煤层气储层特征ppt课件.ppt

2020/10/19,1,煤层气储层特征,张遂安 教授,第二章,煤层气开发与开采,（第1、2、3节）,2020/10/19,2,上节课回顾：,1. 煤层气：是指赋存于煤层及其围岩中的与煤炭共伴生的可燃烃类气体，主要气体组分为甲烷，它是地史时期煤中有机质热演化产物 2. 煤层气资源：是指以地下煤层为储集层且具有经济意义的煤层气富集体，其数量表述分为资源量和储量 3. 由于投资目的和开发条件不同，煤层气资源开发方式分为井下抽采和地面开发两类 4. 美国的煤层气资源开发起源于煤矿瓦斯治理，产业形成的背景是石油危机和洞穴完井、煤层压裂技术的突破 5. 中国的煤层气资源开发已进入商业化发展阶段煤层气开发与开采,2020/10/19,3,2.1 煤的化学组成、岩石学特征 2.2 煤层特征描述及煤体结构分类 2.3 煤储层的孔隙与天然裂隙 2.4 煤储层的渗透性 2.5 煤储层的孔隙压力与原地应力 2.6 煤储层的吸附性、含气性 2.7 吸附饱和度与临界解吸压力 2.8 煤的岩石力学性质,煤层气储层特征,第二章,2020/10/19,4,煤：是一种组成、结构非常复杂且不均一的，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，使煤称为含有几十种煤岩显微组分的复杂混合物2.1 煤的化学组成、岩石学特征,一、成煤物质与聚煤作用,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,2020/10/19,5,2.1 煤的化学组成、岩石学特征,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，由有机质和混入的矿物质所组成一、成煤物质与聚煤作用,2020/10/19,6,2.1 煤的化学组成、岩石学特征,煤储层：鉴于煤层是煤层气的载体，煤层气界将煤层称之为“煤储层”(即煤层气储层)，以示与煤层、常规油气储层的概念区别一、成煤物质与聚煤作用,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,2020/10/19,7,2.1 煤的化学组成、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，主要包括高等植物、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，在沼泽环境中形成 由高等植物的稳定组分（角质、树皮、孢子、树脂等）富集而形成的为残植煤，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2020/10/19,8,2.1 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； 古地理条件：常年积水洼地； 古构造条件：缓慢下沉2020/10/19,9,聚煤环境,2.1 煤的化学组成、岩石学特征,一、成煤物质与聚煤作用,2020/10/19,10,河流相,冲积相,沼泽相,聚煤环境 沉积相分布,2.1 煤的化学组成、岩石学特征,一、成煤物质与聚煤作用,2020/10/19,11,2.1 煤的化学组成、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2020/10/19,12,2.1 煤的化学组成、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成煤作用：,2020/10/19,13,第二次煤化作用阶跃： 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： 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 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： 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,第一次煤化作用阶跃： 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,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,,,,2020/10/19,14,2.1 煤的化学组成、岩石学特征,根据目前对煤的分子结构的认识，主要包括：煤的基本结构单元(芳香核、侧链和官能团、杂原子分布和桥键),二、煤的化学组成与煤岩煤质特征,2020/10/19,15,2.1 煤的化学组成、岩石学特征,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煤质特征： 通过工业分析指标来表征,二、煤的化学组成与煤岩煤质特征,2020/10/19,16,2.1 煤的化学组成、岩石学特征,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质和特征煤岩特征：,二、煤的化学组成与煤岩煤质特征,2020/10/19,17,2.1 煤的化学组成、岩石学特征,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： 光亮型煤 半亮型煤 半暗型煤 暗淡型煤,二、煤的化学组成与煤岩煤质特征,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2020/10/19,18,2.1 煤的化学组成、岩石学特征,二、煤的化学组成与煤岩煤质特征,中国煤的分类：,根据中国煤炭分类国家标准(GB575186)规定，煤分为14大类无烟煤（anthracite) 贫煤(meager coal) 贫瘦煤(meager lean coal) 瘦煤 (1ean coa1) 焦煤(coking coal) 肥煤(fat coaL) 气煤(gas coal) 13焦煤(13 coking coal) 气肥煤(gasfat coal) 12中粘煤(12 medium caking coal) 弱粘煤(weakly caking coa1) 不粘煤(noncaking coal) 长馅煤(long flame coal) 褐煤 (brown coal；1ignite),2020/10/19,19,2.1 煤的化学组成、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； 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； 热性质：比热，导热性等。

2020/10/19,20,2.2 煤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、含煤系数、煤层及煤层组、煤层稳定性、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、煤层底板标高、煤层埋深等,2020/10/19,21,2.2 煤层特征描述及煤体结构分类,二、煤体结构分类,原生结构煤 构 造 煤,,碎裂煤 碎粒煤 糜棱煤,,煤体结构,,2020/10/19,22,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2.3 煤储层的孔隙与天然裂隙,2020/10/19,23,2.3 煤储层的孔隙与天然裂隙,一、煤储层的孔隙,煤的孔隙类型及其成因简述,注：+ + + 为作用大；+ + 为作用中等；+ 为作用小；空白为没有作用,煤中孔隙成因,2020/10/19,24,2.3 煤储层的孔隙与天然裂隙,一、煤储层的孔隙,煤中孔隙成因,2020/10/19,25,2.3 煤储层的孔隙与天然裂隙,一、煤储层的孔隙,煤中孔隙尺度,2020/10/19,26,2.3 煤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,2020/10/19,27,2.3 煤储层的孔隙与天然裂隙,煤的孔隙结构研究方法,2020/10/19,28,煤的孔隙结构研究方法,2.3 煤储层的孔隙与天然裂隙,2020/10/19,29,压汞试验进、退汞曲线形态,低 阶 煤,,中 阶 煤,,,,二段性特征明显：裂隙与基质孔隙,,小孔,,小孔,2.3 煤储层的孔隙与天然裂隙,一、煤储层的孔隙,2020/10/19,30,2.3 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,煤的显微裂隙成因分类,,,2020/10/19,31,2.3 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,煤的显微裂隙尺度分类,2020/10/19,32,褐煤,无烟煤,,2.3 煤储层的孔隙与天然裂隙,煤储层的天然裂隙,2020/10/19,33,2.3 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,2020/10/19,34,2.3 煤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,2020/10/19,35,岩浆烘烤对煤层物性影响,2.3 煤储层的孔隙与天然裂隙,煤储层的天然裂隙,2020/10/19,36,2.3 煤储层的孔隙与天然裂隙,煤储层的天然裂隙,煤中天然裂隙的研究方法,,2020/10/19,37,2.3 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2020/10/19,38,2.3 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。

2020/10/19,39,张遂安 教授 13901129720 ,。