导航:首页 > 文件处理 > 基质压缩

基质压缩

发布时间:2022-08-19 10:47:24

⑴ 三塘湖盆地侏罗系煤成油初次运移

摘 要 基于对差异演化导致显微组分“分期生油”和“早生早排”是煤成油得以有效聚集的先决条件之一的认识,在对成烃演化过程中三塘湖盆地侏罗纪煤系有机岩物理性质变化的研究基础上,探讨了其煤成油的初次运移机理。有机岩的脱水作用与煤成油的排驱不存在较佳的时间耦合,依靠内在水分排出携带的水溶形式运移是不现实的。而在过压作用下有机岩中连续的“沥青网络”形成机制和较早的初次运移历史可能是产生三塘湖盆地侏罗系煤成油的必要条件。

任德贻煤岩学和煤地球化学论文选辑

煤系中发育的烃源岩有煤、碳质泥岩和暗色泥岩等类型。石油的初次运移特征与烃源岩的有机质类型和有机质丰度有较大的关系,煤和碳质泥岩主要是沼泽相的产物,都以腐殖型有机质为主; 又据 Rudkiewicz 等( 1994[1]) 研究,有机碳含量大于 10% 的烃源岩排驱石油的能力和特点相似,而与有机碳含量较低的烃源岩有很明显的区别。因而以有机碳含量10% 为界划分碳质泥岩与暗色泥岩,有机质丰度高的煤和碳质泥岩作为同一类烃源岩———有机岩。

有机岩中富氢显微组分普遍存在,其生烃潜力是肯定无疑的,但由于其孔隙结构特征及强吸附性,使得人们对于石油能否从中有效排出仍心存疑虑。为此,选取三塘湖盆地侏罗纪煤系有机岩为研究对象,在对其孔隙结构特征的研究基础上,探讨其煤成油的初次运移机理。

一、有机岩的物理性质

与烃类排驱有关的有机岩的物理性质有孔隙结构和内在水分含量等,其中最主要的是孔隙结构特征。孔隙结构的基本特征包括孔径结构、孔容、孔比表面积、孔隙度和孔喉直径等,这些参数可以通过汞置换法测试,利用孔隙性质与进汞压力之间的关系求取。

孔隙的分类因实验方法和研究目的的不同而有别。按孔隙直径大小划分孔隙类型是汞置换法通常采用的,可以把孔隙分为4级:大孔(孔隙直径d>1000nm)、中孔(d=1000~100nm)、过渡孔(d=100~10nm)和微孔(d<10nm)[2]

一般认为,有机岩的大孔多由岩石中的微裂隙和微节理构成,中孔是有机显微组分构成的内孔和外孔,微孔与有机质大分子结构单元的间隙和空隙有关,过渡孔则是有机显微组分的孔隙向分子结构单元构成的孔隙的过渡。

三塘湖盆地侏罗系有机岩的孔隙分布以大孔和过渡孔为主,中孔和微孔相对较少,大孔占孔隙总体积的13%~43%,微孔仅占2%~23%;孔比表面积的分布情况与此相反,微孔一般占总孔比表面积的40%以上,大孔不足1%。由于孔比表面积与孔隙直径呈幂指数关系负相关,因而,几乎在任何时候,有机岩中微孔的孔比表面积都是最大的。

令人感兴趣的是,三塘湖盆地侏罗系有机岩的视孔隙度与平均孔隙直径呈现良好的正相关关系( 图1) ,平均孔隙直径越大,视孔隙度越高,这表明有 机岩视孔隙度的变化反映了较大孔径的孔隙分布的变化。

而孔比表面积与孔隙直径负相关,孔隙直径越小,孔比表面积越大,毛细管阻力就越大,对烃类物质的吸附能力也就越强。以气体的运移为例,在大孔中以层流和紊流方式,在中孔中以缓慢层流方式,而在过渡孔和微孔中可能产生毛细管凝结和物理吸附现象,主要是以扩散方式。因此,大孔、中孔的发育有利于烃类的排驱。

图 1 视孔隙度与平均孔隙直径的关系

二、成烃演化过程中有机岩物理性质的变化

有机岩(尤其是煤)是复杂的多孔固体,其显微组分组成中占绝大多数的镜质组分还具有复杂的凝胶性质。从某种意义上说,成烃演化(煤化作用)过程中有机岩物理性质变化的最直观表现就是镜质组胶体属性的改变,由未成熟阶段的水凝胶转变为成熟阶段的沥青凝胶(Stach等,1982[3];Cook等,1986[4])。值得注意的是,与上述胶体属性转变过程相应的是有机岩的脱水作用、视孔隙度的转折性变化(图2),大致以镜质组反射率Ro为0.6%~0.7%为界,此前,内在水分含量和视孔隙度的降低极为迅速,内在水分含量由13%以上锐减至2.5%左右,视孔隙度由16%以上锐减至5.5%左右;此后,内在水分含量和视孔隙度平稳降低。

图 2 三塘湖盆地侏罗系有机岩内在水分( a) 和视孔隙度( b) 随成熟度的变化

从视孔隙度与平均孔隙直径的关系(图1)可以判断,成烃演化过程中孔隙度的变化可能与孔隙结构中大孔、中孔的减少有关。事实上,孔隙分布特征的演化正是如此,大孔+中孔的孔隙体积分数呈减少趋势,且在Ro为0.4%~0.6%降低极为迅速(图3);显然,过渡孔+微孔的孔隙体积分数的变化规律与此相反,反映随成熟度增高,有机岩中微孔和过渡孔愈加发育。

大孔+中孔的孔隙体积分数随成熟度的演化与内在水分含量的变化规律基本一致,这意味着有机岩孔隙结构的演化与流体的排出可能有密切的联系。

三、煤成油的排驱机理

理论上讲,烃类的运移形式有:①分子溶液状态;②胶体和胶束溶液状态;③单一油相或气相。但一般认为,受压力驱动的不连续的烃相可能是最主要的初次运移形式,它对于各类烃源岩都适用,与岩性无关[5].对于煤这样的有机岩而言,由于富含氧基团和倾气性较强等原因,Cook认为液态烃是以水溶形式在成烃演化早期随大量的内在水分一起排出的[6]

吐哈盆地侏罗系煤中富含木栓质体等易于早期生油的显微组分,煤的脱水作用与煤成油的排驱有较佳的时间耦合,“早生早排”是一种必然结果[7,8]。而三塘湖盆地侏罗系有机岩中主要生烃母质为角质体和孢子体,缺乏有利于形成未熟—低熟油的木栓质体、树脂体等组分 [9],其初次运移机理应该是怎样的呢?

(1)三塘湖盆地侏罗系绝大多数样品的烃转化率高峰在Ro为0.6%~0.9%,这个阶段已是有机岩的脱水作用由急转缓、处于平稳降低的时期(图2),显然,依靠内在水分排出携带的水溶形式运移是不现实的。

(2)有机岩大量脱水的直接结果是其胶体属性的改变,由水凝胶转变为沥青凝胶。从另一角度讲,这种胶体属性的改变也是煤化过程的沥青化作用产生大量沥青物质并滞留在有机岩中的结果,使得水凝胶的分散介质(水)逐渐被沥青置换,形成均一的“沥青相”。均一化的连续的“沥青网络”的存在可能是三塘湖盆地侏罗系煤成油发生初次运移的烃源岩的基本前提之一。Allan等从同一煤样不同显微组分抽提物的化合物分布的相似性,论证了有机岩中形成连续的“沥青网络”的可能性,指出层内运移作用是有机岩成烃演化过程中的一个活跃过程[10]

(3)烃类的排驱还有一个烃源岩生烃能力与其容纳能力的比较问题。如果生烃量太小,则无论烃源岩允许流体通过的性质如何,都不可能发生有意义的排驱;相反,如果生烃量远大于其容纳能力,“满则溢”是必然的。

图 3 孔隙体积分数随成熟度的变化

三塘湖盆地侏罗系有机岩在Ro为0.6%~0.9%抽提物量一般为20~60mg/g·TOC,假定煤的密度为1.4g/cm3,沥青的密度为0.9g/cm3,则约3%~9%的煤体积被沥青充填,由图2可知,这意味着在成熟阶段初期有机岩的孔隙已基本被石油饱和。而实际上,根据相对渗流理论,排烃门限饱和度仅为50%左右[11]

(4)上述特征表明,三塘湖盆地侏罗系煤成油可能是通过有机岩中的连续“沥青网络”在层内运移,以油水彼此分开的二相流形式排出。这样,有机岩中产生的过压将是排驱的动力。通常的泥质烃源岩(暗色泥岩)由于颗粒细小及矿物的可塑性使得矿物基质具有可压缩性,其中的流体不易流动,因此,一部分载荷便由流体承受,过压随之产生,进而导致流体排驱。有机岩(尤其是煤)比暗色泥岩具有更高的可塑性[12],这曾经被认为是不利于煤成油排驱的物性之一。事实上,没有任何理由认为有机岩对上覆载荷的反应会与暗色泥岩的有根本不同,却正是由于有机岩的高压缩性将上覆载荷传递到流体,从而产生较大的排驱压力[13]

声波测井资料反映出三塘湖盆地侏罗系明显存在欠压实现象,整个生油高峰阶段对应的深度范围均在异常高压带内,由此可知,过压可作为三塘湖盆地侏罗系有机岩的排驱动力条件。

(5)特别值得注意的是,三塘湖盆地侏罗系有机岩中主要生烃母质为角质体和孢子体,这是对煤成油排驱十分有利的显微组分。

首先,角质体、孢子体生成石油是从固相中产生出液相,这将在镜质组“基质”中产生较大的孔隙(图4a);其次,三塘湖盆地侏罗系有机岩中角质体、孢子体往往富集成微层,呈平面展布,由于不同显微组分个体之间的接触边界相对较软弱,甚至可能本来就存在一定的间隙,因而在生油高峰阶段过压的作用下,很容易使先前在镜质组中产生的孔隙连通,形成连续的“沥青网络”(图4b),进而排出石油。压力释放后,这种单向延伸的缝隙可能会关闭,待压力聚集后再次张开,周而复始,与有机岩中可能发育的其他类型的微裂隙系统共同作用,脉动式排驱石油。过压的产生,既可以是有机岩压塑性传递的载荷,也可能是烃类生成增压作用的结果。

(6)虽然三塘湖盆地侏罗系煤成油可能以单一油相通过连续的“沥青网络”在层内运移、最后排出有机岩的方式发生初次运移,但较早的初次运移历史可能是其得以有效聚集的充分条件之一。

图 4 “沥青网络”形成示意图

随成熟度增高,有机岩中微孔和过渡孔愈来愈发育,重质沥青将被吸附滞留其中,仅有轻质油和凝析油分子、或者沥青进一步裂解成气体分子才能够克服这种“色谱”效应排出。

三塘湖盆地侏罗系有机岩的沥青化作用比较强烈,几乎在成熟阶段初期有机岩由水凝胶向沥青凝胶转变的同时( Ro约 0. 65%) ,就已经达到了排烃所需的含油饱和度,而此时有机岩中仍有相当的大孔和中孔,加之图 4 所示的机理,重质沥青才得以排驱出有机岩。否则,重质沥青将被沥青凝胶中的微孔和过渡孔吸附同化,直至热裂解阶段才可能以气态烃形式释放。

四、结语

由于有机岩的孔隙结构特征及强吸附性所导致的“色谱”效应,一般认为煤成油以轻质油和凝析油为主[14 ~ 16]。但三塘湖盆地侏罗系煤成油油质偏重、含蜡量高、凝固点高、粘度高[17]①,这固然与其特定的生烃母质、较低的成熟演化程度有关,而特殊的连续“沥青网络”形成机制和较早的初次运移历史亦与其密切相关。

参 考 文 献

[1] Rudkiewicz J L,Behar F. Influence of kerogen type and TOC content on multiphase primary migration. Organic Geo-chemistry,1994,21( 2) : 121 ~ 133

[2] Ходот ВВ. 煤与瓦斯突出 . 宋士钊,王佑安译 . 北京: 煤炭工业出版社,1966. 18 ~ 33

[3] Stach E,Mackowsky M-Th,Teichmüller M,et al. 斯塔赫煤岩学教程 . 杨起,李宝芳,黄家福,等译 . 北京: 煤炭工业出版社,1990. 29 ~66

[4] Cook A C,Struckmeyer H. The role of coal as a source rock for oil. In: Glenie R C,ed. Second south-eastern Australiaoil exploration symposium. Melbourne: Petroleum Exploration Society of Australia Limited,1986. 419 ~ 432

[5] Tissot B P,Welte D H. Petroleum formation and occurrence: a new approach to oil and gas exploration. Berlin: Spring-er-Verlag,1978. 272 ~ 284

[6] Cook A C. The nature and significance of the organic facies in the Eromanga basin. In: Gravestock D I,Moore P S,PittG M ,eds. Contributions to the geology and hydrocarbon potential of the Eromanga basin. Sydney: Geological Society ofAustralia Incorporated,1986. 203 ~ 219

[7] 钟宁宁,王铁冠,熊 波,等 . 煤系低熟油形成机制及其意义 . 江汉石油学院学报,1995,17( 1) : 1 ~ 7

[8] 王铁冠,钟宁宁,侯读杰,等 . 低熟油气形成机理与分布 . 北京: 石油工业出版社,1995. 168 ~ 175

[9] 霍永忠,钟宁宁,熊 波 . 新疆三塘湖盆地侏罗系煤有机地球化学特征 . 江汉石油学院学报,1998,20( 1) : 32 ~ 36

[10] Allan J,Larter S R. Aromatic structures in coal maceral extracts and kerogens. In: Bjory M,Albrecht P,Cornford C,et al,eds. Advances in Organic Geochemistry 1981. Chichester: John Wiley and Sons Limited,1983. 534 ~ 545

[11] England W A,Mackenzie A S,Mann D M,et al. The movement and entrapment of petroleum fluids in the subsur-face. Journal of the Geological Society,1987,144: 327 ~ 347

[12] Van Krevelen D W. Coal: typology-chemistry-physics-constitution. Amsterdam: Elsevier Scientific Publishing Compa-ny,1961. 271 ~ 275,286 ~ 289

[13] Durand B,Paratte M. Oil potential of coals: a geochemical approach. In: Brooks J,ed. Petroleum geochemistry and ex-ploration of Europe. Oxford: Blackwell Scientific Publications,1983. 255 ~ 265

[14] 黄第藩,卢双舫 . 煤成油地球化学研究的最新进展 . 见: 黄第藩,华阿新,王铁冠,等译 . 煤成油地球化学新进展 .北京: 石油工业出版社,1992. 1 ~25

[15] 黄第藩,秦匡宗,王铁冠,等 . 煤成油的形成和成烃机理 . 北京: 石油工业出版社,1995. 214 ~ 233

[16] 程克明 . 吐哈盆地油气生成 . 北京: 石油工业出版社,1994. 10 ~ 35

[17] 包建平,马安来,黄光辉,等 . 三塘湖盆地原油地球化学特征及其成因类型 . 石油勘探与开发,1999,26( 4) : 25 ~29

Primary migration of Jurassic coal derived oil in Santanghu Basin

ZHANG Wei-biao1,ZHONG Ning-ning2,REN De-yi1

( 1. Department of Resource Exploitation Engineering,CUMT,Beijing 100083,China;

2. Department of Geosciences,University of Petroleum,Beijing 102200,China )

Abstract: It is known that the differential evolution of the multiple macerals results in“oil generation by stage”,and that“early generation,early expulsion”is one of the preconditions for the efficient accumulation of the coal-derived oil. Based upon the study on the evolution of the physical properties,related to the hydrocarbon expulsion,of the Jurassic organic rock in San- tanghu basin ring the course of maturation,the mechanism of the primary migration of its coal-derived oil w as discussed. The rapid loss of the inherent moisture in the organic rock w as not accordant w ith the main generation stage of the coal-derived oil,so it w as unrealistic that the oil migrated by dissolution in the expelled w ater. It is thought that the special forming mech- anism of the continuous“bitumen netw ork”under the condition of the overpressure and an earlier history of the primary migration may be essential to the Jurassic coal-derived oil in Santanghu basin.

Key words: Santanghu basin; Jurassic coal measures; organic rock; coal-derived oil; primary migration; bitumen network

( 本文由张卫彪、钟宁宁、任德贻合着,原载《中国矿业大学学报》,2000 年第 29 卷第6 期)

⑵ jiffy 的基质既(压缩营养块)哪里能买

到化学商店看看。

⑶ 常见的花卉栽培介质有那些

五色紫砂陶粒

选用优质紫砂矿材料,手工制作成蜂窝式异型结构,经高温烧制而成,酸碱度pH6~7。在栽培花卉时,可有效减少浇水的次数与用水量。

峨眉山仙土

是盆栽兰花天然的培养基质,微粒及粉状“仙土”为各种花卉通用。pH5.5~6.5;含多种微量元素。具凝结、不松散,良好的保水、透气性,不板结,无细菌,不伤根。用其栽培植物两年内不用施肥,3~5年可略施薄肥。

椰糠砖

新型种花基质,其压缩块是容器育苗、扦插床、种子催芽播种床与盆栽的优良无土栽培基质。不含虫、杂质,透气性好,运输方便,含氯量低,保水性好;还含有花卉所需的多种微量元素,再生性好;呈弱酸性。

适合大多数植物,尤其是热带和亚热带植物的需求。可替代泥炭土、苔藓草、蛭石、珍珠岩、木屑、甘蔗渣等基质材料。

复合树皮(也称炭化树皮)

具良好的保水、保肥、透水、透气性能。使用中充分浇水,可避免在使用水苔栽培花卉过程中因水分控制不好而造成烂根。

可直接用于蝴蝶兰、大花蕙兰、文心兰、卡特兰、安祖花等多种名贵花卉的栽培。

蛇木屑

排水、通气良好,耐用性甚佳。但养分不易附着,增加了施肥的难度。

非常适合栽培兰花或攀缘性植物。

水苔

具良好吸水性和通气性,且其纤维状物理特性不易散开。常与蛇木屑搭配使用,以弥补蛇木屑养分不易附着、施肥难的缺点。

水苔与蛇木屑搭配使用,适合栽培兰科、凤梨类植物。

树皮

能部分代替泥炭作为盆栽介质。但要注意树皮需粉碎后使用。新鲜树皮中含碳、氮较高,栽培花卉时需施入适量长效缓慢释放氮的肥料。有些树皮对花卉生长有抑制作用,应通过堆腐或淋洗降解等措施消除。

珍珠岩

具封闭的多孔性结构。透气性良好,无营养成分,质地均一,不分解,pH7.0~7.5,可消毒。含有钠、铝和少量可溶性氟;较轻,易浮在混合介质的表面。

硅石

呈中性至碱性,蒸气消毒后能释放出适量钙、镁。长期栽培植物后,通气和排水性能变差。最好不要用作长期盆栽植物的介质。

蛭石

可改善土壤结构,提高土壤的透气性和含水性,使酸性土壤变为中性土壤;还可缓冲pH的迅速变化,使肥料在植物生长介质中缓慢释放。稍过量地使用肥料,对植物没有危害;还可向植物提供微量元素。有保肥、储水、透气和矿物肥料等作用。

购买蛭石应选择较粗的薄片状蛭石。即使是细小种子的播种介质和作为播种的覆盖物,都以较粗的为好。

陶粒

具有适宜的持水量,在盆栽介质中能改善透气性。无致病菌,无虫害,无杂草种子,不会分解,可长期使用。一般作为盆栽介质只用占总体积的20%左右的陶粒。

日本火山土

广泛用于植物容器栽培和土壤改良。具有优良的透气性和保水性,且能长时间保持良好介质性状,清洁美观,不会分解,呈微酸性,适合植物根系发育,是高档的无机介质。非常适用于兰花、多浆植物、盆景等生长周期长的植物。

岩棉

新岩棉的pH较高,加入适量酸即可降低pH。有两种制品,一种是能排水的格罗丹蓝,另一种是能吸水的格罗丹绿。岩棉适合配制盆栽土壤用。

砂石(土)

质量重、吸收及排热性佳、排水力强。颗粒较大者称砂石,较细者称沙土。通常作为特殊需要,如耐旱型植物(仙人掌)栽种或大型植物的固定。砂石(土)的流失性强,对施肥不利,可用少量、多次或长效性肥料。

焦糠(又称熏碳)

孔隙度高,pH呈微碱性,但经几次浇水后可呈中性,吸收养分能力较差,可与等量泥炭混合作育苗的盆栽介质。

刨花

在组成上和木屑近似,个体较大,可提供更高的透气性。持水量和代换量较低。盆栽介质中如含有50%刨花,植物能生长良好。

煤渣

用煤渣作盆栽花卉介质时,呈碱性反应。适合栽培北方碱土地区分布的花卉,以及植物扦插基质用。

谷壳灰(也称砻糠灰)

是谷壳燃烧后形成的灰,呈中性或弱酸性,含较高的钾,掺入土中可使土壤疏松、透气。是南方改良强酸土壤、栽培北方花卉常用的材料。

椰糠

是椰子壳、皮及其他棕榈植物的果壳、皮等经过加工、打碎后的材料。含少肥力,释放缓慢。在土壤中会慢慢被分解,是良好的保水、透气介质。

⑷ 油气藏的裂缝储层参数求取

(一)发育垂直裂缝的储层参数

假设垂直裂缝具有有限导流时,其储层渗透率计算公式为:

基岩潜山油气藏储集空间分布规律和评价方法

式中:φ、K——岩石的总孔隙度、渗透率;L——双对数图中直线的截距(lgK)。

(二)双重介质储层

对于双重介质储层,从试井曲线上可以得到窜流系数(λ)、弹性容积系数(ω)和地层系数(Kh)等参数,利用这些参数可以确定地下储层的裂缝参数。

1.裂缝渗透率

理论上地下储层渗透率K=Km+Kf,其中Km为岩块渗透率,Kf为裂缝渗透率。

如果Kf>>Km,由试井得到的储层渗透率K就近似地认为是裂缝渗透率,其计算公式为:Kf=21.91QBoμo/m·h。

如果Km较大,但是仍小于Kf(Kf>Km),这时Km不忽略,而应当利用岩心分析得到的岩块渗透率,按照岩石基质压缩系数,将其折算到地下储层中去,从而得到油藏条件下的Km值,再计算地下储层渗透率(Km+Kf)。

2.裂缝孔隙度

对于双重介质储层,试井得到的弹性容积系数是下式定义的:

基岩潜山油气藏储集空间分布规律和评价方法

那么裂缝孔隙度为:

基岩潜山油气藏储集空间分布规律和评价方法

式中:ω——弹性容积系数(无因次);Cm、Cf——分别为岩块孔隙和裂缝的压缩系数(1/MPa);φm——岩块孔隙度(小数)。

弹性系数常用下式计算:ω=exp(-2.3ΔPw/m)

3.立方体模型的岩块特征长度

立方体模型中岩块的长度L可由下式计算出:

基岩潜山油气藏储集空间分布规律和评价方法

式中:n——流动方向数(一般取2);λ——窜流系数,计算公式:λ=0.56(1-ω)e-2.3ΔP/m

⑸ 波阻抗反演在樊庄-郑庄区块煤孔渗特征研究中的应用

何灵芳 刘大锰 姚艳斌 李鹏 张百忍

基金项目:国家科技重大专项课题(2010ZX05034-001),国家重大基础研究计划课题(2009CB219604),国家自然科学基金项目(40972107),中石油创新基金资助(2010D-5006-0101)。

第一作者:何灵芳,硕士研究生,石油与天然气工程专业,主要从事煤层气勘探与开发研究。

Email:[email protected];Tel:010-82320892

(中国地质大学北京能源学院 北京 100083)

摘要:从地质—地球物理角度看,煤层孔隙或裂缝发育带的存在势必引起地震波速度或(和)密度的变化,因此波阻抗数据体能很大程度上反映煤层气储层孔渗特征。文章利用约束稀疏脉冲反演对樊庄-郑庄区块3#煤层进行了孔渗特征的研究。研究区3#煤层孔隙度相对较小,分布范围1%~7%,主要受煤变质程度控制;郑庄区块的渗透率均值为0.12mD,而樊庄区块渗透率均值则为0.49mD,相对郑庄区块要高一些。研究区渗透率非均质性较强,受孔隙发育影响较大,同时也受埋深等其他因素的影响。

关键词:樊庄-郑庄 波阻抗反演 煤储层 孔隙度 渗透率

Application of Wave Impedance Inversion on Porosity and Permeability Characteristics in Fanzhuang-Zhengzhuang Block

(HE Lingfang Liu Dameng YAO Yanbin LI Peng ZHANG Bairen)

(School of Energy Resources, China University of Geosciences, Beijing 100083, china)

Abstract: According to geological-geophysical theories, the existence of pore-fracture belt in coal seam can cause the changes in speed or (and) density of seismic wave. Thus, the wave impedance data cube largely re- flects the characteristics of coal reservoir porosity and permeability. In the paper, the constrained sparse spike in- version (CSSI) was used to study porosity and permeability characteristics of No. 3 coal seam in Fanzhuang- Zhengzhuang block. The No. 3 coal porosity in the study area is small (ranging from 1% to 7% ) and mainly con- trolled by the coal metamorphism grade. The averaging permeability value of coals is 0. 12 mD in Zhengzhuang block and is relatively higher in Fanzhuang (0.49 mD). The coal permeability in the study area is intensely het- erogeneous, and is mainly influenced by the pore development and burial depth etc.

Keywords: Fanzhuang-Zhengzhaung; wave impedance inversion; coal reservoir; porosity; permeability

1 前言

煤储层既是生气层又是储气层,因而煤的储气性能在煤层气评价中起着至关重要的作用(胡宝林等,2003)。孔隙、裂隙性质直接受控于自身的物质组成和结构特征,是煤层气的储存和渗流空间,煤储层孔渗发育好坏直接影响煤层气开采效果,因此煤层气储层孔隙度、渗透率的研究有着重大意义。

沁水盆地是我国典型的高煤阶含煤盆地,在沁水盆地南部发现了沁水高煤阶煤层气田,虽然煤层气资源丰富,但储层非均质性强,储层物性差异大。赵贤正等(2011)研究发现沁水南部高煤级煤储层含气性、渗透率在水平空间展布及垂向尺度分布上均具有明显的差异。Yao等(2008;2009)将煤基质孔隙可分为吸附孔和渗流孔,认为吸附孔的非均质性对煤吸附甲烷具有显着影响,而渗流孔的非均质性能显着影响煤的渗透性。前人都是通过压汞实验和低温氮吸附等实验对煤样进行分析,从而研究煤储层的孔渗特征(唐书恒等,2008;赵兴龙等,2010),但是由于煤储层的强非均质性,实验的研究结果对于全区的孔渗特征预测有一定的局限性。因此,笔者运用地震资料进行波阻抗反演对樊庄-郑庄区块的孔渗性进行预测。

近年来,地震技术在储层研究中应用较多,但是由于带限地震子波的干涉效应以及地震剖面无法提供地层的岩性特征和物性特征,地震资料解释面临困难,为了克服上述困难,需要利用地震资料反演技术。崔若飞等(2008)指出波阻抗反演技术是岩性地震勘探的重要手段之一,它能把具有高纵向分辨率的已知测井资料与连续观测的地震资料联系起来,实行优势互补,大大提高地震资料的纵、横向分辨率和对地下地质情况的勘探研究程度。张永升(2000)认为以波阻抗为基础进行的油藏参数估计(如孔隙度、渗透率等)比用地震振幅方法得到的更可靠、更准确。因此,基于波阻抗反演的煤储层孔渗特征研究是可行的。

2 波阻抗反演技术

2.1 波阻抗反演原理

裂隙的发育也会对煤层的体积密度和速度造成影响,含气裂隙使得体积密度和层速度降低,而充填裂隙使得体积密度和层速度增加。煤层波阻抗的变化程度(即波阻抗梯度)可以反映煤储层的裂隙发育程度,从而反映出煤储层的渗透性。因此,沿煤层提取的煤层波阻抗梯度数据可以反映煤层含气裂隙发育情况及渗透性。

稀疏脉冲反演建立在一个趋势约束的脉冲反演算法上,其基本出发点是地下的强反射系数界面不是连续分布的而是稀疏分布的。约束稀疏脉冲反演的主要目的是利用约束井资料及地震反射系数建立声波阻抗数据体(王权锋等,2008)。稀疏脉冲反演认为地震反射系数是由一系列大的反射系数叠加在高斯分布的小反射系数的背景上构成的,大的反射系数相当于不整合界面或主要的岩性界面。它的目的是寻找一个使目标函数最小的脉冲数目,然后得到波阻抗数据。

2.2 波阻抗反演步骤

2.2.1 初始波阻抗模型

初始波阻抗模型是测井约束反演的基础,为了减少其最终结果的多解性,提高研究成果的可靠性,建立尽可能接近实际地质条件的波阻抗模型是关键。测井资料在纵向上详细揭示了岩层的波阻抗细节,地震记录则连续记录了波阻抗的横向变化,二者的结合,为精确地建立空间波阻抗模型提供了必要的条件。建立波阻抗模型的过程实际上是将横向上连续变化的地震界面信息与高分辨率测井信息相结合的过程。地震层位是建模的基础,可以根据测井曲线标定的结果,在地震剖面上自动或手动拾取目的层位。首先通过井旁地震道与合成记录的相关性对测井曲线进行纵向的拉伸和压缩,当相关系数达到一定的标准时,就可以获得井的初始波阻抗。然后在地震层位和地质模式的约束下,选取适当的插值方法,对井的初始波阻抗进行内插和外推,建立初始波阻抗模型。

2.2.2 绝对波阻抗反演

经过前期大量的准备工作,处理获得合理的时深关系曲线,运用校正过的测井数据及精细的解释层位,建立地质框架模型,通过调整模型与相对波阻抗高低频分量,使模型数据体与相对波阻抗数据体进行叠加,得到最终的绝对阻抗体。

反演处理的过程是不断修正完善的过程,当反演出一次结果后,处理、解释人员就紧密结合在一起,根据掌握的地质、测井、生产等资料对反演效果进行仔细的对比分析,反复循环处理,直到获得符合本区地质储层变化规律的波阻抗剖面为止。

3 波阻抗反演技术应用实例

3.1 区域地质概况

本项目研究区域位于沁水盆地的南部(简称为沁南),主要分布在屯留—安泽一线以南地区,西起寺头断层,东、南以煤层露头为界,包括樊庄和郑庄两个区域。构造上,研究区位于沁水盆地复向斜南部的翘起端。区内主要断裂为寺头断层,自南向北,走向由近NE向转为近SN向,倾向NW-NWW,倾角70°,断距最大350m左右,性质为正断层,受区域构造应力的作用,该断层具有张扭性特征,断裂两侧伴有羽状张性小断裂。全区断层数量较少,规模小。只有寺头断裂横穿整个区域,其余均为小型的正断裂。与郑庄相比,樊庄小断层较发育(图1)。研究区内沁水盆地沉积地层有长城系下部、寒武系、奥陶系中统、石炭系中上统、二叠系、三叠系和新近系地层,含煤层系主要位于上石炭统的太原组和下二叠统的山西组,共含煤6~11层,其中太原组主要发育8#、9#和15#煤层,山西组主要为2#和3#煤层,本次研究的目标层位为3#煤层。

3.2 波阻抗反演结果

3.2.1 孔隙度

孔隙度是煤储层物性的重要参数,研究区探井显示3#煤储层孔隙度最低为3%,最高为6.49%,一般在5%以下。在波阻抗反演模型的基础上,将反演波阻抗数据体与探井上的孔隙度数据做交汇图进行相关性分析,可以得到波阻抗与孔隙度的对应关系(表1)。

通过以上方法得到的孔隙度与波阻抗的对应关系,结合其他没有探井资料的测线上的波阻抗数据,可以得到每个测线的孔隙度,最后通过插值法得到整个区域的孔隙度的平面图(图2)。

3.2.2 渗透率

试井显示沁南地区3#煤层的渗透率,大多分布在0.5~3.0mD之间,其次在0.1~0.5mD和3.0~10.0mD之间,表明沁水盆地南部煤层具有相对较好的渗透性。

本次研究同样根据波阻抗数据,制作交汇图显示其与渗透率的相互关系,并得到波阻抗与渗透率的转换关系(表2)。最终通过插值法运用到全区,预测全区的渗透率分布情况。

图1 樊庄-郑庄区域地质图

表1 波阻抗和孔隙度转换关系数据表

表2 波阻抗和渗透率转换关系数据表

图2 3#煤层波阻抗预测孔隙度平面图

4 孔渗发育主控因素分析

4.1 孔隙度

依据波阻抗反演预测结果与实测结果相结合,做出沁南郑庄-樊庄区块煤层孔隙度图(图4)。图中可以看出研究区沁南孔隙度相对较小,分布范围1%~7%。刘大锰等(刘大锰等,2010)统计发现,华北晚古生代煤的孔隙发育主要与煤的变质程度有关。随着煤的镜质组平均随机反射率(Ro,r)的增高,煤的氦测孔隙度呈高—低—高的变化规律。分析全区的预测结果发现,孔隙度大于3.75%的区域约占全区面积的20%,孔隙度低于2.5%的区域约占全区面积的35%。

4.2 渗透率

郑庄3#煤层渗透率普遍较低(图3),煤层渗透率平均约为0.12mD,樊庄区块的煤层渗透率稍高,平均为0.49mD,即使在同一地区,煤层渗透率差别也比较大,郑庄区块,最大渗透率为2.96mD,最小为0.01mD;樊庄区块最大为2.00mD,最小为0.02mD。

裂隙是煤层气运移的通道,是煤层渗透性的主要影响因素。据Palmer等(1998)的研究,煤储层渗透率是孔隙度的三次幂的函数,孔隙度的大小对煤储层的渗透性意义重大。对比图2和图3可以看出,孔隙度发育良好的区域对应的渗透率也比较大,因此,研究区渗透率受孔隙度影响很大。

煤体结构与煤层的渗透性密切相关,一般认为,原生结构煤和碎裂煤是煤层气开发比较理想的煤体结构类型;而碎粒煤和糜棱煤由于煤体破碎,裂隙形态破坏,煤层渗透性差,而被视为非渗透性煤层。寺头断层周边地区由于断层使得煤层破裂,渗透率较其他地区更低(图3)。

图3 3#煤层波阻抗预测渗透率平面图

图4 郑庄-樊庄区块煤层孔隙度

煤层埋藏深度对渗透率的制约机理是应力问题。随着煤层埋藏深度的增大,煤层所承受的地应力增大,地应力增大会导致煤层裂隙闭合,使得煤层渗透率降低。因此煤层渗透率具有随埋藏深度增大而逐渐减小的趋势。郑庄-樊庄区块煤层埋深由东向西逐渐增加,郑庄区块3#煤层可达1200m以上(图5)。但从郑庄-樊庄区块3#煤层的实际情况来看,郑庄的渗透率要普遍好于樊庄,可能的原因是郑庄区块后期的断裂活动。断层等构造的发育使得煤层的物性发生了较大改变。

煤储层不仅受上覆岩层的压力作用,而且还受水平地应力的作用。垂向地应力对储层压力的影响主要是由煤层上覆岩层厚度的增加引起的。而在水平方向上,煤储层处在区域性的构造应力场中,受水平构造应力的作用,因此,水平主压应力越大,储层压力也就越高。同时,煤层渗透率是一种应力敏感性储层参数,注入/压降试井测试以及研究表明,煤层渗透率与地应力呈负相关关系。由于煤层是一种典型的双重介质、双孔隙度的储层,裂隙孔隙度是决定煤层渗透性的关键因素,地应力增大带来的直接后果就是煤层裂隙宽度变小甚至闭合,从而降低煤层的渗透性;另一方面,煤层本身塑性较强,地应力增大使煤体被压缩,导致基质压缩,基质渗透率降低。煤层地应力自研究区四周向内部增大,其变化趋势与煤层埋深等值线一致。在研究区东南部煤层埋藏较浅的地区,地应力也普遍较低,多在10MPa以下,在西部及北部,煤层埋藏深,地应力高,多超过10MPa。郑庄区块煤层地应力要大于樊庄区块(图6),这也合理的解释了郑庄渗透率高于樊庄的原因。

5 结论

沁南郑庄-樊庄区块3#煤层孔隙度相对较小,分布范围1%~7%。煤的孔隙度发育主要与变质程度有关,一般肥煤和焦煤的孔隙度最低,瘦煤以上有所增高。构造发育会影响煤的孔隙度发育。

沁南郑庄-樊庄区块3#煤层渗透率较低,并且受到多种因素的影响。郑庄区块渗透率平均值为0.12mD,而樊庄区块渗透率均值则为0.49mD。渗透率具有较高非均质性,即使在同一地区,渗透率差异也很大。影响渗透率的主控因素以孔隙度发育程度最为显着,其他因素如埋深,地应力以及媒体结构对渗透率也有一定的影响。

波阻抗反演在研究区内的应用取得的较好的成果,说明在勘探程度比较低的地区,约束稀疏脉冲反演技术能较好的将测井、地震资料相结合,较准确的预测煤储层的孔渗特征。

图5 郑庄-樊庄区块煤层埋深图

图6 3#煤层地应力等值线图

参考文献

崔若飞,孙学凯,崔大尉.2008.地震反演—煤田地震勘探的新进展.中国煤炭地质,20(6),49~52

胡宝林,车遥,杨起等.2003.吐哈盆地煤储层物性特征研究及煤层气资源前景.煤炭科学技术,31(4),50~53

刘大锰,姚艳斌,蔡益栋等.2010.华北石炭—二叠系煤的孔渗特征及主控因素.现代地质,24(6),1198~1203

唐书恒,蔡超,朱宝存等.2008.煤变质程度对煤储层物性的控制作用.天然气工业,28(12),30~33

王权锋,郭科.2008.约束稀疏脉冲反演在储层预测中的应用.测井技术,32(1),33~37

张永升.2000.新疆塔里木盆地沙雅隆起兰尕地区三维地震.勘探成果报告

赵贤正,桑树勋,张建国等.2011.沁南煤层气开发区块煤储层特征分析及意义.中国煤层气,8(2),3~7

赵兴龙,汤达祯,许浩等.2010.煤变质作用对煤储层孔隙系统发育的影响.煤炭学报,35(9),1506~1511

Palmer I., Mansoori J.1998.How permeability depends on stress and pore pressure in coalbeds: a new model.SPE Reser- voir Evaluation & Engineering. 539~544

Yao Y B, Liu D M, Tang D Z, et al.2008.Fractal characterization of adsorption-pores of coals from North China: An in- vestigation on CH4 adsorption capacity of coals.International Journal of CoalGeology, 73, 27~42

Yao Y B, Liu D M, Tang D Z, et al. 2009.Fractal characterization of seepage-pores of coals from China: an investigation on permeability of coals.Computer & Geosciences, 35, 1159~1166

⑹ 波阻抗反演在樊庄郑庄区块煤孔渗特征研究中的应用

何灵芳刘大锰姚艳斌李鹏张百忍

(中国地质大学北京能源学院北京100083)

摘要:从地质—地球物理角度看,煤层孔隙或裂缝发育带的存在势必引起地震波速度或(和)密度的变化,因此波阻抗数据体能很大程度上反映煤层气储层孔渗特征。文章利用约束稀疏脉冲反演对樊庄-郑庄区块3#煤层进行了孔渗特征的研究。研究区3#煤层孔隙度相对较小,分布范围1%~7%,主要受煤变质程度控制;郑庄区块的渗透率均值为0.12mD,而樊庄区块渗透率均值则为0.49mD,相对郑庄区块要高一些。研究区渗透率非均质性较强,受孔隙发育影响较大,同时也受埋深等其他因素的影响。

关键词:樊庄郑庄波阻抗反演煤储层孔隙度渗透率

基金项目: 国家科技重大专项课题 ( 2010ZX05034 -001) ,国家重大基础研究计划课题 ( 2009CB219604) ,国家自然科学基金项目 ( 40972107) ,中石油创新基金资助 ( 2010D -5006 -0101) 。

第一作者: 何灵芳,硕士研究生,石油与天然气工程专业,主要从事煤层气勘探与开发研究。

Email: bqgcan@ 126. com; Tel: 010 - 82320892

Application of Wave Impedance Inversion on Porosity and Permeability Characteristics in Fanzhuang-Zhengzhuang Block

( HE Lingfang Liu Dameng YAO Yanbin LI Peng ZHANG Bairen)

( School of Energy Resources,China University of Geosciences,Beijing 100083,china)

Abstract: According to geological-geophysical theories,the existence of pore-fracture belt in coal seam can cause the changes in speed or ( and) density of seismic wave. Thus,the wave impedance data cube largely re- flects the characteristics of coal reservoir porosity and permeability. In the paper,the constrained sparse spike in- version ( CSSI) was used to study porosity and permeability characteristics of No. 3 coal seam in Fanzhuang- Zhengzhuang block. The No. 3 coal porosity in the study area is small ( ranging from 1% to 7% ) and mainly con- trolled by the coal metamorphism grade. The averaging permeability value of coals is 0. 12 mD in Zhengzhuang block and is relatively higher in Fanzhuang ( 0. 49 mD) . The coal permeability in the study area is intensely het- erogeneous,and is mainly influenced by the pore development and burial depth etc.

Keywords: Fanzhuang-Zhengzhaung; wave impedance inversion; coal reservoir; porosity; permeability

1 前言

煤储层既是生气层又是储气层,因而煤的储气性能在煤层气评价中起着至关重要的作用(胡宝林等,2003)。孔隙、裂隙性质直接受控于自身的物质组成和结构特征,是煤层气的储存和渗流空间,煤储层孔渗发育好坏直接影响煤层气开采效果,因此煤层气储层孔隙度、渗透率的研究有着重大意义。

沁水盆地是我国典型的高煤阶含煤盆地,在沁水盆地南部发现了沁水高煤阶煤层气田,虽然煤层气资源丰富,但储层非均质性强,储层物性差异大。赵贤正等(2011)研究发现沁水南部高煤级煤储层含气性、渗透率在水平空间展布及垂向尺度分布上均具有明显的差异。Yao等(2008;2009)将煤基质孔隙可分为吸附孔和渗流孔,认为吸附孔的非均质性对煤吸附甲烷具有显着影响,而渗流孔的非均质性能显着影响煤的渗透性。前人都是通过压汞实验和低温氮吸附等实验对煤样进行分析,从而研究煤储层的孔渗特征(唐书恒等,2008;赵兴龙等,2010),但是由于煤储层的强非均质性,实验的研究结果对于全区的孔渗特征预测有一定的局限性。因此,笔者运用地震资料进行波阻抗反演对樊庄郑庄区块的孔渗性进行预测。

近年来,地震技术在储层研究中应用较多,但是由于带限地震子波的干涉效应以及地震剖面无法提供地层的岩性特征和物性特征,地震资料解释面临困难,为了克服上述困难,需要利用地震资料反演技术。崔若飞等(2008)指出波阻抗反演技术是岩性地震勘探的重要手段之一,它能把具有高纵向分辨率的已知测井资料与连续观测的地震资料联系起来,实行优势互补,大大提高地震资料的纵、横向分辨率和对地下地质情况的勘探研究程度。张永升(2000)认为以波阻抗为基础进行的油藏参数估计(如孔隙度、渗透率等)比用地震振幅方法得到的更可靠、更准确。因此,基于波阻抗反演的煤储层孔渗特征研究是可行的。

2 波阻抗反演技术

2.1 波阻抗反演原理

裂隙的发育也会对煤层的体积密度和速度造成影响,含气裂隙使得体积密度和层速度降低,而充填裂隙使得体积密度和层速度增加。煤层波阻抗的变化程度(即波阻抗梯度)可以反映煤储层的裂隙发育程度,从而反映出煤储层的渗透性。因此,沿煤层提取的煤层波阻抗梯度数据可以反映煤层含气裂隙发育情况及渗透性。

稀疏脉冲反演建立在一个趋势约束的脉冲反算法上,其基本出发点是地下的强反射系数界面不是连续分布的而是稀疏分布的。约束稀疏脉冲反演的主要目的是利用约束井资料及地震反射系数建立声波阻抗数据体(王权锋等,2008)。稀疏脉冲反演认为地震反射系数是由一系列大的反射系数叠加在高斯分布的小反射系数的背景上构成的,大的反射系数相当于不整合界面或主要的岩性界面。它的目的是寻找一个使目标函数最小的脉冲数目,然后得到波阻抗数据。

2.2 波阻抗反演步骤

2.2.1 初始波阻抗模型

初始波阻抗模型是测井约束反演的基础,为了减少其最终结果的多解性,提高研究成果的可靠性,建立尽可能接近实际地质条件的波阻抗模型是关键。测井资料在纵向上详细揭示了岩层的波阻抗细节,地震记录则连续记录了波阻抗的横向变化,二者的结合,为精确地建立空间波阻抗模型提供了必要的条件。建立波阻抗模型的过程实际上是将横向上连续变化的地震界面信息与高分辨率测井信息相结合的过程。地震层位是建模的基础,可以根据测井曲线标定的结果,在地震剖面上自动或手动拾取目的层位。首先通过井旁地震道与合成记录的相关性对测井曲线进行纵向的拉伸和压缩,当相关系数达到一定的标准时,就可以获得井的初始波阻抗。然后在地震层位和地质模式的约束下,选取适当的插值方法,对井的初始波阻抗进行内插和外推,建立初始波阻抗模型。

2.2.2 绝对波阻抗反演

经过前期大量的准备工作,处理获得合理的时深关系曲线,运用校正过的测井数据及精细的解释层位,建立地质框架模型,通过调整模型与相对波阻抗高低频分量,使模型数据体与相对波阻抗数据体进行叠加,得到最终的绝对阻抗体。

反演处理的过程是不断修正完善的过程,当反演出一次结果后,处理、解释人员就紧密结合在一起,根据掌握的地质、测井、生产等资料对反演效果进行仔细的对比分析,反复循环处理,直到获得符合本区地质储层变化规律的波阻抗剖面为止。

3 波阻抗反演技术应用实例

3.1 区域地质概况

本项目研究区域位于沁水盆地的南部(简称为沁南),主要分布在屯留—安泽一线以南地区,西起寺头断层,东、南以煤层露头为界,包括樊庄和郑庄两个区域。构造上,研究区位于沁水盆地复向斜南部的翘起端。区内主要断裂为寺头断层,自南向北,走向由近NE向转为近SN向,倾向NWNWW,倾角70°,断距最大350m左右,性质为正断层,受区域构造应力的作用,该断层具有张扭性特征,断裂两侧伴有羽状张性小断裂。全区断层数量较少,规模小。只有寺头断裂横穿整个区域,其余均为小型的正断裂。与郑庄相比,樊庄小断层较发育(图1)。研究区内沁水盆地沉积地层有长城系下部、寒武系、奥陶系中统、石炭系中上统、二叠系、三叠系和新近系地层,含煤层系主要位于上石炭统的太原组和下二叠统的山西组,共含煤6~11层,其中太原组主要发育8#、9#和15#煤层,山西组主要为2#和3#煤层,本次研究的目标层位为3#煤层。

3.2 波阻抗反演结果

3.2.1 孔隙度

孔隙度是煤储层物性的重要参数,研究区探井显示3#煤储层孔隙度最低为3%,最高为6.49%,一般在5%以下。在波阻抗反演模型的基础上,将反演波阻抗数据体与探井上的孔隙度数据做交汇图进行相关性分析,可以得到波阻抗与孔隙度的对应关系(表1)。

通过以上方法得到的孔隙度与波阻抗的对应关系,结合其他没有探井资料的测线上的波阻抗数据,可以得到每个测线的孔隙度,最后通过插值法得到整个区域的孔隙度的平面图(图2)。

3.2.2 渗透率

试井显示沁南地区3#煤层的渗透率,大多分布在0.5~3.0mD之间,其次在0.1~0.5mD和3.0~10.0mD之间,表明沁水盆地南部煤层具有相对较好的渗透性。

图1 樊庄郑庄区域地质图

表1 波阻抗和孔隙度转换关系数据表

本次研究同样根据波阻抗数据,制作交汇图显示其与渗透率的相互关系,并得到波阻抗与渗透率的转换关系(表2)。最终通过插值法运用到全区,预测全区的渗透率分布情况。

表2 波阻抗和渗透率转换关系数据表

图2 3#煤层波阻抗预测孔隙度平面图

4 孔渗发育主控因素分析

4.1 孔隙度

依据波阻抗反演预测结果与实测结果相结合,做出沁南郑庄樊庄区块煤层孔隙度图(图4)。图中可以看出研究区沁南孔隙度相对较小,分布范围1%~7%。刘大锰等(刘大锰等,2010)统计发现,华北晚古生代煤的孔隙发育主要与煤的变质程度有关。随着煤的镜质组平均随机反射率(Ro,r)的增高,煤的氦测孔隙度呈高—低—高的变化规律。分析全区的预测结果发现,孔隙度大于3.75%的区域约占全区面积的20%,孔隙度低于2.5%的区域约占全区面积的35%。

4.2 渗透率

郑庄3#煤层渗透率普遍较低(图3),煤层渗透率平均约为0.12mD,樊庄区块的煤层渗透率稍高,平均为0.49mD,即使在同一地区,煤层渗透率差别也比较大,郑庄区块,最大渗透率为2.96mD,最小为0.01mD;樊庄区块最大为2.00mD,最小为0.02mD。

裂隙是煤层气运移的通道,是煤层渗透性的主要影响因素。据Palmer等(1998)的研究,煤储层渗透率是孔隙度的三次幂的函数,孔隙度的大小对煤储层的渗透性意义重大。对比图2和图3可以看出,孔隙度发育良好的区域对应的渗透率也比较大,因此,研究区渗透率受孔隙度影响很大。

煤体结构与煤层的渗透性密切相关,一般认为,原生结构煤和碎裂煤是煤层气开发比较理想的煤体结构类型;而碎粒煤和糜棱煤由于煤体破碎,裂隙形态破坏,煤层渗透性差,而被视为非渗透性煤层。寺头断层周边地区由于断层使得煤层破裂,渗透率较其他地区更低(图3)。

图3 3#煤层波阻抗预测渗透率平面图

图4 郑庄樊庄区块煤层孔隙度

煤层埋藏深度对渗透率的制约机理是应力问题。随着煤层埋藏深度的增大,煤层所承受的地应力增大,地应力增大会导致煤层裂隙闭合,使得煤层渗透率降低。因此煤层渗透率具有随埋藏深度增大而逐渐减小的趋势。郑庄樊庄区块煤层埋深由东向西逐渐增加,郑庄区块3#煤层可达1200m以上(图5)。但从郑庄樊庄区块3#煤层的实际情况来看,郑庄的渗透率要普遍好于樊庄,可能的原因是郑庄区块后期的断裂活动。断层等构造的发育使得煤层的物性发生了较大改变。

图5 郑庄樊庄区块煤层埋深图

煤储层不仅受上覆岩层的压力作用,而且还受水平地应力的作用。垂向地应力对储层压力的影响主要是由煤层上覆岩层厚度的增加引起的。而在水平方向上,煤储层处在区域性的构造应力场中,受水平构造应力的作用,因此,水平主压应力越大,储层压力也就越高。同时,煤层渗透率是一种应力敏感性储层参数,注入/压降试井测试以及研究表明,煤层渗透率与地应力呈负相关关系。由于煤层是一种典型的双重介质、双孔隙度的储层,裂隙孔隙度是决定煤层渗透性的关键因素,地应力增大带来的直接后果就是煤层裂隙宽度变小甚至闭合,从而降低煤层的渗透性;另一方面,煤层本身塑性较强,地应力增大使煤体被压缩,导致基质压缩,基质渗透率降低。煤层地应力自研究区四周向内部增大,其变化趋势与煤层埋深等值线一致。在研究区东南部煤层埋藏较浅的地区,地应力也普遍较低,多在10MPa以下,在西部及北部,煤层埋藏深,地应力高,多超过10MPa。郑庄区块煤层地应力要大于樊庄区块(图6),这也合理的解释了郑庄渗透率高于樊庄的原因。

5 结论

沁南郑庄樊庄区块3#煤层孔隙度相对较小,分布范围1%~7%。煤的孔隙度发育主要与变质程度有关,一般肥煤和焦煤的孔隙度最低,瘦煤以上有所增高。构造发育会影响煤的孔隙度发育。

沁南郑庄樊庄区块3#煤层渗透率较低,并且受到多种因素的影响。郑庄区块渗透率平均值为0.12mD,而樊庄区块渗透率均值则为0.49mD。渗透率具有较高非均质性,即使在同一地区,渗透率差异也很大。影响渗透率的主控因素以孔隙度发育程度最为显着,其他因素如埋深,地应力以及媒体结构对渗透率也有一定的影响。

波阻抗反演在研究区内的应用取得的较好的成果,说明在勘探程度比较低的地区,约束稀疏脉冲反演技术能较好的将测井、地震资料相结合,较准确的预测煤储层的孔渗特征。

图6 3#煤层地应力等值线图

参 考 文 献

崔若飞,孙学凯,崔大尉 . 2008. 地震反演—煤田地震勘探的新进展 . 中国煤炭地质,20 ( 6) ,49 ~52

胡宝林,车遥,杨起等 . 2003. 吐哈盆地煤储层物性特征研究及煤层气资源前景 . 煤炭科学技术,31 ( 4) ,50 ~ 53

刘大锰,姚艳斌,蔡益栋等. 2010. 华北石炭—二叠系煤的孔渗特征及主控因素. 现代地质,24 ( 6) ,1198 ~1203

唐书恒,蔡超,朱宝存等 . 2008. 煤变质程度对煤储层物性的控制作用 . 天然气工业,28 ( 12) ,30 ~33

王权锋,郭科 . 2008. 约束稀疏脉冲反演在储层预测中的应用 . 测井技术,32 ( 1) ,33 ~37

张永升 . 2000. 新疆塔里木盆地沙雅隆起兰尕地区三维地震 . 勘探成果报告

赵贤正,桑树勋,张建国等 . 2011. 沁南煤层气开发区块煤储层特征分析及意义 . 中国煤层气,8 ( 2) ,3 ~7

赵兴龙,汤达祯,许浩等 . 2010. 煤变质作用对煤储层孔隙系统发育的影响 . 煤炭学报,35 ( 9) ,1506 ~1511

Palmer I. ,Mansoori J. 1998. How permeability depends on stress and pore pressure in coalbeds: a new model. SPE Reser- voir Evaluation & Engineering,539 ~ 544

Yao Y B,Liu D M,Tang D Z,et al. 2008. Fractal characterization of adsorption-pores of coals from North China: An in- vestigation on CH4adsorption capacity of coals. International Journal of CoalGeology,73,27 ~ 42

Yao Y B,Liu D M,Tang D Z,et al. 2009. Fractal characterization of seepage-pores of coals from China: an investigation on permeability of coals. Computer&Geosciences,35,1159 ~ 1166

⑺ 岩石会改变形状吗

岩石不但会改变形状,还会改变性质,这要看作用的方式,比如,岩浆侵入,区域性的变质,会改变它的形态和性质。还有地壳运动,挤压、拉伸,破裂、充填等都会造成岩石变形。这是地质作用形成的,
如果是人工的,我们处处都会接触到,就不必多言了。

阅读全文

与基质压缩相关的资料

热点内容
批处理编译qt 浏览:65
铁友app怎么查询机票订单 浏览:197
myeclipselinux破解版 浏览:417
批处理命令语法不正确 浏览:889
pdf合并成一个pdf在线 浏览:383
柱加密区构造要求 浏览:514
地板木龙骨标准跟加密区别 浏览:150
解压放松的好地方河南 浏览:965
搜狗怎么移动到文件夹 浏览:617
文件自动选择到文件夹 浏览:794
赠送的app怎么在ipad下载 浏览:508
颈椎解压后神经恢复 浏览:849
怎么看app订阅扣费 浏览:314
linux系统的负载均衡 浏览:419
遇到挫折解压视频 浏览:778
什么指令看服务器运行负载 浏览:84
因硕智能门锁卡片是加密的么 浏览:336
为什么会服务器不可用 浏览:290
wow宏命令设置 浏览:264
解压神器一张纸折叠魔术球 浏览:23