煤储层组成及孔裂结构特征.ppt

第三章第三章 煤储层煤储层 组成及孔裂结构特征组成及孔裂结构特征 第一节第一节 煤储层的物质组成煤储层的物质组成 第二节第二节 煤储层的孔裂隙结构系统煤储层的孔裂隙结构系统 第三节第三节 煤储层裂隙发育的地质控制煤储层裂隙发育的地质控制 第一节第一节 煤储层的物质组成煤储层的物质组成        煤煤储储层层系系由由煤煤基基质质块块（（被被裂裂隙隙切切割割的的最最小小基基质质单单元元））、、气气、、水水（（油油））三三相相物物质质组组成成的的三三维维地地质质体体其其中中气气组组分分具具有有三三种种相相态态，，即即：：游游离离气气（（气气态态））、、吸吸附附气气（（准准液液态态））、、吸吸收收气气（（固固溶溶体体））；；水水（（油油））组组分分也也有有三三种种形形态态，，即即：：裂裂隙隙、、大大孔孔隙隙中中的的自自由由水水、、显显微微裂裂隙隙、、微微孔孔隙隙和和芳芳香香层层缺缺陷陷内内的的束束缚缚水水、、与与煤煤中中矿矿物物质质结结合合的的化化学学水水；；煤煤基基质质块块则则由由煤煤岩岩和和矿矿物物质质组组成成。

在在一一定定的的压压力力、、温温度度、、电电、、磁磁场场中中各各相相组组分分处处于于动动平平衡衡状态三相介质三相介质煤基质块煤基质块气（准液态）气（准液态）水（油）水（油） 三元结构三元结构 宏观裂隙宏观裂隙 显微裂隙显微裂隙 孔隙孔隙一、一、 煤储层中的固相介质煤储层中的固相介质 （一）煤的显微组成（一）煤的显微组成                                              镜质组　　镜质组　　VitriniteVitrinite 有机显微组分有机显微组分 惰质组惰质组 Inertinite Inertinite                                               壳质组壳质组 Exinite Exinite 无机显微组分无机显微组分 矿物质矿物质煤薄片煤薄片煤砖光片煤砖光片粉煤光片粉煤光片1、、 镜质组镜质组　                煤中含量在煤中含量在50~80%以上，强覆水、还原条件下经生以上，强覆水、还原条件下经生      物地球化学凝胶化作用而形成。

物地球化学凝胶化作用而形成　　①①     透射光下：橙红色、褐红色透射光下：橙红色、褐红色　　②②     反射光下：灰色、浅灰色，具有弱的荧光性反射光下：灰色、浅灰色，具有弱的荧光性　　③③     性脆，裂隙和微孔隙发育性脆，裂隙和微孔隙发育　　④④    O较高，Ｈ、挥发分中等，Ｃ较低，粘结，结焦性好较高，Ｈ、挥发分中等，Ｃ较低，粘结，结焦性好　　⑤⑤     加氢液化时转化率较高加氢液化时转化率较高　　⑥⑥     煤化过程生成少量油，较多甲烷气煤化过程生成少量油，较多甲烷气　　⑦⑦     在煤层中呈透镜状产生在煤层中呈透镜状产生　　　　                                             结构镜质体结构镜质体        按按细胞保存程度和形态特征划分细胞保存程度和形态特征划分       无结构镜质体无结构镜质体　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　        碎屑镜质体碎屑镜质体（（1）结构镜质体）结构镜质体 保存有植物的细胞结构保存有植物的细胞结构 ，胞壁、胞腔清晰可辨胞壁、胞腔清晰可辨。

    ①①   结构镜质体１结构镜质体１ 　　　　　　　　         胞腔呈圆形，椭圆形，方形，纺锤形胞腔排列胞腔呈圆形，椭圆形，方形，纺锤形胞腔排列            整齐，胞壁不膨胀或稍有膨胀整齐，胞壁不膨胀或稍有膨胀    ②②   结构镜质体２结构镜质体２     　　　　　　  胞壁膨胀，胞腔压扁呈短线状，胞腔变小，胞壁膨胀，胞腔压扁呈短线状，胞腔变小，            大小不一，排列不规则　　　　　大小不一，排列不规则　　　　　14 1231、2—结构镜质体1； 3、4 —结构镜质体2（（2）无结构镜质体）无结构镜质体　　               显微镜下观察不到植物的细胞结构显微镜下观察不到植物的细胞结构　　  ①①  均质镜质体：均质镜质体：透镜状或条带状产出，轮廓清楚，透镜状或条带状产出，轮廓清楚，                                              成分均一，不含杂质成分均一，不含杂质　　   ②②  基质镜质体：基质镜质体：基质状，无固定形态，成分非均一，基质状，无固定形态，成分非均一，                                           可包裹其它组分，矿物质含量较多。

可包裹其它组分，矿物质含量较多      ③③  胶质镜质体：胶质镜质体：充填植物胞腔中，或其它空腔中沉淀充填植物胞腔中，或其它空腔中沉淀                                               成凝胶，成分均一成凝胶，成分均一      ④④ 团块镜质体：团块镜质体：呈圆形或椭圆形，常呈个体或群体出现，呈圆形或椭圆形，常呈个体或群体出现，                                            团块状，轮廓清晰，成分均一团块状，轮廓清晰，成分均一12341—均质镜质体；2—基质镜质体；3—胶质镜质体；4—团块镜质体（（3）镜屑体）镜屑体 粒度小于粒度小于10um，比较少见，泥炭阶段分解的植物或，比较少见，泥炭阶段分解的植物或 腐植泥炭的碎屑，与基质镜质体在一起时不易区分，与腐植泥炭的碎屑，与基质镜质体在一起时不易区分，与 壳质组或惰质组在一起时，易于辨认壳质组或惰质组在一起时，易于辨认3、壳质组（类脂组、稳定组）、壳质组（类脂组、稳定组）　　      ①①  透射光：黄色，少数为绿黄色，红橙色透射光：黄色，少数为绿黄色，红橙色　　      ②②  反射光：深灰色，灰色、有突起，发黄色的荧光反射光：深灰色，灰色、有突起，发黄色的荧光　　      ③③  腐泥煤、残植煤、油页岩中富集，密度低，重液腐泥煤、残植煤、油页岩中富集，密度低，重液                                易分离易分离　　      ④④  Ｈ、Ｈ、Q、挥发分最高、挥发分最高                                 液化液化         炼焦炼焦           生油生油　　　　  ⑤⑤   类型：类型：孢子体　　角质体孢子体　　角质体        藻类体　　荧光体藻类体　　荧光体                             木栓体　　树脂体木栓体　　树脂体         沥青质体沥青质体 　　　　                     渗透沥青质渗透沥青质                      壳屑体壳屑体⑴⑴   孢子体孢子体　　   孢子体是孢子植物的繁殖器官，保存下来的是其外胞壁。

孢子体是孢子植物的繁殖器官，保存下来的是其外胞壁            特征：特征：闭合长环状，拐角圆滑，有时表面具有纹饰闭合长环状，拐角圆滑，有时表面具有纹饰                        异孢植物，有雌雄之分异孢植物，有雌雄之分                        同孢植物，无雌雄之分同孢植物，无雌雄之分　　                                                 雌：大雌：大孢子孢子 雄：雄：小孢子小孢子 ▲ ▲ 花粉：花粉： 种子植物的繁殖器种子植物的繁殖器 官，大小约为官，大小约为                       mm，，与小孢子难与小孢子难 以分别  ⑵⑵   角质体角质体　　 叶、叶柄、细茎、种子、果实上的一层透明薄叶、叶柄、细茎、种子、果实上的一层透明薄 膜，不具有细胞结构膜，不具有细胞结构。

特征：特征：细长条状，一边平滑，一边呈锯齿状，拐角尖锐细长条状，一边平滑，一边呈锯齿状，拐角尖锐                   薄壁角质体：厚薄壁角质体：厚5~20um                  厚壁角质体：厚壁角质体：>50um                  取决于植物种类、植物组织、生长环境取决于植物种类、植物组织、生长环境⑶⑶   树脂体树脂体　　　　植植物物分分泌泌的的产产物物：：树树脂脂、、树树胶胶、、胶胶乳乳、、脂脂肪肪、、蜡蜡质质、、琥琥珀珀       　　特征：特征：边缘平滑，球形、卵形、纺锤形，充填于胞腔中，内边缘平滑，球形、卵形、纺锤形，充填于胞腔中，内                部均一，无细胞结构部均一，无细胞结构                有机化学成分：萜烯体、异戊间二烯的缩聚有机化学成分：萜烯体、异戊间二烯的缩聚⑷⑷   木栓质体木栓质体　　    树皮中木栓组织转变而来树皮中木栓组织转变而来 特特征征：：数数层层至至十十几几层层扁扁平平的的长长方方形形木木栓栓细细胞胞所所形形成成，，波波浪浪状状排排列列紧紧密密，，纵纵切切面面呈呈叠叠瓦瓦状状结结构构，，横横切切面面呈呈鳞鳞片片状状结结构构，，荧荧光光呈呈现现褐褐黄黄色色或或暗暗褐褐色色，，荧荧光光色色不不均均匀匀。

木木栓栓化化细胞壁除纤维素和木质素外，还含有细胞壁除纤维素和木质素外，还含有25-50%25-50%木栓体 ⑸⑸   藻类体藻类体                   腐泥煤，腐植、腐泥煤，油页岩中常见腐泥煤，腐植、腐泥煤，油页岩中常见      ①①   结构藻类体结构藻类体　　　藻类群体，厚壁单细胞藻类　　　藻类群体，厚壁单细胞藻类             特征：特征：水平切面上呈圆形，垂直切面上呈透镜状，扇水平切面上呈圆形，垂直切面上呈透镜状，扇                           状、纺锤状，外形清晰，边缘呈锯齿状，表面状、纺锤状，外形清晰，边缘呈锯齿状，表面                            呈蜂窝状或海绵状、放射状，纹层状，云朵状呈蜂窝状或海绵状、放射状，纹层状，云朵状                            轮廓       ②②   层状藻类体层状藻类体　　　　　　　　    单细胞藻／薄壁浮游藻类／底栖藻类群体单细胞藻／薄壁浮游藻类／底栖藻类群体　　           特征：特征：水平切面呈扁平的小浑圆体，垂直切面呈细水平切面呈扁平的小浑圆体，垂直切面呈细                                 薄层状，个体小，长宽比大，不易辨认。

薄层状，个体小，长宽比大，不易辨认                    1231—藻类体（轮奇藻）；2—藻类体（皮拉藻）；3—藻类体⑹ ⑹ 沥青质体沥青质体　　　　       类脂物质、藻类、浮游生物、细菌类脂物质、藻类、浮游生物、细菌　　　　    特征：特征：无固定形态，基质状，线理状或细小透镜状产出无固定形态，基质状，线理状或细小透镜状产出                         随紫外线辐射时间加长，荧光性增强随紫外线辐射时间加长，荧光性增强 ⑺⑺ 渗出沥青体渗出沥青体　　　　       次生煤岩组分：充填于孔隙／裂隙中次生煤岩组分：充填于孔隙／裂隙中　　 特征：特征：母质为壳质组时，较强的荧光，为绿黄色、亮母质为壳质组时，较强的荧光，为绿黄色、亮 黄色；母质为富氢镜质体时，较弱的荧光，呈黄色；母质为富氢镜质体时，较弱的荧光，呈 褐黄，褐色煤生烃，排烃的证据，煤成油的褐黄，褐色煤生烃，排烃的证据，煤成油的 重质烃类富集物。

重质烃类富集物1231—沥青质体，孢粉体；2、3—渗出沥青质体⑻⑻  荧光质体荧光质体　　　　        叶肉细胞中油或脂肪，果实中的油或脂肪，煤化叶肉细胞中油或脂肪，果实中的油或脂肪，煤化            过程中的油或脂肪过程中的油或脂肪　　    特征：特征：呈小透镜状或粒状集合呈小透镜状或粒状集合                体充填于细胞腔内或集体充填于细胞腔内或集                合成合成10-50um宽的薄层宽的薄层⑼⑼  壳屑体壳屑体      特征：特征： 各种壳质组分的碎屑各种壳质组分的碎屑                   体，不易与黏土矿物体，不易与黏土矿物                   区分，但具有荧光性区分，但具有荧光性              3、惰质组、惰质组            在结焦过程中不软化，呈惰性在结焦过程中不软化，呈惰性成因：成因：       ①①  植物遗体在缺水多氧的环境中，氧化而成植物遗体在缺水多氧的环境中，氧化而成　　   ②②  森林火灾，植物不完全燃烧森林火灾，植物不完全燃烧   C60　　   ③③  泥炭表层受真菌等微生物的腐解泥炭表层受真菌等微生物的腐解　　   ④④  强烈的煤化作用强烈的煤化作用特征：特征：       ①①  透射光：不透明透射光：不透明　　   ②②  反射光：亮白色，黄色或灰白色，无荧光，正突起反射光：亮白色，黄色或灰白色，无荧光，正突起　　   ③③  Ｃ高，Ｏ中等，Ｈ和挥发分低，热解不具有粘结性Ｃ高，Ｏ中等，Ｈ和挥发分低，热解不具有粘结性　　   ④④  显微组分：显微组分：丝质体／半丝质体／粗粒体／微粒体丝质体／半丝质体／粗粒体／微粒体                                              菌类体／惰屑体菌类体／惰屑体　　⑴⑴   丝质体丝质体　　　　　　　　       植物的根、茎、叶经丝碳化作用而成，在煤层植物的根、茎、叶经丝碳化作用而成，在煤层               中呈薄层状，透镜状。

中呈薄层状，透镜状　　　　显微亚组分：显微亚组分：火焚丝质体／氧化丝质体／原生丝质体火焚丝质体／氧化丝质体／原生丝质体　　　　①①  火焚丝质体火焚丝质体　　　　　　　　                 特征：特征：细胞结构保存良好，细胞壁薄，胞间隙甚至细胞结构保存良好，细胞壁薄，胞间隙甚至                            植物的年轮都能见到，性脆，呈星状、孤形植物的年轮都能见到，性脆，呈星状、孤形                           等碎片　　　　②②   氧化丝质体氧化丝质体　　    　　         特征：特征：细胞结构保存较好，细胞壁较厚，有时胞腔细胞结构保存较好，细胞壁较厚，有时胞腔                            大小不一，排列不很整齐大小不一，排列不很整齐　　　　③③   原生丝质体原生丝质体　　　　                 特征：特征：有些植物在生长过程中，能将黑色素沉淀有些植物在生长过程中，能将黑色素沉淀                            在细胞膜中在细胞膜中3456211、2—火焚丝质体；3、5—氧化丝质体；4—半丝质体；6—丝质体⑵⑵ 半丝质体半丝质体　　　　　　 丝炭作用，半透明，可见结构。

丝炭作用，半透明，可见结构 透射光：深棕色，黑棕色透射光：深棕色，黑棕色　　　　 反射光：灰白色，灰色反射光：灰白色，灰色⑶⑶  粗粒体粗粒体　　　　    无定形、无结构的凝胶状惰质组分，条带状、团块状　无定形、无结构的凝胶状惰质组分，条带状、团块状　            成因：成因：　　①①  泥炭强烈氧化和干燥作用泥炭强烈氧化和干燥作用　　　　　　　　　　　　　　②②  富脂类形成煤化丝质体富脂类形成煤化丝质体　　　　　　　　　　　　　　③③  火焚泥炭火焚泥炭⑷⑷   微粒体微粒体　　　　　　　　 特征：特征：<1um的圆形小颗粒，微粒状、细分散，各向异性的圆形小颗粒，微粒状、细分散，各向异性　　　　　　 成因：成因： ①①  壳质组、富氢镜质组排出液态沥青后的残渣；壳质组、富氢镜质组排出液态沥青后的残渣；                          ②②   泥炭阶段氧化丝质体、半丝质体碎片泥炭阶段氧化丝质体、半丝质体碎片1—粗粒体；2—粗粒体；3—微粒体；4—微粒体1234      ⑸⑸  菌类体菌类体　　　　　　                          菌孢子：真菌的繁殖器官，形态多样。

菌孢子：真菌的繁殖器官，形态多样             ①①  真菌体真菌体   菌丝：真菌的营养器官，单细胞连接而成菌丝：真菌的营养器官，单细胞连接而成　　　　　　　　                      菌核：由菌丝组成，形态、大小相差悬殊菌核：由菌丝组成，形态、大小相差悬殊              　　 特征：特征：出现于第三纪煤中，圆形椭圆形，具蜂窝状结构出现于第三纪煤中，圆形椭圆形，具蜂窝状结构           ②②   非真菌体（似菌类体）非真菌体（似菌类体）                      特征：特征：出现于晚古生代煤中，为丝炭化的树脂体或团出现于晚古生代煤中，为丝炭化的树脂体或团                                   块状镜质体，多呈园形、卵形或不规则状，没块状镜质体，多呈园形、卵形或不规则状，没                                  有细胞结构有细胞结构               ▲▲ 部分菌类体，透射光：棕色、黑棕色；反射光：灰白、部分菌类体，透射光：棕色、黑棕色；反射光：灰白、 灰白色，可归入半镜质组、镜质组中。

灰白色，可归入半镜质组、镜质组中 12341—菌核体； 2—菌核体和菌孢体；3—裂缝型似菌类体； 4—泡沫型似菌类体⑹ ⑹ 惰屑体惰屑体　　　　 特特征征：：丝丝质质体体，，半半丝丝质质体体，，菌菌类类体体碎碎片片，，1~10um，，　　　　　　　菱角状，不规则状外形，轮廓清晰　　　　　　　菱角状，不规则状外形，轮廓清晰　　　　 成因：成因： ①①   泥炭化阶段形成，真菌，放射菌氧化泥炭化阶段形成，真菌，放射菌氧化　　　　　　　　　　 ②②   森林火灾，搬运沉积森林火灾，搬运沉积                        ③③  挤压破碎挤压破碎       4、、矿物质矿物质               1）来源）来源                 ①①     原原生生矿矿物物：：生生物物体体中中带带来来，， Ca、、K、、Mg、、Na、、 O、、                                Si、、S、、P、Ｆ、Ｆe、Ｃ、Ｃl等化合物，Ｔ等化合物，Ｔi、Ｂ、、Ｂ、 Cu、、                                 Mo、、Zn、、Co、、V等微量元素。

等微量元素                   ②②    同生矿物：同生矿物：外源矿物外源矿物——泥炭堆积时，搬运而来泥炭堆积时，搬运而来                               火山碎屑、粘土矿物、石英、长石、岩屑等火山碎屑、粘土矿物、石英、长石、岩屑等　　　　　　　　　　　　　　   内源矿物内源矿物——化学或生物化学成因化学或生物化学成因                               黄铁矿、菱铁矿、蛋白石、玉髓等黄铁矿、菱铁矿、蛋白石、玉髓等                    ③③    后生矿物：后生矿物：埋藏演化中形成埋藏演化中形成                                  地下水活动、物理化学条件的变化形成：地下水活动、物理化学条件的变化形成：                               方解石、石膏、黄铁矿、褐铁矿、高岭土、石英方解石、石膏、黄铁矿、褐铁矿、高岭土、石英                               岩浆热液：石英、黄铁矿、闪锌矿、方铅矿等岩浆热液：石英、黄铁矿、闪锌矿、方铅矿等。

2））种类种类 粘土矿物：粘土矿物：高岭石，蒙脱石、伊利石高岭石，蒙脱石、伊利石 碳酸盐矿物：碳酸盐矿物：方解石、白云石、铁白云石、菱铁矿方解石、白云石、铁白云石、菱铁矿 硫化物：硫化物：黄铁矿、白铁矿、闪锌矿、方铅矿黄铁矿、白铁矿、闪锌矿、方铅矿 氧化物、氢氧化物：氧化物、氢氧化物：石英、蛋白质、玉髓、金红石、石英、蛋白质、玉髓、金红石、 赤铁矿、磁铁矿、褐铁矿赤铁矿、磁铁矿、褐铁矿 盐类：盐类：氯化物、芒硝、石膏、磷灰石氯化物、芒硝、石膏、磷灰石 重矿物：重矿物：锆石、电气石、石榴子石，金红石、橄榄石等锆石、电气石、石榴子石，金红石、橄榄石等 微量元素：微量元素：AgAg、、AsAs、Ｂ、、Ｂ、GeGe、Ｇ、Ｇa a、Ｖ、Ｔ、Ｖ、Ｔi i、、SrSr、、NiNi、、Mo Mo 5—高岭石； 6—分散状粘土矿物；7—菱铁矿； 8—方解石脉（正交偏光）1—充填胞腔的粘土矿物；2—团块状和细分散状粘土矿物；3—结核状菱铁矿； 4—后生脉状方解石5—充填胞腔的黄铁矿； 6—结核状黄铁矿；7—团块状黄铁矿； 8—石英（二）煤的宏观组成（二）煤的宏观组成     1、煤岩成分、煤岩成分       1）镜煤：）镜煤：乌黑，色深光强，成分均一，性脆，贝壳状断乌黑，色深光强，成分均一，性脆，贝壳状断                              口，轮廓清晰，粘结性好，矿物杂质少，裂隙口，轮廓清晰，粘结性好，矿物杂质少，裂隙                              发育，大多由结构镜质体，均质镜质体组成。

发育，大多由结构镜质体，均质镜质体组成       2）丝炭：）丝炭：外观像木炭，颜色黑灰色或浅灰色，纤维状结外观像木炭，颜色黑灰色或浅灰色，纤维状结                               构，丝绢光泽，疏松多孔，丝质体为主，质轻构，丝绢光泽，疏松多孔，丝质体为主，质轻                               者性脆，易污手，质重者，被矿物充填者性脆，易污手，质重者，被矿物充填        3）亮煤：）亮煤：表面隐约可见微细层理，光泽较强，结构不均一表面隐约可见微细层理，光泽较强，结构不均一        4）暗煤：）暗煤：含壳质组多，灰黑色，韧性好，油脂光泽，水介含壳质组多，灰黑色，韧性好，油脂光泽，水介                              质活动性强；含矿物质多，煤质差；含惰质组质活动性强；含矿物质多，煤质差；含惰质组                              多，成分结构不均一，氧化环境多，成分结构不均一，氧化环境 2、宏观煤岩类型、宏观煤岩类型          宏观煤岩类型宏观煤岩类型           光泽光泽                 镜煤＋亮煤镜煤＋亮煤           光亮型煤　光亮型煤　          光泽极强　　光泽极强　　        　　>75%                  半亮型煤　　　半亮型煤　　　 光泽较强　　　　光泽较强　　　　75%--50%               半暗型煤　　　光泽暗淡　　　　半暗型煤　　　光泽暗淡　　　　50%—25 %               暗淡型煤　　　暗淡型煤　　　 光泽极暗　　　　　光泽极暗　　　　　<25%               （三）煤的结构与构造（三）煤的结构与构造     1、煤的宏观结构、煤的宏观结构                  宏观煤岩成分的形态、大小、厚度、生物残体所宏观煤岩成分的形态、大小、厚度、生物残体所            表现出来的特征。

表现出来的特征                                            宽条带状结构　　宽条带状结构　　  条带宽条带宽>5mm            ①①   条带状结构条带状结构     中条带状结构　中条带状结构　      条带宽条带宽3-5mm                                             细条带状结构　　细条带状结构　　 条带宽条带宽1-3mm            ②②    线理状结构：线理状结构：煤岩成分呈煤岩成分呈<1mm的线理的线理            ③③    透镜状结构：透镜状结构：煤岩成分成透镜状煤岩成分成透镜状            ④④    均一状结构：均一状结构：成分单一、均匀，镜煤、腐植腐泥煤成分单一、均匀，镜煤、腐植腐泥煤                   ⑤⑤    粒状结构：粒状结构：大量孢子、树脂体、矿物杂质大量孢子、树脂体、矿物杂质       ⑥⑥    叶片状结构：叶片状结构：树皮或角质形成树皮或角质形成       ⑦⑦   木质状结构：木质状结构：植物茎干的木质纤维组织的痕迹植物茎干的木质纤维组织的痕迹       ⑧⑧   纤维状结构：纤维状结构：为丝炭所特有，一向延长，保存木质为丝炭所特有，一向延长，保存木质                                      纤维组织结构，疏松多孔，细胞排列纤维组织结构，疏松多孔，细胞排列2、煤的次生结构　、煤的次生结构　　　                                  构造应力下产生的宏观结构构造应力下产生的宏观结构                                   ①①    碎裂构造　碎裂构造　　碎块　　碎块　>2cm                                    ②②    碎粒构造碎粒构造　　粒度　　粒度1cm ③③    糜棱构造糜棱构造　　层理，煤岩成分看不见　　层理，煤岩成分看不见1—原生结构煤；2—碎裂煤；3—碎斑煤；4—糜棱煤2134 二、煤储层中的液相介质二、煤储层中的液相介质 煤煤储储层层中中的的液液相相介介质质包包括括裂裂隙隙、、大大孔孔隙隙中中的的自自由由水水（（油油））及及其其内内表表面面与与显显微微裂裂隙隙、、微微孔孔隙隙内内表表面面、、芳香层缺陷内的芳香层缺陷内的““准液态准液态””物质。

物质煤化学煤化学—外在水分、内在水分和化合水三部分外在水分、内在水分和化合水三部分煤层气煤层气—重力水、束缚水重力水、束缚水平平衡衡水水—在在30℃、、相相对对湿湿度度为为96~97%条条件件下下达达到到吸吸湿平衡时的内在水分湿平衡时的内在水分最高内在水分、临界含水量最高内在水分、临界含水量3、煤储层中的气相介质、煤储层中的气相介质 煤储层中赋存的气相介质和由煤储层中赋存的气相介质和由““准液态准液态””转化为气相介质的主要有转化为气相介质的主要有CH4、、N2、、CO2、、C2H6等 气体组分：气体组分：CHCH4 4、、 CO CO2 2、、N N2 2吸附气吸附气游离气游离气水溶气和水水溶气和水第二节第二节 煤储层的孔裂隙结构系统煤储层的孔裂隙结构系统      傅雪海等（傅雪海等（1999）认为煤储层系由宏观裂隙、显微裂隙和孔）认为煤储层系由宏观裂隙、显微裂隙和孔隙组成的三元孔、裂隙介质，孔隙是煤层气的主要储集场所，宏隙组成的三元孔、裂隙介质，孔隙是煤层气的主要储集场所，宏观裂隙是煤层气运移的通道，而显微裂隙则是沟通孔隙与裂隙的观裂隙是煤层气运移的通道，而显微裂隙则是沟通孔隙与裂隙的桥梁。

桥梁一、双孔隙与三元结构一、双孔隙与三元结构 煤基质 煤基质 孔隙 面裂隙 端裂隙显微裂隙 H2o2CH444OCH4OH2o二、割理与裂隙二、割理与裂隙 煤储层中的裂隙在国外煤层气工业中常被称为煤储层中的裂隙在国外煤层气工业中常被称为割理割理是煤中的天然裂隙，在整个煤层中连续割理割理是煤中的天然裂隙，在整个煤层中连续分布的割理称为面割理（分布的割理称为面割理（Face cleat），中止于面割），中止于面割理或与面割理交叉的不连续割理称为端割理（理或与面割理交叉的不连续割理称为端割理（Bull cleat）面割理与端割理通常是相互垂直的或近似）面割理与端割理通常是相互垂直的或近似直交的  割理含义比较模糊，有时指外生裂隙，有时指内割理含义比较模糊，有时指外生裂隙，有时指内生裂隙，有时又是外生裂隙与内生裂隙的统称生裂隙，有时又是外生裂隙与内生裂隙的统称                  外生裂隙：外生裂隙：以各种角度与煤层层理面相交（剪裂隙两以各种角度与煤层层理面相交（剪裂隙两                                             组、较平直，张裂隙一组，裂面凹凸不平，组、较平直，张裂隙一组，裂面凹凸不平，                                             呈羽毛状，波纹状）次生矿物、煤屑充填，呈羽毛状，波纹状）次生矿物、煤屑充填，                                           系构造应力的产物，裂隙间距较宽。

系构造应力的产物，裂隙间距较宽                  内生裂隙：内生裂隙： 由内张力形成，一般发育两组，近垂直于由内张力形成，一般发育两组，近垂直于                                               层理面，裂面比较平坦层理面，裂面比较平坦           节理：节理：煤沿各组不同方向的裂隙发生破裂，并构成一煤沿各组不同方向的裂隙发生破裂，并构成一 定的几何形态，如板状、柱状、立方体状、平定的几何形态，如板状、柱状、立方体状、平 行六面体状、锥状、行六面体状、锥状、 鳞片状等鳞片状等外生裂隙外生裂隙内生裂隙内生裂隙三、宏观裂隙三、宏观裂隙 1、分级、分级 大、中裂隙与大、中裂隙与外生裂隙或节理相当外生裂隙或节理相当 ——外应力外应力 小裂隙与内行小裂隙与内行裂隙相当裂隙相当  微裂隙常发育微裂隙常发育于镜煤与亮煤之中于镜煤与亮煤之中————收缩内应力收缩内应力大裂隙：切穿整个煤层，甚至顶板大裂隙：切穿整个煤层，甚至顶板中裂隙：切穿几个煤的自然分层或光泽岩石类型分层，包括夹矸中裂隙：切穿几个煤的自然分层或光泽岩石类型分层，包括夹矸小裂隙：切穿几个煤岩石类型分层小裂隙：切穿几个煤岩石类型分层微裂隙：局限在一个煤岩类型分层内微裂隙：局限在一个煤岩类型分层内裂隙长度裂隙长度:在平行于层面的断面或煤岩类型界面上的横向连续延在平行于层面的断面或煤岩类型界面上的横向连续延                        伸长度。

伸长度裂隙高度裂隙高度:垂向上裂隙的连续延伸长度垂向上裂隙的连续延伸长度裂隙线密度裂隙线密度:在层面或煤岩类型界面上在层面或煤岩类型界面上, 与一条垂直于裂隙延伸方与一条垂直于裂隙延伸方                         向的的直线相交的裂隙条数向的的直线相交的裂隙条数裂隙面密度裂隙面密度:在层面或煤岩类型界面上在层面或煤岩类型界面上, 一定面积内的面裂隙和端一定面积内的面裂隙和端                          裂隙的总条数裂隙的总条数, 一般使用两边分别平行于面裂隙和端一般使用两边分别平行于面裂隙和端                          裂隙的平行四边形来统计裂隙的平行四边形来统计裂隙面形态裂隙面形态:煤岩裂隙面两壁的特征煤岩裂隙面两壁的特征裂隙壁距裂隙壁距:同一条裂隙的两壁之间的距离被充填的裂隙同一条裂隙的两壁之间的距离被充填的裂隙, 充填物充填物的的                     厚度代表某一地质时期内地下状态下的裂隙壁距厚度代表某一地质时期内地下状态下的裂隙壁距2、力学性质分类、力学性质分类           裂裂隙隙或或由由内内应应力力（（煤煤化化作作用用过过程程中中，，凝凝胶胶化化组组分分收收缩缩应应力力及及超超高高孔孔隙隙流流体体压压力力））或或由由外外应应力力（（构构造造应应力力、、重重力力及及热热应应力力等等））或或由由内内应应力力与与外外应应力力二二者者综综合合作用而形成。

作用而形成1.             张性裂隙、张性裂隙、张性剪裂隙、压性剪裂隙张性剪裂隙、压性剪裂隙3、组合类型、组合类型 ①①  矩形网状矩形网状                       ②②   不规则网状不规则网状                   ③③  平行状平行状四、显微裂隙四、显微裂隙        显显微微裂裂隙隙是是肉肉眼眼难难以以辨辨认认的的、、必必须须借借助助显显微微镜镜或或扫扫描描电电镜镜才才能能观观察察显显微微裂裂隙隙的的镜镜下下观观测测必必须须在在井井下下采采取取定定向向煤煤样样，，并并保保证证一一定定的的块块度度，，在在室室内内磨磨制制成成二二维维或或三三维维光光洁洁面面，，在在其其层层理理面面上上观观测测裂裂隙隙的的方方向向、、主主次次关关系系、、长长度度、、宽宽度度、、密密度度、、间间距距等等，，在在剖剖面面上上观观测测裂裂隙隙高高度度、、垂向分布等垂向分布等五、裂隙发育程度的地质控制五、裂隙发育程度的地质控制1、煤级、煤级2、煤岩类型与成分、煤岩类型与成分3、煤层厚度、煤层厚度 天然裂隙发育密度常随煤岩类型条带或分层天然裂隙发育密度常随煤岩类型条带或分层的厚度变薄而减小。

的厚度变薄而减小 4、矿物质含量、矿物质含量 随矿物质含量增高，煤层中裂隙密度、长度和随矿物质含量增高，煤层中裂隙密度、长度和宽度均降低矿物质赋存状态不同对裂隙的影响也宽度均降低矿物质赋存状态不同对裂隙的影响也不一样分散矿物质主要影响裂隙的密度，富集块不一样分散矿物质主要影响裂隙的密度，富集块状矿物则主要影响裂隙的连通性状矿物则主要影响裂隙的连通性  在简单结构煤层中，大、中裂隙可以穿透整个在简单结构煤层中，大、中裂隙可以穿透整个煤层，垂向连通性好；在复杂结构煤层中，小裂隙煤层，垂向连通性好；在复杂结构煤层中，小裂隙和微裂隙中止于夹矸，垂向不连通和微裂隙中止于夹矸，垂向不连通 5、煤层结构、煤层结构6、古应力场、古应力场7、水文地质条件、水文地质条件水压力水压力矿化度矿化度8、构造样式、构造样式  9、、 沉积作用沉积作用六、孔隙六、孔隙 1、成因类型扫描电镜，扫描电镜， 1000气孔胞间孔屑间孔晶间孔隙溶蚀孔隙2、大小分级3、测试方法低温液氮低温液氮 nm的孔隙的孔隙nm的孔隙的孔隙比孔容：比孔容：单位重量的孔容（孔隙体积）。

单位重量的孔容（孔隙体积）比表面积：比表面积：单位重量的表面积单位重量的表面积大小：大小：HM：：200m2/g                YM：：60~80~150m2/g             WY：：230m2/g 孔隙形态：孔隙形态： 孔隙形态类型图 孔隙压汞滞后环与孔隙连通性 （a）半封闭孔（b）开放孔（c）细颈瓶孔（据秦勇，1994） 4、孔隙度 煤的孔隙度是指煤中孔隙与裂隙的总体积与煤的孔隙度是指煤中孔隙与裂隙的总体积与煤的总体积之百分比其测试方法很多，通常据煤的总体积之百分比其测试方法很多，通常据煤的真密度和视密度（容量瓶法）来计算，即煤的真密度和视密度（容量瓶法）来计算，即  TRD—真密度，真密度，g/cm3 ；；ARD—视视密度，密度，g/cm3测测定定煤煤的的真真密密度度常常用用比比重重瓶瓶法法，，以以水水做做置置换换介介质质，，根根据据阿阿基基米米德德原原理理进进行行计计算算水水分分子子的的直直径径较较大大，，不不能能进进入入很很细细的的毛毛细细管管和和微微孔孔中中，，测测得得的的真真密密度度仅仅是是近近似似值值。

用用氦氦做做置置换换介介质质可可较较准准确确地地测测定定煤煤的的真真密密度度，，氦氦的的分分子子直直径径很很小小（（nm））能能渗渗入入微微孔孔中中，，且且对对煤煤的的表表面面不不发生吸附作用发生吸附作用 1）孔隙度与煤级的关系）孔隙度与煤级的关系2）孔隙度与应力的关系）孔隙度与应力的关系5、孔隙的地质控制3）显微组分）显微组分          丝质体孔隙最发育，植物胞腔保存最好；镜质组孔隙较发丝质体孔隙最发育，植物胞腔保存最好；镜质组孔隙较发   育，其植物胞腔保存较好；壳质组仍有生物孔存在，但数量少育，其植物胞腔保存较好；壳质组仍有生物孔存在，但数量少4）矿物含量）矿物含量 矿物质对煤的孔隙产生二方面的影响：矿物质对煤的孔隙产生二方面的影响： 1）它充填了一部分大、中孔隙，使煤的总孔容下降）它充填了一部分大、中孔隙，使煤的总孔容下降 2）矿物本身可能存在一些孔隙，如晶间孔，对煤的孔隙有微）矿物本身可能存在一些孔隙，如晶间孔，对煤的孔隙有微 弱贡献大量资料表明，随矿物含量增高，煤的孔隙度逐弱贡献。

大量资料表明，随矿物含量增高，煤的孔隙度逐 渐降低，特别是大、中孔隙的减少更为迅速渐降低，特别是大、中孔隙的减少更为迅速 5 5））煤体结构煤体结构         煤体结构破坏愈强烈，孔隙体积愈大，且有较多的大、中型煤体结构破坏愈强烈，孔隙体积愈大，且有较多的大、中型    孔隙即糜棱煤中总孔容最高，原生结构煤最低（等变质程度，孔隙即糜棱煤中总孔容最高，原生结构煤最低（等变质程度，   同一地区），表面积也如此同一地区），表面积也如此 6）） 断裂断裂           断裂可使煤的孔隙度增加（表断裂可使煤的孔隙度增加（表3-8）距断裂越近，）距断裂越近，    大中孔隙体积和总孔容越大，而小孔、微孔体积变化不大中孔隙体积和总孔容越大，而小孔、微孔体积变化不    大此外，张性断层使煤的大中孔隙增多，压性断层使大此外，张性断层使煤的大中孔隙增多，压性断层使    煤的中孔增加煤的中孔增加。