构造煤煤层气及裂隙的测井响应和敏感参数分析:以沁水盆地郑庄地区为例

基于测井资料划分煤体结构对于煤层气勘探开发比较重要。通过对沁水盆地郑庄区块80口井测井资料的分析,总结了该地区3#、15#煤层各测井参数响应分布特征及其典型特征值范围,依据研究区情况将煤体结构划分为3类:原生结构煤、碎裂状构造煤、碎粒或糜棱状构造煤。针对这3种煤体结构类型及夹矸层确定了相关的测井响应典型特征值范围,认为对于煤层气储层及其裂隙判别的敏感参数依次为体积密度、深侧向电阻率、声波时差、井径、自然伽马、中子孔隙度等;通过判断深、中、浅3个电阻率值的差异识别裂隙发育程度,并建立了几种煤体结构类型的测井响应敏感参数及裂隙发育特征模式。     

韩城北区煤层结构的测井响应特征

韩城地区煤层受多期构造破坏,煤体结构复杂,煤层气井出粉较为严重,目前对区内煤体结构分布规律研究尚且不足,制约了区内煤层气产能提高。依据对韩城地区测井资料与岩心样品资料的对比分析,总结出北区不同煤体结构的纵波时差测井特征,结合深浅侧向电阻率测井、双井径测井及密度测井曲线组合特征,对该区煤体结构进行识别及分层定厚。通过对研究区25口煤层气井测井资料的分析,揭示了3号和11号煤层煤体结构空间分布规律:3号与11号煤层的煤体结构在空间上的展布规律基本相似,区内中东部有小面积的Ⅰ类结构分布,其余大部分面积为Ⅱ、Ⅲ类结构分布区;区内的东南部及西北部以Ⅲ、Ⅳ类结构为主。     

织纳煤田晚二叠世构造煤区域分布及构造控制

为查明织纳煤田构造煤分布规律，通过整理分析贵州织纳煤田比德向斜、三塘向斜、珠藏向斜、阿弓向斜和关寨向斜等14个含煤构造单元共200余个煤田钻孔取心资料，并辅以测井曲线分析，综合分析6、16和27号等主采煤层的煤体结构区域分布特征及构造控制因素。研究表明:自西向东，织纳煤田内构造煤比例逐渐增大，西部主要为原生结构煤和碎裂煤，东部以碎粒煤和碎粉煤为主；构造煤的分布主要受构造演化和4条深大断裂影响，多期性构造运动造成煤体多期次变形，其中，燕山期是煤层发生构造变形的主要阶段，喜马拉雅期对早期构造变形进行了叠加改造；深大断裂影响了区域应力场分布，遵义-惠水断裂对构造煤的形成和分布影响最大，主燕山早期自东向西的区域性应力场受到遵义-惠水断裂阻挡，在煤田东部褶皱、断裂作用剧烈，发育逆冲、逆掩断层等构造，对煤体结构破坏严重，碎粒煤和碎粉煤发育。研究取得的认识对织纳煤田瓦斯灾害防治和煤层气勘探开发具有指导意义。移动阅读      

安阳矿区双全井田岩性结构与煤体变形的关系

煤体变形程度控制着煤与瓦斯突出和煤层气的可开发性,煤体结构空间展布预测是人们长期关注的焦点。以岩体力学和分形几何学基本理论为指导,以安阳矿区双全井田为例,通过计算岩体强度因子和分形维数,系统探讨了岩性结构对煤体变形的影响。研究表明,岩体强度因子和分形维数与断层和测井曲线判识的煤体结构之间存在密切关系:低强度因子和分形维数区,煤体易发生韧性变形,软煤发育;高强度因子和分形维数区,煤体(和岩体)以脆性变形为主,以断层发育为特征。这一结论为井田构造发育特征和软煤空间展布所证实。岩体力学和分形几何学的引入,为煤体结构空间展布区域预测提供了一种新途径。     

延川南深部煤层气高产主控地质因素研究

延川南区块属于深部高阶煤煤层气藏,受地质条件影响,区块单井产能差异大。结合煤层气开发动态资料,分析区块煤层气井富集高产主控地质因素。研究表明,气井产能受“构造、水动力、煤体结构”三因素控制,构造控制煤层气富集成藏,矿化度表征水动力强弱并影响煤层气保存,煤体结构制约储层改造。高产井主要位于埋深800~1 200 m的局部微幅隆起带翼部以及构造平缓区,地层水矿化度(3~10)×104 mg/L,原生–碎裂煤厚度大于2.5 m,日产气量大于1 000 m3;中产井位于埋深大于1 200 m的万宝山西部构造平缓区,矿化度大于10×104 mg/L,日产气量500~1 000 m3;而低产井主要靠近中部Ⅲ级断层以及局部Ⅳ级断层发育的断裂–凹陷带,矿化度低于0.3×104 mg/L,原生–碎裂煤厚度小于2.5 m,日产气量低于500 m3。区块产能的平面变化证实,构造是深部煤层气高产的主要控制因素。深部煤层气藏构造活动不发育的条件下储层渗透率极低,可改造性差,难以获得高产,构造活动的增强达到了改善储层目的,背斜轴部附近产生裂隙增加储层渗透性,易于煤层气富集和储层改造,局部小断层形成微裂缝,有利于煤层气解吸渗流,但是,构造活动较剧烈的断层以及凹陷带附近形成煤层气逸散通道,不利于煤层气的富集高产。      

应用测井资料识别煤体结构及分层

煤体结构类型与煤储层孔裂隙特征密切相关,对煤层气开采具有重要意义。以韩城矿区为例,通过对区内的参数井取心样品分析,把煤体结构分为块煤(I类)、块粉煤(II类)、粉煤(III类)。对区内3号、5号和11号煤层的深侧向电阻率测井、井径测井和自然伽玛测井曲线特征进行对比,归纳了各煤体结构的测井曲线组合特征:I和III类煤电阻率曲线和自然伽玛曲线为平滑的箱型或钟形,II类煤则为波动的箱形;II和III类煤扩径严重,且II类煤差异扩径明显。据此,提出了一种利用电阻率测井、井径测井和自然伽玛测井等测井曲线组合识别煤体结构的方法,并利用这种方法准确识别出同一煤层不同煤体结构的分层。      

贵州省织金区块岩脚向斜煤层气富集高产规律研究

针对南方煤层层数多、单层薄,构造复杂,糜棱煤发育,选区评价难度大等问题,利用织金区块勘探成果及分析化验数据,开展了多煤层煤层气成藏条件研究。结果表明,南方多煤层煤层气具有“沉积控储,保存控气,地应力、煤体结构控产”四元富集高产规律。沉积控制煤层厚度、层数、煤岩煤质等,决定了煤层气资源基础,潮坪沼泽控制下的煤层分布稳定,连续性好,灰分小于20%,镜质组体积分数大于80%。构造、水文地质联合控制煤层含气性,呈现出向斜核部富气特征,珠藏次向斜翼部往核部方向,随着埋深增大,氯根质量浓度及储层压力逐渐增大,含气量由8 m3/t逐渐增大到28 m3/t。构造作用影响煤体结构、地应力大小及现今地应力状态,进而影响压裂改造效果、渗流条件,直接影响煤层气井产能,研究区NE向与NW向构造分属不同形变区,北西向构造珠藏、阿弓、三塘次向斜较北西向构造比德、水公河次向斜形成时间晚,构造作用相对弱,现今地应力小于20 MPa,煤体结构主要为原生结构煤或碎裂煤,且水平应力大于垂向应力,压裂缝以水平缝为主,利于裂缝在煤储层中延伸,煤层气开发条件更有利。通过富集高产规律研究,认为南方多煤层资源基础较好,构造及其对地应力、煤体结构的影响是多煤层选区评价的关键因素,岩脚向斜珠藏–阿弓–三塘次向斜为煤层气开发有利区。区域上,远离威宁—紫云断裂的NE向含煤向斜是南方多煤层煤层气勘探的重点方向。      

老厂矿区煤体结构测井判识与分布规律

煤体结构是制约煤储层可改造性的最重要地质因素之一。基于视电阻率、人工伽玛和自然伽玛射线测井响应,通过钻孔及煤层对比分析,建立了滇东老厂矿区晚二叠世龙潭组煤体结构的判识方法,并对9、13、19号三套主煤层的煤体结构及其分布特征进行了研究。结果表明,在利用测井响应曲线判识煤体结构时,采用对比的方法可以减少相应误差,从而更准确判识出结果。煤体结构变化与构造发育程度相关。平面上,一勘区构造较为简单,原生结构煤(Ⅰ类)较发育;白龙山井田受次级褶曲及断层发育的影响,构造煤(Ⅲ类)最发育;雨旺井田构造相对简单,主要发育过渡型(2类)煤。垂向上,随着煤层埋深增加,Ⅰ+Ⅱ类煤的厚度比例有增高趋势,且皆超过60%,揭示出深部煤层受构造破坏的影响程度较浅部低。     

基于支持向量机与地球物理测井资料的煤体结构识别方法

煤体结构作为煤层勘探开发研究的重点参数之一,影响着煤层产能,有效识别煤层煤体结构至关重要。本文利用支持向量机算法,以地球物理测井资料为基础进行煤体结构识别,并以沁水煤田柿庄北区3号层为例,对该区块进行煤体结构类型分类,利用支持向量机的双二分类与"一对多"分类两种建模模式,建立基于测井曲线的煤体结构识别模型,再利用交叉验证评价模型的泛化性,并对该模型用未参与建模数据进行准确性评价。结果表明,应用支持向量机算法的两种模式能有效识别煤体结构,模型具有泛化性与准确性,且"一对多"分类模式精度更高,在对有利产出煤和不利产出煤的区分上效果突出,对有利产出煤的具体类型区分上具有准确性,可对后续压裂施工提供指导。总体上,基于支持向量机算法和地球物理测井资料建立的煤体结构识别模型对煤层气勘探开发有指导意义,具有实际应用价值。     

延川南地区煤层气储层地质特征研究

鄂尔多斯盆地煤层气含量丰富,是我国煤层气勘探开发的重要区块。为搞清该区煤层气的富集规律,通过现场解吸等手段研究了该区煤层气地质特征;通过分析不同煤层气井的含气量、煤岩特征、煤层特征,煤的孔隙特征及渗透性特征,认为本区具有煤层气勘探和开发潜力的煤层2号煤层及10号煤层。并根据其中一口井所获得工业气流的实际情况得出,延川南区块具有良好的煤层气勘探和开发的潜力。     

祁东煤矿岩浆侵入特征的研究

通过对祁东煤矿勘探钻孔统计资料分析．研究了岩浆侵入煤层的主要特征。岩浆主要以岩床的形式沿煤层侵入,岩性以云煌岩为主,岩床层数多为一层,岩浆主要是顺煤层上部侵入。从上部煤层到下部的10煤层,岩浆侵入活动呈现出从无到有、从弱到强的趋势;分布区域从西向东、由北向南扩展,分布面积逐渐扩大。岩浆侵入破坏了煤层的结构和稳定性,其接触变质作用造成煤类分布混杂,而仅靠钻孔不可能完全查明岩浆岩的分布形态,建议今后加强矿井地质观测,为煤炭开采提供服务。     

韩城区块构造煤类型及其产出煤粉特征分析

构造煤的发育是产生煤粉的关键,破碎后煤岩会产生固有煤粉,而疏松的结构会使得煤岩更容易受钻井、压裂和排采等工程扰动影响,进而产生更多的煤粉。韩城区块经历多期构造,断裂构造造成的煤岩脆性变形、褶皱拉伸与挤压造成的煤岩韧性变形导致构造煤发育。以采集煤样宏观特征差异划分煤体结构类型,运用测井解释识别不同煤体结构类型煤,从纵向和横向上总结区块煤体结构分布规律,并揭示不同煤体结构类型对产出煤粉形态、浓度、粒度特征的影响。     

用钻孔煤心鉴别煤层煤体结构及其应用

通过对煤心样品的观察研究得出,煤心具有不同的形状,此形状受煤体结构制约,区分不同煤心形状,能确定煤层中不同的煤体结构。利用该煤体结构能估算出煤储层渗透率的大小,这对煤层气选区评价,煤层射孔压裂层段的选择,煤与瓦斯突出带的确定,提供了可靠的科学依据。      

煤体结构对煤层气吸附-解吸及产出特征的影响

煤的孔隙、物理化学结构差异对煤层气的吸附-解吸及产出特征有巨大影响。基于对不同煤体结构煤的孔隙、结构、力学性质的认识,利用现场实测资料,分析了煤体结构对煤层气产出的影响。结果表明:构造变形使煤的孔容和比表面积增大,吸附能力增强。含气量和损失量呈正相关关系;在含气量相同的情况下,逸散速率相对大小依次为:原生结构煤<碎裂煤<碎粒煤<糜棱煤。原生结构煤和碎裂煤的临界解吸压力大于糜棱煤。在0~45 min、45~95 min、95~185 min,平均解吸速率关系为:原生结构煤<碎裂煤<糜棱煤,而在185~485 min内,平均解吸速率关系反生改变,即:糜棱煤<原生结构煤<碎裂煤。在含气量大致相等时,原生结构煤和碎裂煤的解吸量及解吸时间明显大于糜棱煤。      

煤层气选区评价的关键性地质条件——煤体结构

煤体结构是煤层气高渗高产的决定性因素。我国煤层气勘探开发过程中出现的一些误区．其原因之一就是对煤体结构在选区评价中的作用关注不够。在研究煤层气选区评价主控因素基础上,分析了煤体结构在选区评价中的作用。以山西潞安矿区两个井田为例,阐述了查明煤体结构的途径及根据煤体结构分布规律优选出煤层气地面开发区块。研究表明,潞安矿区主采煤层普遍遭受地质构造破坏,煤体结构在平面上和垂向上均有明显的分带特征,A井田北部、B井田南部地区煤体原生结构较发育,煤储层渗透性较好,可作为地面开发的优选区块。     

潘一矿煤体结构特征及其在煤和瓦斯突出预测中的应用

煤体结构是煤与瓦斯突出的主要因素之一。利用钻孔测井曲线特征并结合矿井地质构造成果,对淮南潘一矿8煤层煤体结构特征及其构造煤发育规律进行了研究。研究表明该矿区8煤层构造煤发育,其厚度大于该煤层厚度20％的点数占一半以上,因其顶、底板围岩封闭性良好,有利于瓦斯聚集,易在采动条件下发生煤与瓦斯突出,确认为该区煤与瓦斯突出的重点煤层。依据瓦斯始突深度、构造煤分层厚度大于0．5m的分布范围、大中型断层位置及矿井突出资料,在F4断层组的两侧分别圈出了煤与瓦斯突出的危险区和威胁区。     

矿井瓦斯评价与预测的构造动力学方法

通过对矿井瓦斯赋存的构造控制、构造应力场演化及构造煤结构演化与瓦斯特性耦合机理的综合分析,认为当前在矿井瓦斯赋存、分布规律及突出危险区带的有效预测方面的研究还有待深入。在汲取前人研究成果的基础上,提出矿井瓦斯突出的构造动力学评价与预测的思路及方法,即以区域构造-矿井构造-煤层变形-构造煤结构-瓦斯特性及其相互作用机理分析为总体思路．将现代构造地质学理论和方法引入矿井构造研究,并与模糊综合评判、灰色系统、分形理论、数值模拟和计算机技术相结合,以揭示构造煤发育、分布规律及其构造动力学控制机理,系统进行不同类型构造煤瓦斯特性研究,探讨不同结构构造煤的含气性、透气性和气体赋存状态,以构造煤分布特征作为瓦斯突出危险性评价与预测的基础,建立矿井瓦斯突出预测预报的构造动力学评价方法体系。     

韩城矿区煤层结构特征及其对微粒生成的影响

煤层气开发利用具有“资源、安全、环保”多重经济效益和社会效益。韩城矿区是我国煤层气勘探开发试验先导区之一,区内煤层气井中煤粉等固相微粒产出现象较为突出。为了查明韩城矿区煤层结构特征及其对微粒生成的影响作用,分析了煤层气开发主力煤层的煤层结构复杂程度,讨论了3、5和11号煤层中夹矸发育规律,表征了物理模拟实验条件下煤中夹矸与微粒生成的关系。结果表明:按主力煤层由早至晚发育顺序,其煤层结构由复杂趋于简单、夹矸发育层数减小、夹矸总厚降低。3号煤层中夹矸主要发育在桑树坪、下峪口及王峰井田。5号煤层中夹矸发育在矿区南部,夹矸总厚高值区集中在象山、薛峰和龙亭一带。11号煤层中夹矸分布遍及全区,具东部边缘发育程度高、西部发育程度低的特征。在物理破坏、水岩反应和层间压差作用下,煤中夹矸会成为微粒生成层位。泥质夹矸对微粒的生成数量、运移距离及相应的储层渗透性伤害影响尤甚。加强煤层结构特征分析有助于查明煤中夹矸岩性变化及分布特征,进而为有效防治微粒生成提供保障。     

淮南煤田朱集井田岩浆侵入特征研究

在对淮南煤田朱集井田钻孔资料分析的基础上,结合侵入岩化学成分测试、X-射线衍射分析以及薄片显微镜下鉴定等结果,得出研究区侵入岩主要以岩床的形式侵入煤系地层,岩性以闪长岩、花岗岩为主,岩床层数多为单层;受NWW—NW向断裂构造带控制,侵入岩体的分布范围呈现从西向东逐渐扩大,在垂向上,从上部煤层到下部煤层,受岩浆影响的程度有明显加大的态势。由于岩浆侵入煤层,严重破坏了煤层的结构和稳定性,同时,降低了煤的工业利用价值,加大了开采难度。     

地质勘查阶段查明瓦斯突出三要素的途径与方法

矿井瓦斯突出的三要素是煤体结构、瓦斯含量和瓦斯压力。煤及煤层气地面勘查阶段可以获取煤体结构描述、煤层（总）气含量、甲烷含量、煤层气自然解吸速率和衰减系数、煤层压力、地应力、煤层渗透率等参数。地面钻孔与煤矿井下测取这些参数的方法和原理虽然存在差异,但这些参数都是煤层原地物性特征的反映,故应该利用地面钻孔的实测数据和资料,广泛收录、整理对预测瓦斯突出有益的信息。建议在地质勘查阶段查明瓦斯突出三要素,将预防瓦斯灾害工作从地质勘查的源头做起。