到 低挥发分烟煤（Ro<1.5%）呈逐渐增加趋势， 之后随煤阶进一步增高保持稳定。
• 第三种关系：割理密度随煤阶升高而增加， 在Ro,max=1.3%时达到极大值，而后在 Ro,max=1.3% to 4%之间缓慢降低，当 Ro,max 超过4%后割理密度不再变化。
(2) 外生裂隙
• 外生裂隙是构造应力作用的产物，据成根据其形成 力学性质可区分为剪性外生裂隙、张性外生裂隙和 劈理。此外还有一些过度类型，如张剪和压剪性质 的外生裂隙。 • 由于外生裂隙可以以任何角度与煤层层面相交，因 此可以根据外生裂隙与层面的关系将其分成三类： • 水平裂隙：与层面平行的裂隙，包括原生沉积的层 面裂隙（或称成岩裂隙）及构造作用产生的层间裂 隙。 • 垂直裂隙：与层面垂直的裂隙。 • 斜交裂隙：与层面有一定角度的裂隙。
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宏裂隙
人为裂隙 :采动裂隙
天然裂隙 微外生裂隙
外生裂隙
构造裂隙 煤岩裂隙
内生裂隙
主内生裂隙 次内生裂隙
纹状裂隙
雁行ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ裂隙 阶梯状裂隙
树枝状裂隙 网 直络 缝状 状 裂 裂隙 隙
缝状裂隙
弯曲状裂隙 之字形裂隙
微裂隙
复合状裂隙:纹缝交接裂隙 微内生裂隙
图 1 煤层裂隙类型划分
为内生裂隙和外生 裂隙 。 内生 裂隙是在煤化 过程 中 , 凝胶化物质受温度和压力等因素影响 , 体积均匀 收缩产生内张力而形成的一种张裂隙 。 外生裂隙是 煤层形成后受构造应力的作用而产生的 。它们可以 从两个观察层次(即宏观和微观)进行研究 。 因此 , 可以将煤层裂隙分为宏裂隙和微裂隙两大类 , 前者 可直接用肉眼或放大镜观察 , 后者则需要利用光学 显微镜进行观察 。煤层裂隙类型划分综合如图 1 。
参考文献 :
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9 4 江 苏 地 质 2000 年
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2 煤层的裂隙类型
煤层中的裂隙系统 , 除人为裂隙外 , 按成因可分
收稿日期 :2000-01-16 ;修订日期 :2000 -02 -10 ;编辑 :毕 葵森
作者简介 :曾勇(1945 —), 男 , 江西南城人 , 中国矿业大学 教 授 , 资源与环境学院院长 .
9 2 江 苏 地 质 2000 年
煤层中的煤岩裂隙 、内生裂隙和微裂隙愈发育 , 则束缚水饱和度就愈低 , 气体相对渗透率就愈高 , 越 有利于煤层气的运移 、产出 。
内生裂隙之间的组合类型直接影响到裂隙间的 连通性(图 2):网络状裂隙组合连通性最好 , 在相同 条件下其渗透性相对最好 ;半网状属于中等 ;孤网状 连通性差 ;而孤立状连通性最差 , 其渗透性也相对最 差。
外生裂隙是构造运动所产生的 , 它们的存在一 方面可以改善裂隙网络系统的连通性 , 尤其是垂向 连通性 , 从而提高煤层的渗透率 , 有利于煤层气的产 出 ;另一方面 , 构造运动也会破坏煤体结构 , 形成“构 造煤” , 而极大地破坏裂隙网络系统的连通性 , 严重 降低渗透率 。
现代应力场可以改造裂隙系统的开口度 , 在受 压情况下 , 现代应力场可能使主内生裂隙因受力而 封闭 , 从而堵塞煤层裂隙 网络系统中的主 要通道 。 虽然该煤层的渗透率方向在应力场影响下有可能会 与次内生裂隙方向一致 , 然而主通道被堵将严重降 低煤层的渗透性能 。
摘要 :对中国煤层的裂隙系统进行了系统分类 ;阐述了各类 裂隙的 主要成 因并综 合分析 了煤层裂 隙系统 对储层 渗 透性和煤层气产出的影响 。 关键词 :煤层 ;裂隙系统 ;煤层气 ;渗透性 中图分类号 :P618.11 文献标识码 :A
1 引言
对于煤层气而言 , 煤是一种双孔隙的储层 。 它 既含有煤基质微孔隙系 统 , 又含有 裂隙网络系统 。 微孔隙系统是煤层气的储集空间 , 裂隙网络系统则 被水饱和 。 当储层压力降低时 , 煤储层中的气体从 煤基质微孔隙表面解吸 、扩散出来 , 并以渗透流动的 方式通过裂隙网络系统流入钻井 , 从而形成具有工 业开采潜势的煤层气气流 。可见 , 煤层气的主要运 移通道是煤层裂隙网络系统 。 煤层裂隙网络系统发 育的程度直接与煤储层高流体的产率密切相关 。 因 此 , 深入研究煤层裂隙网络系统不仅具有学术价值 , 而且在评价和预测煤层气是否具有商业开采价值时 具有重要的实际意义 。
成 , 形成了由近于正交的面割理和端割理组成的裂 隙系统[ 4] 。 张胜利等(1996)认为煤层割理是煤层中 普遍发育的系统裂隙 。 是煤化作用过 程中煤因水 分 、烃及其他气体生成而产生收缩内应力及高孔隙 流体应力使煤破裂而成的系统裂隙 。 煤层中一般均 发育两组相互垂直的割理 , 即面割理 、端割理[ 5] 。钱 凯等认为煤中裂隙即为割理(属于大孔), 割理的形 成是煤化作用的结果(内生裂隙), 局部也可由构造 应力引起(外生裂隙)[ 6] 。邵震杰 、任文忠等指出 , 依 据煤中裂隙形成的原因 , 可将其分为内生裂隙和外 生裂隙[ 7] 。而按英国采矿业的习惯 , 将煤中裂隙称 为割理 , 认为其形成是煤化作用过程的结果(内生裂 隙), 也可由构造应力引起(外生裂隙)[ 8] 。
江苏地质 , 24(2), 91 — 94, 2000 文章编号 :1003-6474(2000)02-0091-04
煤层裂隙系统及其对煤层气产出的影响
曾 勇 , 屈永华 , 宋金宝
(中国矿业大学 , 江苏 徐州 221008)
微外生裂隙的形成与古构造应力有关 , 是在煤 层形成后经某种古构造应力作用而产生的 。煤层的 物质组成和结构的非均质性 , 致使煤层在受力时产 生多种类型的微外生裂隙 。 其形态特点归纳如图 3 所示 。 其中 , 缝状类型发育较好 , 一般穿越不同的有 机显微组分 , 相对较宽 , 宽度大于 20μm ;而纹状裂隙 相对较窄 , 一般宽度为 1μm ～ 10μm , 也可穿过不同的 有机显微组分 。 3 .6 微内生裂隙
第 2 期 曾 勇等 煤层裂隙系统及其对 煤层气产出的影响
93
图 2 内生 裂隙组合类型示意图(据樊明朱 , 1995, 有修改)
图 3 微外生裂隙分类及命名图
煤中也可发育有微内生裂隙 。
4 煤层裂隙系统对煤层气产出的影响
煤层气在煤储层中的主要通道是裂隙 网络系 统 。所以 , 裂隙网络系统渗透性的高低直接影响到 煤层气的产率 , 也是进行商业性开采评价的重要参 数之一 。 煤层网络系统的渗透性受多种因素影响 。 4 .1 煤层裂隙网络系统的发育程度是影响渗透性 的内在因素
微内生裂隙是煤中凝胶化的物质受温度和压力
等因素影响 , 其体积收缩产生内张力 , 或者是在成烃 演化中产生的气 、液产物所造成的内张力而形成的 。 它比微外生裂隙形成要早[ 9] 。 在煤层中 , 微内生裂 隙比宏内生裂隙更常见 , 一般均垂直于层面 , 多见于 光亮煤特别是镜煤线理中 , 在内生裂隙不发育的暗
从上面可以看出 , 美英等国家学者一般将煤层 中的天然裂隙含构造应力引起的外生裂隙均统称为 割理 。在我国 , 多数学者将煤层中裂隙分为内生裂 隙和外生裂隙 , 内生裂隙即割理 。同时 , 也有部分学 者将割理与节理等同 。 此外 , 在煤层中还存在微裂 隙 。可见 , 煤层中的裂隙系统是一个复杂的网络系 统 , 有必要进行系统分析和总结 。
开放性裂隙的壁距越大 , 渗透性越好 。 但裂隙 中若充填有碳酸盐或硫酸盐类矿物 , 例如方解石 、黄 铁矿 、石膏等 , 则严重降低渗透率 , 甚至不具渗透性 。
裂隙的密度与连通性呈正相关 , 密度越大则连
通性越好 、渗透性也就越高 。 一般来说 , 平行于主内生裂隙方向的渗透率最
大 , 常常是次内生裂隙方向的数倍 , 甚至高出一个数 量级 。 4 .2 构造运动及现代应力是影响渗透性的外在因 素
煤层形成后受地质构造运动应力的影响而形成 的裂隙 。 构造裂隙不但穿越煤层的各种煤岩类型界 面 , 而且能穿透煤层夹矸 , 甚至穿越顶 、底板 。 其缝 宽要比采动裂隙小 , 并可能出现轻 微的位移现象 。 构造裂隙是煤层气运移 、逸散的主要通道 , 对烃类的 聚集保存会产生重大的影响 , 是评价煤层气资源量 的主要参数之一 。 3 .3 煤岩裂隙
3 煤层裂隙类型特点及成因
3 .1 采动裂隙 该裂隙是矿井煤层开采过程中因爆破 、井下施
工及割煤机械震动所产生的机械破坏裂隙 。 采动裂 隙可穿越各类煤岩类型 , 在煤剖面中观察 , 采动裂隙 的缝距较宽 , 并呈 V 字型 。 无规律 、无方向性 , 在井 下最易识别 。 3 .2 构造裂隙
出中的意义[ J] .地球科学 , 1995, 20(5):557 -561 . [ 3] 关德师 , 牛嘉玉 .中国非常规 油气地 质[ M] .北京 :石油
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内生裂隙是煤层中的主要宏观裂隙系统 , 是影 响煤层渗透率和评价煤层气开发条件的关键地质参
数之一 。在我国 , 大多数学者将此类裂隙称为割理 , 而美国 、英国等国家的学者所称的割理 , 其含义更为 广泛 , 它们包括了构造应力所形成的外生裂隙 。 内 生裂隙是在煤化作用过程中 , 由于多种压实作用 、脱 水脱挥发分的收缩作用(不排除古构造应力场的影 响)等综合因素作用下所形成的系统裂隙 。内生裂 隙发育在镜煤条带中 , 有时在亮煤中也能见及 。 内 生裂隙不穿越不同类型的煤岩成分 , 常终结于镜煤 分层与非镜煤分层 、亮煤分层与非亮煤分层之间的 界面处 。 在煤层中一般发育有相互垂直的 、并与煤 层面直交或近于直交的两组内生裂隙 , 即主内生裂 隙(狭义的面割理)和次内生裂隙(狭义的端割理)。 在层面上可见主内生裂隙的走向延展较长 、发育较 好 。而次内生裂隙较短 , 且被主内生裂隙所截 , 并且 有多种组合类型[ 6] (图 2)。内生裂隙的高度一般与 界面分层或亮煤分层的厚度一致 , 在裂隙中有时存 在一些碳酸盐或硫酸盐的充填物 , 例如方解石 、黄铁 矿 、石膏等矿物质 。 3 .5 微外生裂隙