煤岩特征及其对煤层气勘探开发的影响
白额勘探区含煤岩系沉积环境及其对煤层气富集的影响
白额勘探区含煤岩系沉积环境及其对煤层气富集的影响刘占勇【摘要】Coal measures sedimentary environment is an important factor affecting the coal bed methane (CBM) reservoir. The Carboniferous Taiyuan Formation and the Permian Shanxi Formation are the main coal - bearing strata in the study area. The analysis showed that the barrier island - lagoon - the tidal - flat and shallow epicontinental sea carbonate platform deposition are mainly faces in Taiyuan Formation. The roof - seam - floor sedimentary assemblage respectively represents the lagoon face, the tidal flat face and the tableland face. Shanxi Formation is shallow water - delta system which is the river controlled. The roof - seam - floor sedimentary assemblage respectively represents the swamp face - swamp face - swamp face or the natural levee face - the swamp face - marsh face. The sedimentary facies of the Shanxi Formation is more beneficial than Taiyuan Formation for the enrichment and preservation of the CBM reservoirs.%含煤岩系沉积环境是影响煤层气成藏的重要因素.研究区主要含煤地层为石炭纪的太原组,二叠纪的山西组.分析结果显示:太原组主要为障壁岛-泻湖-潮坪沉积和浅陆表海碳酸盐台地沉积,其顶板-煤层-底板沉积相组合以泻湖-潮坪-台地相组合为主.山西组主要为河控浅水三角洲沉积,顶板-煤层-底板沉积相组合以沼泽-沼泽-沼泽相组合和天然堤-沼泽-沼泽相组合为主.山西期的沉积相组合较太原期沉积相组合更有利于煤层气藏的富集和保存.【期刊名称】《河北工程大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2012(029)002【总页数】5页(P53-56,64)【关键词】白额勘探区;含煤岩系;沉积环境;煤层气【作者】刘占勇【作者单位】中煤地质总局第一勘探局,河北邯郸,056004【正文语种】中文【中图分类】P618.11煤储层的岩石学特征(包括宏观煤岩类型、显微煤岩组分及显微煤岩类型、煤的化学性质、煤级和煤相等)、煤储层物性特征(如孔隙、裂隙、渗透性和吸附解吸等)是煤层气成藏的基础条件［1－5]。
关于煤层气储层地质特征及勘探开发新领域研究
161随着经济不断发展，温室效应显著，经济水平的提高使得人们环保意识逐步提高，从而对绿色能源发展问题进行探索。
我国地域辽阔，具有丰富的资源，煤层气储备量位居世界第二，并且分布范围广，其中包括我国华北、西北、华南等诸多地区。
1 我国煤层气主要特征从20世纪80年代初开始到90年代末，20年的时间内，我国煤层气井多口，其中有很多失败案例，主要原因就是受到勘探技术的限制，煤层气井深度不够，大部分井都没有达到煤层气储层的实际深度，所以导致含气量较低，煤层气井产量少，煤层气勘探受到影响[1]。
煤层气在生成过程中，会受到火山岩活动影响，导致其中出现次生演变逐步加剧，煤层中逐渐出现一个饱和度高、煤层物性好、含气量高的区域。
同时，煤层气还会受到其他局部热动力影响，与其接触的岩石会出现一个高热区域，其周围环境较为封闭，导致这些热量无法排出，就会吸附于煤层颗粒中，随后扩散到岩石储层中。
受到水的影响后，导致煤层物性变差，饱和度降低[2-5]。
2 储藏煤层气在我国，煤层气分布具有明显分带性，在勘探过程中，应当对煤层气储层中的吸附带重点关注，从而提高勘探效率。
2.1 压力封闭型经过多次的压实、抬升，一个超出压力范围的煤层气储层就逐渐形成，但是由于自身发育不够完善，导致煤层气缺乏物性与联通性，所以在开采过程中，会出现解吸性差等问题，最终导致煤层气产量低。
2.2 微渗滤封闭型通常情况下，底板与中顶板都较薄，岩石缺乏密封性，局部的水与岩层相通后，水逐步向煤层进行渗透，最终产生动力，并且带走部分地层中的甲烷，小部分甲烷处于滞留状态，形成一个较为封闭的环境。
这种情况就会导致煤层气中具有较低的含气饱和度，煤层气产量较低，导致工业价值低，但是有时也会出现例外情况。
2.3 地质构造封闭型一部分煤层气受到地质构造影响，地质构造的特殊性导致其含水量较低，煤层气开采过程中解吸半径小，影响开采量。
我国幅员辽阔，煤层气类型丰富多样，目前我国都是采用构造变形差异聚集承压水封堵型的煤层气作为主要开采目标。
基于低温液氮吸附法的煤岩孔隙分形特征
一、概述煤是一种重要的化石能源资源，其中孔隙结构是影响煤储层渗流性和孔隙度特征的重要因素。
孔隙结构往往是煤储层物性特征的重要指标之一，对煤储层孔隙结构的研究有着重要的理论和实际意义。
二、低温液氮吸附法在煤岩孔隙结构研究中的应用低温液氮吸附法是目前研究煤岩孔隙结构的常用方法之一。
该方法利用低温液氮在固体表面上的吸附现象，可以测定煤岩的比表面积、孔隙体积、孔隙尺寸分布等参数，从而揭示煤岩的孔隙结构特征。
三、煤岩孔隙分形特征煤岩的孔隙结构具有分形特征，表现为孔隙尺寸和形状的多样性和复杂性。
煤岩孔隙分形特征包括孔隙尺寸的分形维数、孔隙形状的分形特征等。
煤岩孔隙结构的分形特征对其储层物性和流体运移特性有着重要的影响。
四、基于低温液氮吸附法的煤岩孔隙分形特征研究在煤岩孔隙分形特征研究中，低温液氮吸附法被广泛应用。
通过该方法可以获取煤岩孔隙尺寸的分形维数、孔隙形状的分形特征等参数，进而深入研究煤岩孔隙结构的分形特征和物性特征之间的关系。
通过煤岩孔隙分形特征的研究，可以揭示煤岩储层的物性特征，为煤层气勘探开发和煤矿开采提供重要的理论依据。
五、煤岩孔隙分形特征对煤层气开发的影响煤岩孔隙结构的分形特征对煤层气开发有着重要的影响。
煤岩孔隙分形特征直接影响着煤层气的储集和运移。
研究表明，孔隙分形维数和孔隙形状的分形特征与煤层气储集和运移的规律密切相关。
深入研究煤岩孔隙分形特征对于指导煤层气的勘探开发具有重要的意义。
六、结论基于低温液氮吸附法的煤岩孔隙分形特征研究是煤岩孔隙结构研究的重要方法之一，对于揭示煤岩孔隙结构的多样性和复杂性具有重要的意义。
煤岩孔隙分形特征的研究不仅可以为煤储层的宏观物性和微观结构提供重要的理论依据，还可以为煤层气的勘探开发和煤矿开采提供重要的应用价值。
深入研究煤岩孔隙分形特征对于指导煤层气的发现和开发具有重要的实际意义。
七、煤层气开发中的挑战随着全球能源需求的不断增长和对清洁能源的需求越来越迫切，煤层气作为一种清洁能源资源受到了广泛关注。
六盘水煤系地层岩石力学特征
六盘水煤系地层岩石力学特征*六盘水师范学院矿业与土木工程学院 魏玉兰，张鹏，张双云，彭影影，安明石摘要：六盘水地区作为煤层气勘探示范区，区域内煤系地层中的天然气资源成为贵州省天然气资源勘探重点。
煤系气资源富集机理复杂，煤层气、页岩气、致密砂岩气在煤系地层中立体成藏，提升了煤系气资源勘探的复杂性和开采难度。
煤系地层的岩石力学特征是影响煤系气勘探开发的关键因素之一，储集岩层本身的力学性质和围岩的力学性质均对储层的储集物性造成较大影响，且储层的力学性质还对后期压裂开采工作的开展产生重要影响。
本文通过查阅资料和收集数据，对六盘水煤系地层岩石的力学特征进行系统性分析，以期对六盘水地区煤系气开采提供理论依据。
关键词：岩石力学；煤系地层；六盘水中图分类号：P536 文献标识码：A 文章编号：2096-4595（2020）31-0008-0002煤系地层除了有煤以外，常富存有天然气，俗称煤系天然气。
六盘水地区石炭一二叠纪时期古气候潮湿，植被发育，具有煤系气生成的良好条件。
但六盘水地区地形特殊，区域构造、地层分布及岩性情况复杂且多样，煤系气资源分布不均匀。
而煤系地层的力学性质直接影响了地层中孔隙、裂缝的发育及后期压裂改造的难易程度，是影响煤层气富集机理及开采难度的重要因素之一，本文结合六盘水地区的地质条件，对六盘水地区煤系地层岩石力学特征进行了研究。
一、煤系地层的地质条件煤系地层形成于一定地质时期，层系内煤层常见，煤系地层垂向上地层厚度、结构多变，使煤系地层内以气、水为主的流体的分布关系也变得复杂，其内一般发育有多套流体压力系统。
不同的流体压力系统在煤系地层中的间距较小，有的紧邻，有的稍宽，系统与系统之间很难维持能量的相对平衡，通常会受到各种地面工作和人类活动的干扰，各地层之间相互干扰。
煤岩层、泥页岩层和砂岩层会垂向共生组合，因此，煤系地层内部储层的岩石特性往往会存在较大的变化，不同的岩石特性导致岩石的力学上的性质也会存在很大的差异，需要在明确岩石力学特征的基础上，借助人工压裂等技术对各类储层进行有效改造，从而将煤系地层中的气体采出并加以利用。
煤岩特征及其对煤层气勘探开发的影响
（ 中国矿业大学 资源与地球科 学学院， 江苏 徐州 ２ １０ ） ２０ ８
摘 要 煤岩特征分析有助于了解煤储层物性优势、 优选富集高渗 区域与评价单井开发潜力。
基 于黔 西五轮 山矿 区煤岩 和测 井资料 ， 用地质理 论 与工程 实践分 析相 结合等 方 法 ， 究 了煤岩 与测 采 研 井响应特征 ， 讨 了其 与煤 层 气勘探 开发的 关 系。 果表 明 ，～， １ 煤层 机械 强度 可 能相 对 于其 探 结 ６ ９，６号
收稿 日期 ：０ ห้องสมุดไป่ตู้—０ —１ ２１ ４ ４
可采及 局 部 可 采 煤 层 ｌ ３层 ， ３５ ５ ６ ６ 为 ，～，～，～，～， ６ ８９ １ ，６３ ，３号 。主 要 可 采 煤 层 为 ３５ ～， ，，４ １ ，２ ３ ，～，
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上 二叠统 龙 潭组为 煤层 气勘 探开发 主要层位 ， 含
矿 区内煤 岩 特征认 识 ， 阐述 了其对直 井压 裂和水 平井 开发方 式选择 的影 响 ， 煤层 气前期 开发评 价有 一定 对 指 导意 义 。 究表 明 ， 岩特 征 在 一 定程 度 上 决 定 了 研 煤 直井 压裂参 数选择 和水 平井 井壁稳 定性 ， 响开发模 影 式确定 ， 同时也影 响 了排 采效 果 。 １ 煤 层气地 质 背景 五轮 山矿 区在大 地构 造 单元 上 属 扬子 准地 台 （ １ 级 ）上扬 子 台褶带 （ ２级 ）黔 中早 古拱 断褶束 （ ３级 ） ， 是上 扬子 台褶带 上具 菱 形 边界 轮 廓 的长期 发 展 的相
第 ６期 ２ １ 年 ６月 ０１
煤的地质特征及煤层气赋存规律分析
煤的地质特征及煤层气赋存规律分析煤是一种重要的化石能源，广泛应用于工业、农业和生活领域。
了解煤的地质特征以及煤层气的赋存规律对于煤炭资源的开发利用具有重要意义。
本文将从煤的成因、组成和特征入手，探讨煤层气的赋存规律。
煤的成因主要有植物残体的堆积和变质两个过程。
植物残体的堆积是煤形成的基础，而变质过程则使植物残体发生物理化学变化，形成煤的主要成分。
煤主要由有机质和无机质组成，其中有机质是煤的主要组成部分，占煤的大部分质量。
有机质的主要成分是碳、氢、氧、氮和硫等元素，其中碳含量最高，通常超过50%。
无机质则主要由矿物质组成，如粘土矿物、石英等。
煤的地质特征主要包括煤的种类、煤的颜色和煤的结构。
根据煤的形成过程和煤的成分特点，可以将煤分为无烟煤、烟煤、褐煤和泥炭等不同种类。
无烟煤含碳高、灰分低，是高品质的煤种，适用于发电和冶金等行业。
烟煤含碳较高、灰分较高，适用于炼焦和化工等行业。
褐煤含碳较低、水分较高，常用于发电和供热。
泥炭是最原始的煤种，含水分较高，燃烧性能较差。
煤的颜色可以反映煤的热演化程度，一般可分为黑色、褐色和灰色等。
煤的结构则指的是煤的组织结构，可分为块煤、层状煤和纤维煤等。
煤层气是煤中储存的天然气，是煤的重要伴生矿产资源。
煤层气的赋存规律与煤的地质特征密切相关。
首先，煤层气的赋存与煤的类型有关。
煤层气主要赋存于无烟煤和烟煤中，这是因为无烟煤和烟煤的孔隙度较高，有利于气体的储存和运移。
其次，煤层气的赋存与煤的热演化程度有关。
随着煤的热演化程度的增加，煤中的孔隙度逐渐减小，煤层气的赋存量也会减少。
此外，煤层气的赋存与煤的构造特征和构造应力有关。
在构造复杂的地区，煤层气的赋存量较高；而在构造简单的地区，煤层气的赋存量较低。
最后，煤层气的赋存与地下水的存在有关。
地下水的存在会对煤层气的赋存和运移产生影响，一方面可以促进煤层气的释放，另一方面也可能导致煤层气的丧失。
综上所述，煤的地质特征及煤层气的赋存规律是煤炭资源开发利用的重要依据。
沁南煤储层地质条件对煤层气井产能的影响
沁南煤储层地质条件对煤层气井产能的影响
沁南煤田位于山西省中南部，是中国重要的煤田之一，其煤层气资源丰富，具有广阔的开发前景。
煤层气的产能受到煤储层地质条件的影响，地质条件的优劣直接影响着煤层气的开采效果。
本文主要探讨沁南煤田煤储层地质条件对煤层气井产能的影响。
沁南煤田的地质构造特点是构造简单，主要以背斜、翻转构造为主。
煤层气的产能受构造的影响很大，背斜和翻转构造会导致煤层气的储存空间不规则，使煤层气井开采受到一定的制约，产能较低。
在沁南煤田的煤层气开采中，需要对地质构造进行详细的分析和研究，以制定合理的开采方案和措施，提高产能。
沁南煤田的煤层地质条件复杂多样，煤层的厚度、倾角、埋深等都会影响煤层气的产能。
煤层厚度越大，储存的煤层气量越多，产能也越高；而煤层的倾角和埋深会影响煤层气的渗透性和储集性，从而影响煤层气井的产能表现。
在进行煤层气的开采时，需要综合考虑煤层的地质条件，确定合适的开采方案和工艺，提高煤层气的产能。
沁南煤田煤层水文地质条件较好，煤层中的含水对煤层气开采具有一定的影响。
适当的水文地质条件可以有效地提高煤层气的产能，促进煤层气井的开采。
过高的含水量会使得开采难度增大，产能降低。
需要科学合理地评价煤层中的水文地质条件，制定相应的措施，提高煤层气的产能。
沁南煤田的煤储层地质条件也受地层中的构造裂缝和岩溶缝等裂隙对煤层气运移的影响。
构造裂缝和岩溶裂缝是煤层气运移的重要通道，科学评价和合理利用这些裂缝，可以提高煤层气的产能，加速煤层气的开采进程。
延川南山西组煤岩微相特征及其对煤层气开发的指导意义
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பைடு நூலகம்
含气量 、 煤岩 物性及 围岩封存 性能 的关 系 ， 揭 示煤 层气 的高产 富集规律 。研 究结果表 明中位森林 泥炭沼泽微相 区最有利
于煤层气开发 ， 其 次为低位 森林 泥炭沼泽微相 区。 关键 词 ： 延川南； 山西组 ； 煤 岩微 相； 煤层气
中图分类号 ： Ｔ Ｅｌ ２ ２ 文献 标 识 码 ： Ａ
ｒ ｏ ｃ ｋ ａ ｎ ａ ｌ ｙ ｓ ｉ ｓ ｄ ａ ｔ ａ ， ａ ｎ ｄ ａ ｃ ｃ ｏ ｒ ｄ ｉ ｎ ｇ ｔ ｏ ｆ ｏ ｒ ｍａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｃ ｏ ｎ ｄ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎ ｓ ａ ｎ ｄ ｐ ｒ ｅ ｓ ｅ ｖｉ ｒ ｎ ｇ ｅ ｎ ｖ ｉ ｒ ｏ ｎ ｍｅ ｎ ｔ ｏ ｆ ｃ ｏ ａ ｌ ｆ ｏ ｍｉ ｒ ｎ ｇ ｍａ ｔ ｅ ｒ ｉ ａ ｌ ， ｃ ｏ ａ ｌ ｆ ａ ｃ ｉ ｅ ｓ ｗａ ｓ ｆ ｕ ｒ － ｔ ｈ ｅ ｒ ｓ ｕ ｂ ｄ ｉ ｖ ｉ ｄ ｅ ｄ ｉ ｎ ｔ ｏ ｔ ｈ ｒ ｅ ｅ ｔ ｙ ｐ ｅ ｓ ｏ ｆ ｍｉ ｃ ｒ ｏ ｆ ａ ｃ ｉ ｅ ｓ ｔ ｙ ｐ ｅ ｓ ｓ ｕ ｃ ｈ ａ ｓ ｈ ｉ ｇ ｈ ｆ ｏ ｒ ｅ ｓ ｔ ｐ ｅ ａ ｔ ｓ ｗａ ｍｐ ， ｍｉ ｄ ｄ ｌ ｅ ｆ ｏ ｒ ｅ ｓ ｔ ｐ ｅ ａ ｔ ｓ ｗａ ｍｐ ， ａ ｎ ｄ ｌ ｏ ｗ ｆ ｏ ｒ ｅ ｓ ｔ ｐ ｅ ａ ｔ ｓ ｗａ ｍｐ ． Ｏｎ ｔ ｈ ｉ ｓ ｂ ａ ｓ ｉ ｓ ， ｔ ｈ ｒ ｏ ｕ ｇ ｈ ｄ ｉ ｓ ｃ ｕ ｓ ｓ ｉ ｎ ｇ ｒ ｅ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｓ ｈ ｉ ｐ ａ ｍｏ ｎ ｇ ｃ ｏ ａ ｌ ｍｉ ｃ ｒ ｏ ｆ ａ ｃ ｉ ｅ ｓ ａ ｎ ｄ ｃ ｏ ａ ｌ ｂ ｅ ｄ ｔ ｈ ｉ ｃ ｋ ｎ ｅ ｓ ｓ ， ｓ ｔ ｏ ｎ ｅ ｂ ａ ｎ ｄ ｔ ｈ ｉ ｃ ｋ ｎ ｅ ｓ ｓ ， ｍｅ ｔ ｈ －
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第6期 山西焦煤科技N o .62011年6月Shanx i Cok i n g C oa l Sc ience &Techno logyJun .2011专题综述收稿日期:2011-04-14作者简介:杨景芬(1981 )女,河南信阳人,2010级中国矿业大学在读硕士研究生,主要从事矿物岩石学、古生物与层序地层的研究 (E -m a il )x i aon z m@g m a i.l com煤岩特征及其对煤层气勘探开发的影响杨景芬,黄兰英(中国矿业大学资源与地球科学学院,江苏 徐州 221008)摘 要 煤岩特征分析有助于了解煤储层物性优势、优选富集高渗区域与评价单井开发潜力。
基于黔西五轮山矿区煤岩和测井资料,采用地质理论与工程实践分析相结合等方法,研究了煤岩与测井响应特征,探讨了其与煤层气勘探开发的关系。
结果表明,6-3,9,16号煤层机械强度可能相对于其它煤层较好,但16号煤层整体发育了碎粒煤 糜棱煤结构,显著降低了煤体结构强度及渗透性。
采用直井压裂开发方案时,可选择3,5-3,6-3,8,16号等5个煤层分层射孔压裂,有利于排采增效。
5号和8号煤层相对施工水平井较为有利,但单一薄煤层水平井作业可能提高产能有限,因此,煤层气井型选择应优先选择直井开发模式。
16号煤层不利于水平井工程稳定性,如采用直井开采,应避开其构造煤分层。
关键词 五轮山矿区;煤岩特征;煤层气;勘探开发中图分类号:[TD15] 文献标识码:A 文章编号:1672-0652(2011)06-0016-04煤层气勘探开发高渗富集区优选、开发井型确定、层位选择与压裂排采是煤层气商业开发几个主要环节,其开发技术决策除受社会经济、开发技术等因素制约外,主要受地质因素控制。
研究表明,影响开发决策的地质因素主要有构造条件、煤层埋深、煤阶、煤层厚度、煤体结构、含气量、渗透率、煤储层压力解吸压力和水文条件[1]。
前人成果主要集中在勘探开发影响因素分析与选区评价、开发模式探讨等综合性研究或单一开发技术的评价与优化[2,3],而相对弱化了单一因素对煤层气勘探开发决策的影响。
基于上述前提,本文选择黔西五轮山矿区为例开展研究,通过对矿区内煤岩特征认识,阐述了其对直井压裂和水平井开发方式选择的影响,对煤层气前期开发评价有一定指导意义。
研究表明,煤岩特征在一定程度上决定了直井压裂参数选择和水平井井壁稳定性,影响开发模式确定,同时也影响了排采效果。
1 煤层气地质背景五轮山矿区在大地构造单元上属扬子准地台(1级)上扬子台褶带(2级)黔中早古拱断褶束(3级),是上扬子台褶带上具菱形边界轮廓的长期发展的相对隆起区。
区域构造有NW 向构造、E W 向构造及NE 向构造带,构造由NW 向加戛背斜和水公河向斜、NE 向张维背斜和三塘向斜的构造格局[4]。
石炭二叠纪含煤地层沉积之后经历了多期次构造运动,造成该区煤岩特征复杂,非均质性强的特点。
区内地下水和地表水主要靠煤系地层含水性弱,以峨眉山玄武岩和飞仙关组为底部、顶部隔水层,煤系地层与强含水地层基本无水力联系,埋深由浅到深含水性减弱,地下水径流缓慢 停滞,煤系地层形成独立、完整的水文地质单元[5]。
上二叠统龙潭组为煤层气勘探开发主要层位,含可采及局部可采煤层13层,为3,5-2,5-3,6-2,6-3,6-4,8,9,14,16,32,33号。
主要可采煤层为3,5-3,6-3,8,16等5层,平均厚度分别为1.57,1.81,2.21,1.86,1.60m [4]。
煤层具埋深小、煤层薄、层数多但间距小、非均质性强的特点。
2 煤岩基本特征2.1 宏观煤岩特征五轮山矿区宏观煤岩成分以亮煤为主,少量暗煤夹镜煤条带,宏观煤岩类型以半亮 半暗型煤为主。
煤层原生结构保存完整,条带状结构,块状构造。
5-2, 8,14,20,32,33号煤为半亮型,3,5-3,6-3,9,16号煤为半亮 半暗型[6]。
镜质组反射率介于2.59%~ 3.763%,主要以高变质无烟煤为主。
2.2 显微煤岩特征五轮山矿区主要煤层显微煤岩类型镜质组含量介于72.65%~79.98%,以均质镜质体和基质镜质体为主,少量结构镜质体。
惰质组含量为20.02%~ 27.35%,以丝质体和半丝质体为主,碎屑体次之。
无机组分以黏土类矿物为主,黄铁矿、石英次之,碳酸盐少量,含量介于10.51%~26.02%之间[7]。
硫化物多以结核状、瘤状、脉状、条带状分布于煤层中。
五轮山矿区煤层煤岩特征见表1[7]。
表1 五轮山矿区煤层煤岩特征煤层有机组分/%无机组分/%镜质组惰质组黏土类硫化物其他无机总量/%有机总量/%378.2221.78 5.47 2.056.2314.285.8 5-276.8423.16 6.49 1.239.417.1282.88 5-377.1822.82 6.25 3.063.4212.7787.23 6-379.0920.91 6.80.364.211.3688.64 876.9223.087.19 1.183.1211.4988.51 979.9820.027.38 3.145.8716.3983.61 1472.6527.3511.04 2.619.6823.3376.67 1679.820.27.570.728.2915.4984.51 2074.0625.9417.7 4.0121.7126.0273.98 3274.9225.088.870.579.4414.4985.51 3374.3125.698.60.889.4810.5189.492.3 煤岩微观结构煤岩微观结构主要指煤岩的裂隙结构[8]。
区内煤层层状构造明显,条带 线理状结构,内生节理发育,在光亮煤(镜煤和亮煤)条带中较为密集,一般密度1~10条/c m,但部分为黄铁矿或方解石脉(膜)等充填。
区内裂隙统计资料相对较少,但据现场观测结果,一般主煤层发育两组裂隙,相互交角在80 左右,主裂隙呈NWW-SEE向展布,方向相对集中,次裂隙NNE-SSW向,方向相对离散[7]。
3 煤岩特征对煤层气勘探开发的影响3.1 煤岩机械强度煤的机械强度不仅决定着煤层压裂改造的难易程度,也决定着水平井水平段的井壁稳定性。
煤岩由光亮型煤、半亮型煤、半暗型煤向暗淡型煤逐渐过渡时,煤岩的机械强度逐渐增大。
而随着煤岩的镜质组含量降低,惰质组含量升高,煤岩的机械强度降低[9]。
五轮山矿区煤岩以亮煤为主,3,6-3,9和16号煤镜质组含量较高,惰质组含量除6-3,9,16号煤相对较低,其余均较高。
因此,区内主力煤机械强度均相对较低,6-3,9,16号煤由于为半亮 半暗煤且镜质组含量较高,机械强度可能相对较好,其余煤层次之。
3.2 压裂直井开发层位优选3.2.1 煤芯录取判断煤岩特性钻井取芯是判断煤岩特性的直接方式,结合钻井液性能、气测项目录取,能准确判断钻遇地层与岩性。
从岩芯录取情况看,除6-3号煤层为光亮煤外,其余均为半暗 半亮煤;3,5-3,6-3,8号煤层局部发育有碎粒煤和糜棱煤外,其作均一原生结构煤为主。
3.2.2 测井响应判断煤岩特性测井是煤层气勘探开发中,尤其是单井评价中的重要手段。
通过综合分析测井资料与数据,可以定性定量化地判断出煤岩各相关特性与参数。
由于煤岩所具的特殊属性,煤层的测井响应很特殊,相比围岩,较易识别,具体表现为 三高两低 的特征,即:高电阻、高声波时差、高中子、低伽玛、低体积密度。
在相同的煤化程度条件下,电阻率一般反映煤岩成分和煤质,电阻率越高,表明煤层灰分低,煤质好。
相同煤化程度下,丝炭含量和煤层受氧化是降低煤层电阻率的主要因素,低电阻往往也直接反映了相对低的煤层含气量;声波时差值显示了煤层的压实程度和孔隙度;补偿中子则表示煤岩的含氢指数;补偿密度则指示煤岩的变质程度和含气量,见表2[7]。
172011年第6期杨景芬等:煤岩特征及其对煤层气勘探开发的影响表2 五轮山矿区主要煤层测井曲线数据表煤层电阻率/ m-1伽玛伽玛/cp s自然伽玛/cps最小最大平均最小最大平均最小最大平均3250.0840.0445.730005250405010.035.023.7 5-3213.01125.0562.537605860475010.017.012.6 6-3125.0690.0378.641256130483010.024.016.2 6-4260.01000.0675.03825569046707.013.09.3 8138.01375.0681.03370585046307.516.310.3 9225.01000.0510.032254620397015.035.022.3 16213.01690.0900.03150500042008.020.012.4从表2可以看出,16,8,和6-4号煤层电阻率较高,3,6-4号煤层相对最小。
经过测井分析,结合岩芯录取和区域沉积演化特征,认为6号煤层原生结构不完整,受成煤后期构造运动破坏严重,3号煤层次之。
可见,测井结果与钻探显示煤体结构特征较为一致。
3.2.3 射孔与压裂层位确定煤储层特征决定了煤层气的生成与储集,因而煤储层综合特征对开发层位确定起着至关重要的作用。
充分运用录井资料、现场解吸数据、煤岩宏微观特征分析、测井试井综合分析等方法,对煤储层特性进行综合评价,优选开发层位。
煤层气勘探开发初期,煤层气地质资料缺乏,开发层位应以煤层厚、含气量高、渗透性好、解吸率高等为基础评价条件。
综合应用取芯结果、测井解释成果,显示3,5-3,6-3,8,16等5层均具有厚度大且含气量高等优点,但6号煤层以碎粒煤和糜棱煤为主,且孔隙率偏小,不利于直井水力压裂;而3号和5号煤层总体具有开采优势。
考虑6号煤层厚度较大,制定直井开发方案时,可对上述5个煤层(含6号煤层)进行分层压裂,合层排采,但针对6号煤层局部的构造煤发育情况,制定射孔方案时,应避开构造煤分层选择性射孔,而对其余煤层全段射孔分层压裂。
这样即能控制6号煤层排采产生的煤粉,又能对多煤层进行单层煤排采或合层排采试验,给后续施工提供指导。
3.3 水平井井壁稳定性煤岩微观结构、力学特性、化学特性是影响井壁稳定性的几个主要因素。
煤层中裂隙结构对煤岩的强度影响一方面造成强度的各向异性,另一方面会造成强度的减小。
同时,由于裂隙结构的存在,煤岩的力学行为表现出明显的非连续特性。
此外,地质历史漫长的演化过程形成了较高的地应力造成煤岩的强度破坏,与煤岩微观结构共同作用,使煤岩特性减弱。
煤岩裂隙中充填的无机盐和黏土矿物是影响煤岩化学特性的影响因素之一。
煤储层内生裂隙和外生裂隙均相对发育,无充填和部分充填比例较高,毛细管效应突出,比表面积大,在水平井钻井过程中如失水量过大,煤岩吸水产生强的水化效应[10],引起黏土矿物水化膨胀和无机盐溶解,裂缝间的胶结破坏,导致煤岩强度下降,进一步增大了水平井段失稳的可能性。