鄂尔多斯盆地煤储层特征研究

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鄂尔多斯盆地煤储层特征研究
作者：周龙飞
来源：《城市建设理论研究》2014年第01期

摘要：煤层气是以吸附态为主赋存在煤层中的一种清洁能源。我国煤炭资源非常丰富，煤
层气资源量也相当可观。开发煤层气不仅只是提供能源，对减少瓦斯事故、保护大气层也都有
重要意义。煤储层是煤基质快、气、水（油）三相物质组成的三维地质体，煤储层较常规储层
具有非常特殊的物理特征，其物性包括孔裂隙性、吸附解吸特性、力学性质、渗透性等多个方
面。通过汞置换法、低温氮吸附法等实验和各种数据资料统计，总结出鄂尔多斯西缘煤储层特
征，有利于准确预测煤层气开发前景、优选煤层气地面开发高渗富集区、制定有效的煤层气开
发战略和完井方案，为煤层气资源评价、产能预测、储层改造和提高采收率提供理论依据。

关键词：鄂尔多斯盆地、煤储层特征、孔隙特征、渗透性、最大含气量
中图分类号：TD82文献标识码： A
The Coal Reservoir Feature’s Study on the Odors Basin
ZHOU Long-fei
(The third Road and Bride Department, Zhongyuan Oilfield Construction Group, Puyang 457000,
China)

Abstract: Coalbed methane (CBM) is a kind of clean energy which is adsorbed in coalbed. There
is abundant coal resources in China and the CBM reserves is a considerable figure. Exploitation of
CBM not only provides energy but also has important significance on improving safe production level
of coal mines and also can protect the atmosphere.Coal reservoir is three-phase composition of 3D
geological body which is constitute by matrix fast, gas, water(oil).Coal reservoir had the special
physical characteristic that compared to relatively conventional reservoir,its physical properties
including hole fractured, adsorption, desorption characteristics, mechanical properties,permeability,
etc. By experiencing mercury displacement,low temperature nitrogen adsorption andanalysing various
data,summarized the west margin of ordos coal reservoir characteristics,which is benefit to predict the
coalbed gas’s the development of prospects, optimize hypertonic CBM’s zone where the CBM is
plentiful on the ground, make effective CBM’s the development of strategy and completed
program,which provided theoretical basis for evaluating coal bed methane resource,predicting
productivity, reconstructing reservoir ,improving the recovery.

Key words: Ordos Basin、Coal reservoir feature、Hole feature、Permeability、The biggest gas
content

1、引言
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鄂尔多斯盆地是中国煤层气勘探开发的热点地区之一，经过一系列勘探开发，初步显示出
该盆地具有良好的煤层气开发前景[1]。

煤层气多相介质储层较常规储层具有非常特殊的物理特征，其物性包括孔裂隙性、吸附解
吸特性、力学性质、渗透性等多个方面。深化中低煤阶煤储层物性研究，探索煤层气储层物性
及其控制因素（煤相类型、煤的物质组成、变质程度、水文条件等），有利于准确预测煤层气
开发前景、优选煤层气地面开发高渗富集区、制定有效的煤层气开发战略和完井方案，为煤层
气资源评价、产能预测、储层改造和提高采收率提供理论依据 [2-3] 。

2、地质概况
鄂尔多斯盆地属地台型构造沉积盆地，位于华北地台西部，盆地四周为山系包围，内部可
划分六个一级构造单元:伊盟北部隆起、渭北隆起、西缘冲断带、晋西挠褶带、天环坳陷和伊
陕斜坡。(图1) [5]。

鄂尔多斯盆地是在古生代地台基础上产生和发展的大型内陆坳陷，形成于中生代的印支运
动和燕山运动。三迭世盆地还是华北地台上的一个西部坳陷，晚三叠世的印支运动，基底稳定
下沉，盆地开始发育。燕山运动早中期（侏罗纪～白垩纪），坳陷内发生了强烈的水平运动，
形成了西缘断褶带及南缘渭北构造带。燕山运动中晚期（白垩纪中、晚期）东部的吕梁山升起
形成晋西挠褶带，坳陷遂与华北地台分离，形成了独立的鄂尔多斯盆地。

图1 鄂尔多斯盆地区域构造单元划分
Fig1the division of ordos basin tectonic units
3、煤储层孔隙特征
3.1煤储层微裂隙及其区域分布
通过对鄂尔多斯盆地不同区域石炭-二叠系的38个样品和侏罗系的30个样品进行统计分
析：煤储层显微裂隙宽度W＞5μm且长度L＞10mm的裂隙少见；W≥5μm且10mm≥L＞1mm
的裂隙约占0-39%，平均5.3%，裂隙密度0-2.3条/cm2之间，以东胜侏罗系煤田密度最高；W
＜5μm且1mm≥L＞300μm的裂隙约占3-82%，平均30.8%，裂隙密度0.33-3.0条/cm2，其侏罗
系普遍较石炭二叠系含量高；W＜5μm且L＜300μm的裂隙约占41-96%，平均63.87%，裂隙
密度0.1-56.11条/cm2之间，平均8.5条/cm2[3-4]，以柠条塔、甘肃华亭及内蒙东胜等矿区煤
储层裂隙含量较高，而相对煤级较高的汝箕沟及铜川的矿区裂隙含量较低。同时可以得出鄂尔
多斯盆地侏罗系煤储层显微裂隙明显高于石炭二叠系。

3.2 煤储层汞置换法孔隙特征
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根据压汞分析统计资料，鄂尔多斯盆地侏罗系煤储层孔隙具双峰分布特点，以小-过渡孔
和大孔为主，尤以小-过渡孔占优势，其孔隙体积百分含量36.06-91.576%，平均73.2%；大孔
变化在4.978-60.3428%之间（图2），均值在19.67%；中孔除东胜与宁夏灵新矿在10.789-
19.447%之间外，其它矿区均小于10%。在平面上汝箕沟及柠条塔矿大孔较发育，达
60.328%。

图2鄂尔多斯盆地煤的孔隙分布
Fig 2The hole’s distribution of coal in ordos basin
鄂尔多斯盆地压汞分析煤储层微观孔隙结构参数孔隙喉道均值D平均在12、峰态Kg值在
1.7-5.1之间，其中最低为汝箕沟矿区，而跳沟矿最高，达5以上。孔隙分布偏态SK均为负
值。饱和度中值压力变化较大，变化在0.032-99.82MPa。

3.3煤储层低温氮吸附法孔隙特征
根据低温氮吸附资料，鄂尔多斯盆地煤储层的比表面为0.208-12.85 m2/g，其中石炭二叠
系煤储层比表面相对较小，如铜川桃园及吴堡五一煤矿山西组煤层比表面分别是0.208m2/g和
2.748m2/g。侏罗系煤层以陕西榆林地区及神北地区煤的比表面值较高，如榆林跳沟煤的比表
面为12.85m2/g。而内蒙东胜煤田低变质煤及汝箕沟高变质煤的比表面均较低，平均孔径4.75-
14.78nm，微孔占4.41-95.8%，小孔占4.73-79.16%，中孔占0-69.07%，除汝箕沟矿区侏罗系煤
以中孔及小孔位主外，其它地区均以小孔及微孔为主（图3）。

图3鄂尔多斯盆地低温氮测试孔隙分布图
Fig3the distribution of Ordos basin’s hole by low temperature nitrogen test method
4、煤储层渗透性及其区域分布
鄂尔多斯盆地煤储层的渗透性在各区变化较大，渗透率一般在0.0032-73.9×10-3μm2之
间，平均渗透性较好，为6.354×10-3μm2。以庞庞塔矿区变化最大，全盆地渗透率的变化极值
均在该区，最高0.0032×10-3μm2，最低73.9×10-3μm2。华亭华矿、柠条塔、跳沟地区孔隙度
高、渗透性相对较好，一般在1.12-19.2×10-3μm2左右；柳林、韩城地区孔隙度较低、渗透率
中等且变化不大，多在0.048-0.247×10-3μm2之间。府谷五一、铜川桃园矿渗透率较低，为
0.018-0.059×10-3μm2。[3]由实验资料知，渗透率与孔隙度关系密切，无裂缝影响时一般随着
孔隙度的增加，煤的渗透率值有增加的趋势。

煤储层最大含气量特征
5.1侏罗系储层最大含气量