高煤级煤储层成岩特征及其力学响应间关系研究

利用沁水东北地区高煤级烟煤物性、力学、声学及薄片等分析资料对煤储层成岩作用特征与力学响应间关系进行了探讨,主要包括:压实作用与应力加载间关系;溶蚀作用及裂缝与力学响应间关系;脉体—蚀变矿物与有效应力系数α、屈服应力及动力学参数间关系。结果表明:该区煤层经历了较强压实及变质作用,压实作用对煤储层纵向物性及强度变化具有一定影响;区内煤岩发育的微裂缝往往伴随一定溶蚀,未充填溶蚀孔缝及张性缝往往导致煤岩三轴强度及弹性模量降低,泊松比升高;有效应力系数α、屈服应力及部分动态力学参数与煤岩中方解石脉体及蚀变矿物含量或填充程度具有较好对应关系。随着煤岩中脉体及蚀变矿物填充程度的增加,煤岩非均质性加强,有效应力增加,渗透性降低,由此可以利用力学参数响应特征对煤岩孔、渗、成岩、裂缝等方面进行综合研究,从而制定合理煤层气储改、排采开发方案。     

沁水盆地东北部地区15号煤储层物性特征分析

对沁水盆地东北部地区上石炭统太原组15号煤储层宏观、薄片、电镜、压汞、力学等方面进行了综合分析.结果表明,其煤类指示的煤相可形成良好煤储层,V/I（镜质体/惰质体）值高,在深度、厚度、有效孔隙度、构造特征等方面均达到了Ⅰ类煤储层的评价标准,利于煤层气开发.但割理多被脉状方解石充填,孔喉配置为微孔-微喉型,这些因素不利于煤层气开发.孔径（半径）分形下限为36 nm,D在2.9~3之间,煤层气相对易解吸.三次拟合后以0.57 μm为拐点,随孔径减小,拐点左侧分形特征有变差的趋势,拐点右侧有变好的趋势,在纳微孔级别,变化趋势加大.在实验室模拟地层条件下煤样各力学参数与顶底板和沁南进行了对比,表明煤储层力学性能与顶底板差异明显,压裂裂缝会延入顶底板,但压裂裂缝宽度要比沁南煤层的小,压裂裂缝高度也比沁南煤层略小,因此压裂裂缝相对较容易控制在煤层中.