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§2 煤层气储层特征 1-3

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167 煤层气 特征
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《《煤层气开发与开采 煤层气开发与开采》 》第章第二章第二章煤层气储层特征(第(第1 1、、2 2、、3 3节)节)的化学组成 、 岩石学特征煤层气储层特征、层特征描述及煤体结构分类2 3 储层的渗透性2 5 储层的吸附性、含气性2 7 的岩石力学性质§§ 的化学组成、岩石学特征一、成煤物质与聚煤作用煤: 是一种组成是一种组成、 、结构非常复杂且不均一的 结构非常复杂且不均一的, ,包括有机和 包括有机和无机化合物的混合物 由于成煤的原始物料和生物化。。学作用的不同和地质化学因素的差异学作用的不同和地质化学因素的差异, ,使煤称为含有 使煤称为含有几十种煤岩显微组分的复杂混合物几十种煤岩显微组分的复杂混合物。 。由于成煤物质和聚煤条件的不同,煤分为:☞腐植煤☞残植煤☞腐泥煤☞§§ 的化学组成、岩石学特征一、成煤物质与聚煤作用煤层 是自然界中由植物遗体转变而来沉积成层的可燃矿:产产, ,由有机质和混入的矿物质所组成 由有机质和混入的矿物质所组成。 。§§ 的化学组成、岩石学特征一、成煤物质与聚煤作用煤储层 :: 鉴于煤层是煤层气的载体 煤层气界将煤层:: ,,称之为称之为“ “煤储层 煤储层” ”( (即煤层气储层即煤层气储层) ),,以示与 以示与煤层煤层 、、 常规油气储层的概 念区 别常规油气储层的概 念区 别 。。煤层煤层 常规油气储层的概 别常规油气储层的概 别独特的赋存状态:以吸附态为主非常规储层典型的自生自储多重孔渗的有机储层:、特有的产出机理:排水—降压—解吸-采气§§ 的化学组成、岩石学特征一、成煤物质与聚煤作用成煤物质 由于聚煤条件的不同 沉积了不同的成煤物质 主要: ,, ,,包括包括高等植物 高等植物、 、高等植物的稳定组分和浮游生物等 高等植物的稳定组分和浮游生物等。 。由高等植物形成的煤为腐植煤由高等植物形成的煤为腐植煤, ,在 在沼泽环境中形成 沼泽环境中形成。 。由高等植物的稳定组分由高等植物的稳定组分( (角质 角质、 、树皮 树皮、 、孢子 孢子、 、树脂等 树脂等) )富集而形 富集而形成的为残植煤成的为残植煤, ,在沼泽环境中形成 在沼泽环境中形成。 。由沼泽 泻湖中的藻类等浮游生物在还原环境下经过腐解形成的、、煤称为腐泥煤煤称为腐泥煤。 。§§ 的化学组成、岩石学特征一、成煤物质与聚煤作用聚煤作用 聚煤作用是古气候 古植物 古地理和: 、 、古构造诸因素综合作用的过程。物质基础 :植物遗体;气候条件 : 温暖潮湿 ;: 温暖潮湿 ;古地理条件 :常年积水洼地;古构造条件 :缓慢下沉。§§ 的化学组成、岩石学特征一、成煤物质与聚煤作用聚煤环境§§ 的化学组成、岩石学特征聚煤环境 沉积相分布一、成煤物质与聚煤作用——河流相冲积相沼泽相§§ 的化学组成、岩石学特征一、成煤物质与聚煤作用成煤作用: 是原始 成煤物质 最终转化成 煤 的全部作用,它分为 泥炭化 作用、 煤化 作用两个阶段。§§ 的化学组成、岩石学特征一、成煤物质与聚煤作用从成煤原始物质的堆积 经生物化学作用直到泥炭的成煤作用:,形成,称为泥炭化作用阶段;当泥炭形成后,由于沉积盆地的沉降,泥炭被埋藏于深处 在温度 压力增高等物理 化学作用下 形成褐煤, 、 、 , 、烟煤、无烟煤、变无烟煤,称为煤化作用阶段。对于腐泥来说,则经历了硬腐泥、腐泥褐煤、腐泥亚烟煤 、 腐泥烟煤到腐泥无烟煤的媒化作用 。烟煤 、 腐泥烟煤到腐泥无烟煤的媒化作用 。第二次煤化作用阶跃:热裂解气生成第一次煤化作用阶跃:水分显著减少热裂解气生成湿润热、内在水分、环缩合度等极小孔隙率、总孔容、微孔孔容、孔比表面积等继续增大生气作用和吸附性进 步增强水分显著减少边基侧链脱落生成油气煤中微孔增多,比表面积增大吸附性增强孔隙空间被快速充填生气作用和吸附性进 一 步增强含气量增高主要依赖于有限新生孔容空间第三次和第四次煤化作用阶跃:孔隙空间被快速充填甲基大量脱落大分子结构有序化程度明显增强孔隙率、孔容、孔比表面积、基本结构单元等达到极大构单元等达到极大孔隙空间明显增大吸附性极度增强第四次煤化作用阶跃之后 :第四次煤化作用阶跃之后 :生气作用基本停止,气源消失镜质组孔隙率、总孔容、微孔孔容、孔比表面积等显著变少内在水分从增大变为减小吸附热开始急剧降低吸附能力趣于消失煤层气生成-吸附性增强-煤层气储集 生成作用停止-吸附性消失-煤层气残留 /逸散§§ 的化学组成、岩石学特征二、煤的化学组成与煤岩煤质特征根据 目前 对煤 的 分子结构 的 认 识,主 要 包括: 煤 的基 本根据 对煤 分子结构 认 要 煤本结构单元 (芳香核、侧链和官能团、杂原子分布和桥键 ) §§ 的化学组成、岩石学特征二、煤的化学组成与煤岩煤质特征煤质特征 : —— 通过工业分析指标来表征煤的工业分析又叫煤的技术分析或实用分析 它包括:煤的工业分析又叫煤的技术分析或实用分析 。 它包括水分 、 灰分 和 挥发分 产率以及 固定碳 四个项目,用作评价煤质的基本依据。§§ 的化学组成、岩石学特征二、煤的化学组成与煤岩煤质特征煤岩特征:煤是一种有机岩,利用研究岩石的方法来研究煤的学科称为煤岩学 换言之 煤岩即煤的有机岩石性学科称为煤岩学 。 换言之 , 煤岩即煤的有机岩石性质和特征。§§ 的化学组成、岩石学特征二、煤的化学组成与煤岩煤质特征宏观煤岩特征:按宏观煤岩成分的组合及其反映出来的平均光泽强度,可划分为四种宏观煤岩类型 即, 即 :光亮型煤半亮型煤半暗型煤宏观煤岩成分是用肉眼可以区分的煤的基本组成单位 , 包括镜煤 、 亮煤 、 暗煤 、 丝 炭 。暗淡型煤, 、 、 、 炭§§ 的化学组成、岩石学特征二、煤的化学组成与煤岩煤质特征‹ 无烟煤( ‹ 贫煤 (国煤的分类:贫煤 (g‹ 贫瘦煤 (‹ 瘦煤 (1‹ 焦煤 (据中国煤炭分类国家标准 ( )规定焦煤 ‹ 肥煤 (‹ 气煤 (‹ 1/ 3焦煤 (1/ 3 准 6 规定 ,煤分为14大类。/ 焦煤 / ‹ 气肥煤 (‹ 1/ 2中粘煤 (1/ 2 ‹ 弱粘煤 ()弱粘煤 (‹ 不粘煤 (‹ 长馅煤 (‹ 褐 煤 (1§ 的化学组成、岩石学特征二、煤的化学组成与煤岩煤质特征煤的物理性质:煤的物理性质主要包括五个方面,即:光学性质 颜色 光泽 反射率 折射率 吸收率光学性质 : 颜色 、 光泽 、 反射率 、 折射率 、 吸收率 ;机械性质:硬度、脆度、可磨性、断口;空间结构性质:比重、表而积、孔隙度、压缩性;电磁性质 介电常数 导电性 磁性电磁性质 : 介电常数 、 导电性 、 磁性 ;热性质:比热,导热性等。§§ 层特征描述及煤体结构分类一、煤层特征描述煤层的发育特征 : 含煤 地 层 、 含煤煤层的发育特征 含煤 层 含煤系数、煤层及煤层组、煤层稳定性 煤层结构 煤层分叉与定性 、 煤层结构 、 煤层分叉与尖灭、夹矸等。煤层的几何特征 煤层厚度 煤层煤层的几何特征 : 煤层厚度 、 煤层底板标高、煤层埋深等§§ 层特征描述及煤体结构分类二、煤体结构分类原生结构煤碎裂煤构 造 煤碎粒煤煤体结构构 煤糜棱煤§§ 储层的孔隙与天然裂隙煤层气储层特征煤层气储层是一种有机质储层,具有吸附性强、孔渗结构复杂等特点。§§ 储层的孔隙与天然裂隙一、煤储层的孔隙煤中孔隙成因煤的孔隙类型及其成因简述对煤层气的类类型型 成成因因简简述述运移作用原生孔胞腔孔 成煤植物本身所具有的细胞结构孔 +屑间孔 镜屑体 、、 惰屑体和壳屑体内部颗粒之间的孔 +、、后生孔角砾孔 煤受构造应力破坏而形成的角砾之间的孔 + + +碎粒孔 煤受构造应力破坏而形成的碎粒之间的孔 + +淋滤孔 煤中经流水淋滤作用而形成的孔 +++ +变质孔 气气孔 孔 煤变质过程中产生气体和气体聚集形成的孔 + +铸模孔 煤中矿物质在有机质中因硬度差异而铸成的印坑矿物质孔 溶蚀孔 可溶性矿物质在长期气可溶性矿物质在长期气、 、水作用下受溶蚀而形成的孔 水作用下受溶蚀而形成的孔 +晶间孔 矿物晶粒之间的孔 +注 +++为作用大 ++为作用中等 + 为作用小 空白为没有作用注 : + + + 为作用大 ; + + 为作用中等 ; 为作用小 ; 空白为没有作用§§ 储层的孔隙与天然裂隙一、煤储层的孔隙煤中孔隙成因§§ 储层的孔隙与天然裂隙一、煤储层的孔隙煤中孔隙尺度§§ 储层的孔隙与天然裂隙一、煤储层的孔隙煤中孔隙结构特征§§ 储层的孔隙与天然裂隙煤的孔隙结构研究方法§§ 储层的孔隙与天然裂隙煤的孔隙结构研究方法煤砖煤岩描述 裂隙发育程度描述裂隙发育程度描述真假比重 孔隙度测定孔隙度测定扫描电镜 研究孔隙类型、尺寸等特征研究孔隙类型、尺寸等特征煤样压汞实验 研究孔喉分布及连通性研究孔喉分布及连通性液氮吸附 研究孔隙内表面积研究孔隙内表面积§§ 储层的孔隙与天然裂隙压汞试验进、退汞曲线形态一、煤储层的孔隙低低阶阶小孔阶阶煤煤中中阶阶小孔阶阶煤煤二段性特征明显:裂隙与基质孔隙§§ 储层的孔隙与天然裂隙煤储层的天然裂隙煤中天然裂隙的分类煤的显微裂隙成因分类类型孔隙、裂隙分类尺度分布位置孔隙孔隙几微米~几毫米煤基质块内裂微裂隙大内生裂隙(割理)裂隙大裂隙()几毫米~几厘米煤岩分层内气胀节理内生节理外生节理厘米~米或更大整个煤层或延伸到煤层之外§§ 储层的孔隙与天然裂隙煤储层的天然裂隙煤中天然裂隙的分类煤的显微裂隙尺度分类§§ 储层的孔隙与天然裂隙无烟煤煤储层的天然裂隙褐煤§§ 储层的孔隙与天然裂隙煤储层的天然裂隙煤中天然裂隙的分类煤的显微裂隙组合关系§§ 储层的孔隙与天然裂隙煤层中大裂隙系统的整体发育特征与成因岩浆烘烤对煤层物性影响§§ 储层的孔隙与天然裂隙煤储层的天然裂隙孔隙度、割理、节理发育程度提高天然焦 储层的孔隙与天然裂隙煤储层的天然裂隙煤中天然裂隙的研究方法§§ 储层的孔隙与天然裂隙煤储层的天然裂隙煤中天然裂隙的研究方法煤中裂隙观察研究应从 宏观 到 微观 逐步 深化 。首先分析矿区地质构造背景 有目的地设置观测点 在裸露完整, , 、干扰小的观测点易于追踪的代表性煤壁进行 观察描述 。观测时,要求方向定位准确 主次关系明了 对肉眼可见的裂隙几何形态参数量化, , 。然后采集 定向样品 ,进行微小裂隙的观测分析。采样要标定样品的空间方位(尽可能与天然裂隙的破 裂方向一致),并保证一定的块度。定向样品磨制成二维或三维光洁面,在层理面上观测裂隙的 方向、主次关系、长度、宽度、密度、间距 ,剖面上观测裂隙高度、垂向分布情况以及 组合关系 等。§§ 储层的孔隙与天然裂隙煤储层的天然裂隙煤中天然裂隙的研究方法煤中裂隙观察研究应从 宏观 到 微观 逐步 深化 。首先分析矿区地质构造背景 有目的地设置观测点 在裸露完整, , 、干扰小的观测点易于追踪的代表性煤壁进行 观察描述 。观测时,要求方向定位准确 主次关系明了 对肉眼可见的裂隙几何形态参数量化, , 。然后采集 定向样品 ,进行微小裂隙的观测分析。采样要标定样品的空间方位(尽可能与天然裂隙的破 裂方向一致),并保证一定的块度。定向样品磨制成二维或三维光洁面,在层理面上观测裂隙的 方向、主次关系、长度、宽度、密度、间距 ,剖面上观测裂隙高度、垂向分布情况以及 组合关系 等。张遂安 教授 教授13901129720263.net
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