煤变质程度对中低阶煤储层孔裂隙发育的控制作用

发布时间：2019-10-03 21:53

【摘要】：煤变质程度是控制煤储层物性的关键因素,不同煤阶煤储层孔裂隙发育特征存在较大差异。以鄂尔多斯盆地东缘山西组煤层为例,基于SEM、荧光显微观察、压汞、低温液氮吸附、低场核磁共振和X-CT扫描三维重构等实验技术手段,研究不同煤阶煤储层物性特征及变化规律,揭示煤变质程度对孔裂隙发育的控制作用规律。研究表明:随着变质程度增高,煤中植物组织孔、粒间孔等原生孔隙减少而气孔等次生孔隙增加;孔隙度呈"减小—增大—减小"的波状变化,大中孔比例先减小后趋于稳定,微小孔比例变化趋势与之相反;吸附孔孔径增大,BJH总孔体积和BET比表面积减小,孔隙结构趋于均一而孔隙表面先变粗糙后逐渐光滑;煤中裂隙先减少后增加,裂隙性质逐渐变好,裂隙排列逐渐规则化。
【图文】：

孔径分布,镜质体反射率,相关关系

度反弹，直到ＲＯ值大于１．３％时，孔隙度出现降低趋势。煤的孔隙度随镜质组反射率的波状变化说明了煤变质作用对孔隙影响较为复杂。当ＲＯ值介于０．５％～１．０％之间时，煤化作用中发生沥青化作用和第一次跃变，加之物理压实作用增强，导致煤岩孔隙度迅速减小。ＲＯ值大于１．０％以后，随着煤变质作用的进行，生烃作用导致气孔大量产生，使煤岩孔隙度出现一定程度增大，当ＲＯ值大于１．３％以后，随着煤化作用第二次跃变和脱水作用的完成，煤岩孔隙度再次下降。图４煤的孔隙度与镜质体反射率ＲＯ的相关关系Ｆｉｇ．４Ｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎｂｅｔｗｅｅｎｃｏａｌｐｏｒｏｓｉｔｙａｎｄｔｈｅｃｏａｌｖｉｔｒｉｎｉｔｅｒｅｆｌｅｃｔａｎｃｅ２．３孔隙结构２．３．１孔径分布煤的孔隙孔径分布较广，包括微孔、小孔、中孔和大孔等，因此需要结合多种测试手段分析不同孔径的孔隙，本文中结合压汞方法和低温液氮吸附方法进行综合研究，孔隙分类采用国内应用较多的霍多特［１６］的分类方法，即大孔（＞１０００ｎｍ）、中孔（１００～１０００ｎｍ）、小孔或过渡孔（１０～１００ｎｍ）、微孔（＜１０ｎｍ）。（１）压汞孔径分布。鄂尔多斯盆地东缘山西组煤样压汞实验测试结果表明，进汞饱和度总体偏低，分布在１５．５５％～５４．４４％之间，多为３５％以下，仅准格尔地区为５０％以上，退汞效率为３５．５９％～６８．１０％，孔隙连通性整体较差（表１）。孔隙构成以微小孔（＜１００ｎｍ）为主，，所占比例为６４．８２％～９１．５０％，其次为大孔，为

孔径分布,煤变质程度,压汞,孔径分布

缘山西组不同煤阶样品低温液氮吸附实验的孔径分布如表２所示，孔径分析表明，煤样中吸附孔隙中以微孔、小孔为主，所占比例分别为２．６４％～６１．５４％、３０．７７％～７２．７２％，中孔次之，占７．６５％～３７．３１％，以ＲＯ＝１．５８％左右为转折点，中、小孔呈“凸”字型变化，先增大后减小，微孔变化趋势与之相反，呈“凹”字型变化，先迅速减小，后期小幅增高（图６）。图５压汞孔径分布与煤变质程度的关系Ｆｉｇ．５Ｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎｂｅｔｗｅｅｎｔｈｅｐｏｒｅｓｉｚｅｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｔｈｒｏｕｇｈｍｅｒｃｕｒｙｉｎｔｒｕｓｉｏｎａｎｄｔｈｅｃｏａｌｖｉｔｒｉｎｉｔｅｒｅｆｌｅｃｔａｎｃｅ表２不同煤阶煤样低温液氮吸附实验孔径分布Ｔａｂｌｅ２Ｐｏｒｅｓｉｚｅｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｏｆｔｈｅｃｏａｌｓａｍｐｌｅｓｉｎｄｉｆｆｅｒｅｎｔｒａｎｋｓ地区ＲＯ／％孔径分布微孔／％小孔／％中孔／％河曲０．６４３６．８５４４．４９１８．６６河曲０．６８３８．２７５０．５２１１．２０河曲０．７１３７．０３５５．３２７．６５柳林１．２３２９．２０５５．８８１４．９２交口１．３７１６．５５６６．６８１６．７６交口１．４３５．６５６１．２５３３．１１石楼１．５８２．６４６０．０５３７．３１韩城１．６１９．０９７２．７２１８．１８韩城１．６８１６．６７６６．６７１６．６７韩城１．７８６１．５４３０．７７７．６９韩城１．８０３７．５０５０．００１２．５０韩城１．８１１６．６７６６．６６１６．６７２．３．２吸附孔
【作者单位】：西安科技大学地质与环境学院;中国地质大学(北京)能源学院;西安地质矿产勘查开发院;
【基金】：国土资源部公益性行业科研专项(编号:201311015-01) 西安科技大学博士科研启动金项目(编号:6310116056);西安科技大学科研培育基金项目(编号:201723)联合资助
【分类号】：P618.1

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