煤儲層物性控制機理及有利儲層預測方法

前言

　　國家973計劃煤層氣項目，將出版《煤層氣成藏機制及經(jīng)濟開采基礎研究叢書》（共11卷），內(nèi)容包括煤層氣基礎研究現(xiàn)狀、煤層氣的生成與儲集、煤層氣成藏機制及富集規(guī)律、中國煤層氣資源潛力、煤層氣地震勘探技術、煤層氣經(jīng)濟高效開采方法等諸多方面的基礎理論及應用基礎問題，涵蓋面相當廣泛，是一項很有意義的系統(tǒng)科學工程。項目首席科學家讓我為該套叢書作序，欣然應命，特寫以下文字，以示支持和祝賀。　　煤層氣是一種重要的非常規(guī)天然氣資源。美國在20世紀80年代實現(xiàn)了對煤層氣的商業(yè)性開發(fā)利用，建立起具有相當規(guī)模的煤層氣產(chǎn)業(yè)。中國是個煤炭資源大國，煤層氣資源也相當豐富。據(jù)最新預測結(jié)果，全國煤田埋深2000m以淺范圍內(nèi)，擁有的煤層氣資源量為31×1012m3（褐煤未包括在內(nèi)），與我國陸上常規(guī)天然氣資源量大致相當；若將褐煤中的煤層氣也計算在內(nèi)，數(shù)量則更加可觀。從我國化石能源資源的稟賦條件和經(jīng)濟社會發(fā)展需求來看，煤層氣是繼煤炭、石油、天然氣之后我國在新世紀最現(xiàn)實的接替能源；同時開發(fā)利用煤層氣在解除煤礦瓦斯災害隱患、保護大氣環(huán)境方面也具有十分重要的作用。

內(nèi)容概要

　　《煤儲層物性控制機理及有利儲層預測方法》是對國家973計劃項目“中國煤層氣成藏機制及經(jīng)濟開采基礎研究”所屬課題“煤儲層物性控制機理及有利儲層預測方法”研究成果的總結(jié)。書中重點歸納介紹了該課題研究成果：①以煤儲層孔裂隙系統(tǒng)為基本表征內(nèi)容，構建了煤儲層孔隙系統(tǒng)數(shù)值化模型，揭示了煤儲層中大裂隙系統(tǒng)的發(fā)育規(guī)律和成因。②從煤儲層發(fā)育的沉積環(huán)境（煤相）、成巖演化、煤化作用、構造應變控制作用等多層次多方面探討了煤儲層成因，為有利煤儲層分布預測提供了思路和方法。③提煉了煤儲層物性評價指標體系，建立了煤儲層物性綜合評價模型，力圖推進煤儲層描述的系統(tǒng)化、規(guī)范化、數(shù)值化，在此基礎上，通過煤儲層特別是高煤級煤儲層的發(fā)育特征研究和典型盆地剖析，總結(jié)了有利煤儲層區(qū)域分布規(guī)律。　　《煤儲層物性控制機理及有利儲層預測方法》適合于煤層氣研究人員和相關專業(yè)人員閱讀，也可作為大專院校相姜專業(yè)的教學參考書。

書籍目錄

序一序二前言第一章 概述一、煤儲層孔滲性及有利儲層表征（一）煤儲層微觀孔裂隙系統(tǒng)（二）煤儲層大裂隙系統(tǒng)（三）煤儲層物性地質(zhì)模型分析二、有利儲層控制因素與成因機理（一）沉積環(huán)境一煤相控制作用（二）煤化作用過程煤儲層物性變化（三）煤儲層構造應力應變響應（四）煤儲層物性發(fā)展及其地質(zhì)因素耦合三、儲層評價體系與有利儲層預測第二章 煤儲層微觀孔裂隙系統(tǒng)一、煤儲層微觀孔裂隙系統(tǒng)的表征（一）煤儲層孔隙系統(tǒng)（二）煤儲層微裂隙系統(tǒng)二、沁水盆地高煤階煤儲層孔裂隙系統(tǒng)（一）孔隙系統(tǒng)發(fā)育特征（二）煤儲層微裂隙發(fā)育特征三、鄂爾多斯盆地東緣煤儲層孔裂隙系統(tǒng)（一）孔隙系統(tǒng)發(fā)育特征（二）煤儲層微裂隙發(fā)育特征第三章 晉城無煙煤儲層大裂隙系統(tǒng)一、研究區(qū)煤層氣地質(zhì)特征（一）地質(zhì)概況（二）煤層氣地質(zhì)與開發(fā)二、煤儲層大裂隙系統(tǒng)發(fā)育特征（一）3號煤儲層巖石物理特征（二）3號煤儲層節(jié)理系統(tǒng)的發(fā)育特征（三）3號煤儲層的內(nèi)生裂隙系統(tǒng)發(fā)育特征（四）3號煤儲層大裂隙系統(tǒng)的方向性和非均一性三、煤儲層大裂隙系統(tǒng)發(fā)育的關鍵影響因素（一）煤層結(jié)構和煤層頂?shù)装宓挠绊懀ǘ┟簬r類型和礦物質(zhì)的影響（三）斷層、褶皺構造的影響四、大裂隙系統(tǒng)成因模式五、煤儲層大裂隙系統(tǒng)對煤層氣產(chǎn)出的影響（一）煤儲層大裂隙系統(tǒng)對成藏的控制（二）煤儲層大裂隙系統(tǒng)與煤層瓦斯突出與抽放第四章 煤儲層物性地質(zhì)模型分析一、煤儲層聚類分析（一）理論模型（二）沁水盆地煤儲層聚類特征（三）鄂爾多斯盆地煤儲層聚類特征二、煤儲層分形表征（一）分形模型及其意義（二）沁水盆地煤儲層分形特征（三）鄂爾多斯盆地東緣煤儲層分形特征三、儲層孔隙系統(tǒng)的物性貢獻分析（一）煤儲層孔隙結(jié)構與儲集性關系（二）煤儲層孔隙結(jié)構與滲透性關系四、煤儲層非均質(zhì)性模型（一）分析方法（二）沁水盆地煤儲層物性非均質(zhì)性（三）鄂爾多斯盆地東緣煤儲層物性非均質(zhì)性第五章 沉積環(huán)境一煤相控制作用一、有利煤儲層沉積環(huán)境（一）地質(zhì)背景（二）沉積環(huán)境對優(yōu)質(zhì)煤儲層的控制作用二、海平面變化對有利煤儲層的控制作用（一）海平面變化特征（二）海平面升降對煤儲層厚度和分布的控制作用（三）海平面升降對煤儲層物性的控制作用三、煤相控制作用（一）煤相及其標志（二）煤巖顯微組分與煤儲層儲集物性的關系（三）煤相對煤儲層物性的控制作用第六章 煤化作用過程煤儲層物性變化一、煤儲層成巖改造作用二、煤化作用過程煤儲層孔滲性變化（一）煤變質(zhì)程度與煤孔隙度的關系（二）煤變質(zhì)程度與煤孔徑分布的關系（三）煤變質(zhì)程度與煤的孔比表面積的關系（四）煤變質(zhì)程度與煤中割理發(fā)育程度及煤層滲透性關系三、有利煤儲層物性發(fā)展及其地質(zhì)因素耦合分析（一）主要影響因素之間的耦合關系（二）裂隙系統(tǒng)對煤儲層滲透性的影響（三）地應力對滲透率的影響（四）埋藏史對煤儲層滲透性的影響（五）受熱史及成熟度史對煤儲層滲透性的影響第七章 構造應力應變作用機制一、煤巖應力應變實驗研究二、中高變質(zhì)煤儲層中高溫變形機制（一）沁水盆地構造與破裂構造（二）天然煤的組成與結(jié)構（三）煤巖宏觀力學表現(xiàn)（四）微觀與亞微結(jié)構（五）煤巖脆～韌性轉(zhuǎn)變變形特征及其控制因素（六）煤巖變形與煤孔隙發(fā)育三、中低變質(zhì)煤儲層中低溫變形機制（一）鄂爾多斯盆地東緣煤變形的區(qū)域地質(zhì)背景（二）低溫煤巖強度、變化規(guī)律與控制因素（三）煤巖變形的微觀表現(xiàn)與變形機制四、煤儲層物性的應力應變響應（一）沁水盆地煤巖實驗變形與其煤巖組成、儲層物性的關系（二）鄂爾多斯盆地煤巖實驗變形與其煤巖組成、儲層物性的關系（三）煤層氣有利儲層形成的基本力學特征（四）煤巖破裂控制因素與煤儲層物性關系第八章 有利煤儲層主控因素一、沁水盆地煤儲層差異發(fā)育的主控因素（一）控制作用主因子分析（二）煤儲層差異發(fā)育的主控因素二、鄂爾多斯盆地東緣煤儲層差異發(fā)育的主控因素（一）煤變質(zhì)控制作用（二）沉積環(huán)境對儲層物性的控制作用第九章 煤儲層評價方法與指標體系一、煤儲層評價理論基礎（一）煤儲層評價參數(shù)（二）評價方法及數(shù)學模型二、指標體系與評價標準（一）主要參數(shù)獲取（二）煤儲層綜合評價因素隸屬度第十章 有利煤儲層分布預測一、沁水盆地有利煤儲層分布預測（一）單因素評價及結(jié)果輸出（二）有利煤儲層分布二、鄂爾多斯盆地東緣有利煤儲層分布預測（一）單因素評價及結(jié)果輸出（二）有利煤儲層分布參考文獻

章節(jié)摘錄

　　有關煤層氣儲層物性及其地質(zhì)控制因素一直是煤層氣勘探開發(fā)的熱點研究領域之一。煤儲層物性受到煤的物質(zhì)組成、煤沉積環(huán)境、煤變質(zhì)作用類型及程度、構造應力場等多種因素的制約。Law（1993）認為割理頻率與煤階存在函數(shù)關系，割理頻率從褐煤到中等揮發(fā)分煙煤隨煤階升高而增大，然后到無煙煤時隨煤階上升而下降。張勝利（1995），張勝利、李寶芳（1996）研究認為，中等變質(zhì)的光亮煤和半亮煤中割理最發(fā)育，這些煤層分布區(qū)是煤層氣勘探開發(fā)的優(yōu)選靶區(qū)。寧正偉、陳霞（1996）經(jīng)過研究也發(fā)現(xiàn)，中等變質(zhì)程度的煤層內(nèi)生裂隙最為發(fā)育，提高了煤的滲透性和基質(zhì)孔隙連通性，煤儲層物性條件好，在勘探開發(fā)過程中易降壓，有利于煤層氣的解吸、擴散和運移，是最有利于煤層氣開發(fā)的煤級。畢建軍等（2001）通過研究認為，割理的密度主要取決于煤級，一般在鏡質(zhì)組反射率（R）為1.3％左右時割理密度最大；割理在高煤級階段發(fā)生閉合主要是次生顯微組分的充填和膠合作用所致。楊起、湯達禎（2000）認為，華北石炭一二疊紀煤儲層由于經(jīng)受燕山期持續(xù)1億多年之久的多期多幕巖漿侵入，在快速增溫的高溫作用下，煤的變質(zhì)程度增高，煤層也必然再次產(chǎn)氣。這種“疊加生烴”作用不僅氣量大且成烴速度快，疊加成烴的同時形成大量的“熱解氣孔”，其孔徑遠大于深成變質(zhì)作用下的氣孔孔徑，從而大大改善了煤儲層的滲透性。王生維等（2003）認為，煤儲層的孔、裂隙特征主要取決于煤巖成分和煤級。煤巖的有機顯微組分和其中的礦物質(zhì)均受控于煤相，可以通過系統(tǒng)的煤相分析，認識煤儲層中煤巖成分、結(jié)構、層序等的空間展布特征，為科學預測煤儲層的滲透率奠定基礎。張建博等（2000）研究發(fā)現(xiàn)，沁水盆地下二疊統(tǒng)山西組主煤儲層試井滲透率與現(xiàn)代構造應力場最大主應力差之間存在指數(shù)正相關關系，最大主應力差越高，越表明其具備形成煤儲層裂隙拉張的構造應力條件。構造應力控制煤儲層滲透率高低的實質(zhì)，是通過對天然裂隙開合程度的控制而施加影響。秦勇等（2006）研究認為，地質(zhì)構造是決定煤層氣地質(zhì)條件和開采條件的根本性因素?！　　?/pre>








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