贵州西部六盘水地区煤岩裂隙的初步研究

本文主要对贵州六盘水地区煤岩裂隙的发育特征和储气性能进行了初步研究,为煤层气勘探选区部署提供依据。     

煤层显微煤岩类型与裂隙分布的关系

综合利用显微地层学和统计学方法,以河东煤田中北部8^#煤层为例,研究了煤层显微煤岩类型与煤层裂隙分布的关系。结果表明,裂隙在不同显微煤岩类型煤体中的分布存在较大的差异,同时裂隙分布的位置与显微煤岩类型的组合序列有关。其结果对煤层气资源评价和煤层渗透性预测具有重要的指导意义。     

循环高压电脉冲作用下煤体微裂隙发育特征及其煤岩学控制

基于开放式循环高压电脉冲实验平台,针对肥煤、贫煤和无烟煤3种不同变质程度煤样,开展金属丝和含能材料2种能量加载方式下的煤样冲击致裂实验,通过光学显微镜分析循环冲击作用下煤中微裂隙发育的煤级与载荷响应特征,研究微裂隙扩展演化与显微组分之间的关系。结果发现:①增加循环冲击次数,微裂隙密度的增大趋势是非线性的,大致可划分为初期缓慢增加、中期快速增大、后期趋于稳定3个阶段,说明并非循环冲击次数越多致裂效果越好,而是存在一个最佳冲击次数。②金属丝加载方式下煤中微裂隙较含能材料加载下更为发育;整体上,肥煤的微裂隙发育程度高于贫煤,贫煤高于无烟煤,反映循环高压电脉冲在致裂效果上可能具有“双低效应”,即低变质程度煤加载低能量致裂效果可能更好。③微裂隙发育程度在显微组分之间具有差异性和侧重性,镜质组最发育,惰质组次之,壳质组最少,这是镜质组含量大(空间优势)、原位裂隙密度大(位置优势)、脆性较大(力学优势)综合作用的结果。④微裂隙在显微组分中的扩展演化轨迹可归纳为穿越显微组分、局限在显微组分内部、沿显微组分边界发育和形态呈斜列、渐进式张剪性扩展等主要特征。研究结论对进一步揭示循环高压电脉冲煤层致裂微观机制,明确工程实践目标煤层,优化作业工艺参数和提高作业效果具有重要的理论意义。      

平顶山五矿己16—17煤裂隙分形特征及其研究意义

平顶山五矿己１６－１７煤中裂隙的计盒维数法量测结果表明,分维数在１．０￣１．３之间,且距断层越近分维数值越大,为断层的预测提供了一种可供参考的定量方法;同时探讨了分维数在煤层气储层评价中应用的可能性。     

三轴压缩煤岩三维裂隙CT图像重构及体分形维研究

通过对煤岩试件进行常规三轴力学试验,并对破坏后的煤岩试件进行CT扫描,之后将处理过的CT图片导入Mimics10.01进行三维重构,得到了煤岩试件内部裂隙空间的分布情况。另外,利用自编的Matlab程序对煤岩试件的体分形维进行了初步分析。结果表明：煤岩试件在三轴加载条件下主要发生压剪破坏;且围压不同,煤岩试件表现出了特定的力学规律;利用Mimics10.01重构得到的煤岩三维裂隙空间分布情况显示,随着围压的增大,煤岩试件剪切破坏面的连通率和体密度有增大的趋势;体分形维计算的结果显示,煤岩内部破坏越严重,体分形维值越小。     

煤层裂隙系统及其对煤层气产出的影响

对中国煤层的裂隙系统进行了系统分类;阐述了各类裂隙的主要成因并综合分析了煤层裂隙系统对储层渗透性和煤层气产出的影响。     

碎裂煤显微裂隙分形结构及其孔渗特征

构造煤特有的孔裂隙系统决定了其不同类型具有独特的储层物性,而以脆性变形为主的碎裂煤发育区是煤层气勘探的有利区。根据贵州发耳煤矿9件煤样的显微镜观测和压汞实验数据,分析了构造煤微观变形和显微裂隙分形特征,进而对煤样孔隙渗透特征进行了研究。结果表明:碎裂煤显微裂隙信息维数分布在1.2~1.8;以信息维数为指标,可将碎裂煤划分为3类,信息维数分布范围分别为1.2~1.4、1.4~1.7和1.7~1.8;脆性构造变形增加了孔隙系统中大孔和中孔的孔容,构造变形越强烈,脆性系列构造煤的渗透性能越好。     

不同煤体结构煤的孔隙-裂隙分形特征及其对渗透性的影响

煤的孔隙-裂隙结构特征是研究储层渗透性的关键问题。为了定量描述孔隙-裂隙结构的复杂程度,以黄陇侏罗纪煤田永陇矿区郭家河井田原生结构煤和碎裂结构煤为研究对象,基于压汞实验数据和扫描电镜（SEM）图像,采用Menger分形模型和计盒维数方法,分别计算不同煤体结构煤的孔隙-裂隙分形维数;同时采用不同孔径段的孔隙体积比作为权重值,计算得到孔隙综合分形维数,探讨孔隙-裂隙结构分形维数和渗透率之间的关系。研究结果表明,脆性构造变形作用对孔隙整体复杂性,裂隙孔、渗流孔复杂性以及微观裂隙复杂程度均具有积极改造作用,对吸附孔结构复杂性具有均一化作用;微观裂隙分形维数与渗透率具有较高非线性关系,脆性构造作用改造下形成的碎裂煤,其具有的孔隙-裂隙结构优势配比是决定储层高渗透性的关键。因此,建议优先考虑弱脆性变形的碎裂结构煤为主体的断层、向斜和背斜区域进行煤层气抽采。     

综放开采顶煤裂隙及其对渗透性研究的意义

在对综放工作面的煤样进行微观研究基础上,首次运用多重分形理论对顶煤裂隙的不均匀性和各向异性进行了定量表征,并将顶煤裂隙不均匀系数运用于渗透系数研究中,计算结果与实测基本吻合,表明运用多重分形方法,可为研究顶煤节理裂隙及其渗透性研究提供一个新的方法。     

基于CT扫描的煤岩孔裂隙表征

煤岩中孔隙与裂隙的结构、形态等特征直接影响煤层气在煤层中的聚集和运移。为对煤岩中孔裂隙类型及孔裂隙的空间分布进行表征,选取宁武盆地中煤阶煤岩,利用微CT扫描技术对煤岩进行扫描获得CT图像,运用FDK算法重建煤岩的灰度图像并基于宏观孔隙度值对灰度图像进行二值化分割,对CT图像中的微裂纹目标进行了识别;利用CT扫描获得的图像依据煤岩中基质、孔裂隙及矿物组分均表现出不同的CT值分布,实现了煤岩中孔裂隙的三维建模,对煤岩中孔裂隙的尺度以及空间分布进行综合表征。研究成果为后期研究煤岩中气体吸附-解吸-渗流的多尺度过程奠定了基础。     

煤中断裂分布的分形特征

运用分形理论对平顶山高庄矿戊8煤中断裂分布的分形特征进行了研究,结果表明,煤中断裂分布具有良好的统计自相似性,可以用分维描述。分维等值线图能有效地反映煤中断裂分布的复杂程度、分布范围和展布方向。分维是煤中断裂分布长度、条数和分布均匀程度等参数的综合指标,该指标随以上参数的变化而变化。      

我国晚古生代煤变质古地温场与煤层气赋存条件

煤层气的形成和赋存与煤变质的古地温场条件密切相关。本文利用镜质组反射率R_o,max反演煤变质的古地温场,从而揭示出我国晚古生代煤层气的生成和赋存,与我国板块运动及其对区域地温场的控制作用密切相关。      

煤层气储层的显微孔裂隙成因分类及其应用

采用煤岩学方法研究煤储层特性,可直接观察孔裂隙的分布、形态、数量、充填状态等特征,有利于查明显微孔裂隙成因、影响因素及演化规律。将显微孔隙分为生物成因孔和非生物成因孔;显微裂隙划分出内生裂隙、继承性裂隙、层面裂隙和构造裂隙;分别研究了各类显微孔裂隙在煤储层中的分布、随煤化作用的演化规律及其与渗透率的关系,并取得了良好的效果。     

绿水洞煤矿煤层(成)气赋存与地质条件的关系

依据绿水洞矿井地质构造和煤层构造变形特征,对该矿煤层(成)气赋存运移规律进行了系统的分析,就该矿生产中煤层(成)气涌出及可能产生的动力现象进行了地质评价,认为在矿井深部仍存在沿岩层裂隙和溶洞发生煤层(成)气涌出的可能,田湾向斜东翼为全井田煤层(成)气突出危险程度最高的区域。      

煤储层厚度与其渗透性及含气性关系初步探讨

煤储层厚度对其渗透率和含气性具有显著影响。研究表明:华北石炭二叠系煤储层厚度与渗透率的关系明显分布在两个区域,构造煤发育的煤储层其厚度与试井渗透率之间具有负相关趋势,原生结构保存完好的煤储层其厚度与试井渗透率之间关系以渗透率0.5 mD为界,表现出截然相反的两种相关趋势;我国部分地区煤储层含气量具有随厚度增大而增高的规律;我国具有商业性开发价值的煤储层的临界渗透率似乎应在0.5 mD左右。煤储层厚度与渗透率之间关系分别受控于沉积作用、地应力、煤级煤岩特征或构造变形特征,但不同地质背景条件下的主要控制因素可能有所侧重。煤储层厚度越大,煤层气向顶底板扩散的阻力就越大,这也许就是某些地区煤储层厚度与含气量之间具有正相关越势的根本原因。      

我国煤储层等温吸附常数分布规律及其意义

对我国煤储层的等温吸附资料进行了全面系统分析和总结,得出了干燥煤样等温吸附曲线校正为储层温度和平衡水条件的回归经验公式。在此基础上,探讨了我国各时代、各煤类等温吸附常数a、b值的地域和层域分布规律及其对煤层气地面开发的影响。      

断裂尺度的分形分布与其损伤演化的关系

借助于分形几何学和损伤力学的方法,重新考察和分析计算了有关的岩石断裂实验所提供的实验数据。分析计算结果表明:岩石断裂的损伤演化过程具有良好的统计自相似性,断裂尺度分布的分形维数能够很好地刻画岩石的损伤程度,并且在岩石断裂的损伤演化过程中,断裂尺度分布的分形维数(D_L)随外载荷(σ)呈线性增大。对断裂尺度分布的分形维数而言,损伤演化过程是一个增维过程。根据计算结果给出了分形维数(D_L)与损伤变量(ω)之间的经验关系。      

裂隙网络分维及其与渗透率的关系

在前人裂隙网络水实验室试验的基础上,依据分形理论对裂隙网络复杂系统进行简单的统计分析,获得定量描述这一复杂体系的特征值——分维,并查明它与裂隙网络渗透率之间的关系。从计算结果可以看出,裂隙网络(指有效裂隙网络)的分维值与渗透率之间存在明显的正相关关系,这有可能为裂隙网络渗透率的定量评价提供一个简单而又实用的方法。      

沉积体系与煤层气储盖特征之关系探讨

沉积作用通过聚煤特征、含煤岩系的岩性、岩相组成及其空间组合在一定程度上控制着煤层气的保存条件,我国存在具有一定时空展布规律的6种煤储层/盖层基本条件：浅海－障壁海岸体系对煤储层的封盖能力较强;浅海－无障壁海岸体系多数导致对煤层气的封盖能力变差;近海三角洲体系的封盖沉积条件一般较好;河流体系如果沉积单元结构完整则封盖条件较好,若煤储层直接顶板为河道相或决口扇相粗－中粒砂岩则对煤层气的保存十分不利;湖泊体系对煤储层的封盖能力较强;冲积扇体系的封盖能力总体上极差。沉积体系与煤层气储盖特征以及煤储层含气性之间的这种耦合关系,不仅在华南、华北聚煤区呈现出区域展布规律,而且对于特定矿区煤储层含气量分布具有控制作用,是煤储层含气性预测的重要参考依据。     

法国洛林煤田煤质特征与围岩的关系

从法国洛林煤田大量的煤质资料中,选取三个例子来讨论煤层煤质特征与围岩的关系。相对于泥质顶板的煤层来说,砂质顶板的煤层往往煤质变差,表现为具有较低的挥发分产率、较差的结焦性、较高的碳含量、较低的氢含量和较高的镜质组反射率。其原因是砂质顶板的煤层在成煤时期的还原程度较低,丝质组含量较高,其中的镜质组也受到氧化作用而使反射率增高。