煤儲(chǔ)層物性控制機(jī)理及有利儲(chǔ)層預(yù)測(cè)方法

前言

　　國(guó)家973計(jì)劃煤層氣項(xiàng)目，將出版《煤層氣成藏機(jī)制及經(jīng)濟(jì)開(kāi)采基礎(chǔ)研究叢書(shū)》（共11卷），內(nèi)容包括煤層氣基礎(chǔ)研究現(xiàn)狀、煤層氣的生成與儲(chǔ)集、煤層氣成藏機(jī)制及富集規(guī)律、中國(guó)煤層氣資源潛力、煤層氣地震勘探技術(shù)、煤層氣經(jīng)濟(jì)高效開(kāi)采方法等諸多方面的基礎(chǔ)理論及應(yīng)用基礎(chǔ)問(wèn)題，涵蓋面相當(dāng)廣泛，是一項(xiàng)很有意義的系統(tǒng)科學(xué)工程。項(xiàng)目首席科學(xué)家讓我為該套叢書(shū)作序，欣然應(yīng)命，特寫(xiě)以下文字，以示支持和祝賀?！　∶簩託馐且环N重要的非常規(guī)天然氣資源。美國(guó)在20世紀(jì)80年代實(shí)現(xiàn)了對(duì)煤層氣的商業(yè)性開(kāi)發(fā)利用，建立起具有相當(dāng)規(guī)模的煤層氣產(chǎn)業(yè)。中國(guó)是個(gè)煤炭資源大國(guó)，煤層氣資源也相當(dāng)豐富。據(jù)最新預(yù)測(cè)結(jié)果，全國(guó)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(guó)陸上常規(guī)天然氣資源量大致相當(dāng)；若將褐煤中的煤層氣也計(jì)算在內(nèi)，數(shù)量則更加可觀。從我國(guó)化石能源資源的稟賦條件和經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展需求來(lái)看，煤層氣是繼煤炭、石油、天然氣之后我國(guó)在新世紀(jì)最現(xiàn)實(shí)的接替能源；同時(shí)開(kāi)發(fā)利用煤層氣在解除煤礦瓦斯災(zāi)害隱患、保護(hù)大氣環(huán)境方面也具有十分重要的作用。

內(nèi)容概要

　　《煤儲(chǔ)層物性控制機(jī)理及有利儲(chǔ)層預(yù)測(cè)方法》是對(duì)國(guó)家973計(jì)劃項(xiàng)目“中國(guó)煤層氣成藏機(jī)制及經(jīng)濟(jì)開(kāi)采基礎(chǔ)研究”所屬課題“煤儲(chǔ)層物性控制機(jī)理及有利儲(chǔ)層預(yù)測(cè)方法”研究成果的總結(jié)。書(shū)中重點(diǎn)歸納介紹了該課題研究成果：①以煤儲(chǔ)層孔裂隙系統(tǒng)為基本表征內(nèi)容，構(gòu)建了煤儲(chǔ)層孔隙系統(tǒng)數(shù)值化模型，揭示了煤儲(chǔ)層中大裂隙系統(tǒng)的發(fā)育規(guī)律和成因。②從煤儲(chǔ)層發(fā)育的沉積環(huán)境（煤相）、成巖演化、煤化作用、構(gòu)造應(yīng)變控制作用等多層次多方面探討了煤儲(chǔ)層成因，為有利煤儲(chǔ)層分布預(yù)測(cè)提供了思路和方法。③提煉了煤儲(chǔ)層物性評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，建立了煤儲(chǔ)層物性綜合評(píng)價(jià)模型，力圖推進(jìn)煤儲(chǔ)層描述的系統(tǒng)化、規(guī)范化、數(shù)值化，在此基礎(chǔ)上，通過(guò)煤儲(chǔ)層特別是高煤級(jí)煤儲(chǔ)層的發(fā)育特征研究和典型盆地剖析，總結(jié)了有利煤儲(chǔ)層區(qū)域分布規(guī)律。　　《煤儲(chǔ)層物性控制機(jī)理及有利儲(chǔ)層預(yù)測(cè)方法》適合于煤層氣研究人員和相關(guān)專(zhuān)業(yè)人員閱讀，也可作為大專(zhuān)院校相姜專(zhuān)業(yè)的教學(xué)參考書(shū)。

書(shū)籍目錄

序一序二前言第一章 概述一、煤儲(chǔ)層孔滲性及有利儲(chǔ)層表征（一）煤儲(chǔ)層微觀孔裂隙系統(tǒng)（二）煤儲(chǔ)層大裂隙系統(tǒng)（三）煤儲(chǔ)層物性地質(zhì)模型分析二、有利儲(chǔ)層控制因素與成因機(jī)理（一）沉積環(huán)境一煤相控制作用（二）煤化作用過(guò)程煤儲(chǔ)層物性變化（三）煤儲(chǔ)層構(gòu)造應(yīng)力應(yīng)變響應(yīng)（四）煤儲(chǔ)層物性發(fā)展及其地質(zhì)因素耦合三、儲(chǔ)層評(píng)價(jià)體系與有利儲(chǔ)層預(yù)測(cè)第二章 煤儲(chǔ)層微觀孔裂隙系統(tǒng)一、煤儲(chǔ)層微觀孔裂隙系統(tǒng)的表征（一）煤儲(chǔ)層孔隙系統(tǒng)（二）煤儲(chǔ)層微裂隙系統(tǒng)二、沁水盆地高煤階煤儲(chǔ)層孔裂隙系統(tǒng)（一）孔隙系統(tǒng)發(fā)育特征（二）煤儲(chǔ)層微裂隙發(fā)育特征三、鄂爾多斯盆地東緣煤儲(chǔ)層孔裂隙系統(tǒng)（一）孔隙系統(tǒng)發(fā)育特征（二）煤儲(chǔ)層微裂隙發(fā)育特征第三章 晉城無(wú)煙煤儲(chǔ)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(kāi)發(fā)二、煤儲(chǔ)層大裂隙系統(tǒng)發(fā)育特征（一）3號(hào)煤儲(chǔ)層巖石物理特征（二）3號(hào)煤儲(chǔ)層節(jié)理系統(tǒng)的發(fā)育特征（三）3號(hào)煤儲(chǔ)層的內(nèi)生裂隙系統(tǒng)發(fā)育特征（四）3號(hào)煤儲(chǔ)層大裂隙系統(tǒng)的方向性和非均一性三、煤儲(chǔ)層大裂隙系統(tǒng)發(fā)育的關(guān)鍵影響因素（一）煤層結(jié)構(gòu)和煤層頂?shù)装宓挠绊懀ǘ┟簬r類(lèi)型和礦物質(zhì)的影響（三）斷層、褶皺構(gòu)造的影響四、大裂隙系統(tǒng)成因模式五、煤儲(chǔ)層大裂隙系統(tǒng)對(duì)煤層氣產(chǎn)出的影響（一）煤儲(chǔ)層大裂隙系統(tǒng)對(duì)成藏的控制（二）煤儲(chǔ)層大裂隙系統(tǒng)與煤層瓦斯突出與抽放第四章 煤儲(chǔ)層物性地質(zhì)模型分析一、煤儲(chǔ)層聚類(lèi)分析（一）理論模型（二）沁水盆地煤儲(chǔ)層聚類(lèi)特征（三）鄂爾多斯盆地煤儲(chǔ)層聚類(lèi)特征二、煤儲(chǔ)層分形表征（一）分形模型及其意義（二）沁水盆地煤儲(chǔ)層分形特征（三）鄂爾多斯盆地東緣煤儲(chǔ)層分形特征三、儲(chǔ)層孔隙系統(tǒng)的物性貢獻(xiàn)分析（一）煤儲(chǔ)層孔隙結(jié)構(gòu)與儲(chǔ)集性關(guān)系（二）煤儲(chǔ)層孔隙結(jié)構(gòu)與滲透性關(guān)系四、煤儲(chǔ)層非均質(zhì)性模型（一）分析方法（二）沁水盆地煤儲(chǔ)層物性非均質(zhì)性（三）鄂爾多斯盆地東緣煤儲(chǔ)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(chǔ)層沉積環(huán)境（一）地質(zhì)背景（二）沉積環(huán)境對(duì)優(yōu)質(zhì)煤儲(chǔ)層的控制作用二、海平面變化對(duì)有利煤儲(chǔ)層的控制作用（一）海平面變化特征（二）海平面升降對(duì)煤儲(chǔ)層厚度和分布的控制作用（三）海平面升降對(duì)煤儲(chǔ)層物性的控制作用三、煤相控制作用（一）煤相及其標(biāo)志（二）煤巖顯微組分與煤儲(chǔ)層儲(chǔ)集物性的關(guān)系（三）煤相對(duì)煤儲(chǔ)層物性的控制作用第六章 煤化作用過(guò)程煤儲(chǔ)層物性變化一、煤儲(chǔ)層成巖改造作用二、煤化作用過(guò)程煤儲(chǔ)層孔滲性變化（一）煤變質(zhì)程度與煤孔隙度的關(guān)系（二）煤變質(zhì)程度與煤孔徑分布的關(guān)系（三）煤變質(zhì)程度與煤的孔比表面積的關(guān)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(guān)系三、有利煤儲(chǔ)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(guān)系（二）裂隙系統(tǒng)對(duì)煤儲(chǔ)層滲透性的影響（三）地應(yīng)力對(duì)滲透率的影響（四）埋藏史對(duì)煤儲(chǔ)層滲透性的影響（五）受熱史及成熟度史對(duì)煤儲(chǔ)層滲透性的影響第七章 構(gòu)造應(yīng)力應(yīng)變作用機(jī)制一、煤巖應(yīng)力應(yīng)變實(shí)驗(yàn)研究二、中高變質(zhì)煤儲(chǔ)層中高溫變形機(jī)制（一）沁水盆地構(gòu)造與破裂構(gòu)造（二）天然煤的組成與結(jié)構(gòu)（三）煤巖宏觀力學(xué)表現(xiàn)（四）微觀與亞微結(jié)構(gòu)（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(chǔ)層中低溫變形機(jī)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(qiáng)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(jī)制四、煤儲(chǔ)層物性的應(yīng)力應(yīng)變響應(yīng)（一）沁水盆地煤巖實(shí)驗(yàn)變形與其煤巖組成、儲(chǔ)層物性的關(guān)系（二）鄂爾多斯盆地煤巖實(shí)驗(yàn)變形與其煤巖組成、儲(chǔ)層物性的關(guān)系（三）煤層氣有利儲(chǔ)層形成的基本力學(xué)特征（四）煤巖破裂控制因素與煤儲(chǔ)層物性關(guān)系第八章 有利煤儲(chǔ)層主控因素一、沁水盆地煤儲(chǔ)層差異發(fā)育的主控因素（一）控制作用主因子分析（二）煤儲(chǔ)層差異發(fā)育的主控因素二、鄂爾多斯盆地東緣煤儲(chǔ)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(duì)儲(chǔ)層物性的控制作用第九章 煤儲(chǔ)層評(píng)價(jià)方法與指標(biāo)體系一、煤儲(chǔ)層評(píng)價(jià)理論基礎(chǔ)（一）煤儲(chǔ)層評(píng)價(jià)參數(shù)（二）評(píng)價(jià)方法及數(shù)學(xué)模型二、指標(biāo)體系與評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)（一）主要參數(shù)獲?。ǘ┟簝?chǔ)層綜合評(píng)價(jià)因素隸屬度第十章 有利煤儲(chǔ)層分布預(yù)測(cè)一、沁水盆地有利煤儲(chǔ)層分布預(yù)測(cè)（一）單因素評(píng)價(jià)及結(jié)果輸出（二）有利煤儲(chǔ)層分布二、鄂爾多斯盆地東緣有利煤儲(chǔ)層分布預(yù)測(cè)（一）單因素評(píng)價(jià)及結(jié)果輸出（二）有利煤儲(chǔ)層分布參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

　　有關(guān)煤層氣儲(chǔ)層物性及其地質(zhì)控制因素一直是煤層氣勘探開(kāi)發(fā)的熱點(diǎn)研究領(lǐng)域之一。煤儲(chǔ)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(lèi)型及程度、構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)等多種因素的制約。Law（1993）認(rèn)為割理頻率與煤階存在函數(shù)關(guān)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(wú)煙煤時(shí)隨煤階上升而下降。張勝利（1995），張勝利、李寶芳（1996）研究認(rèn)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(kāi)發(fā)的優(yōu)選靶區(qū)。寧正偉、陳霞（1996）經(jīng)過(guò)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(chǔ)層物性條件好，在勘探開(kāi)發(fā)過(guò)程中易降壓，有利于煤層氣的解吸、擴(kuò)散和運(yùn)移，是最有利于煤層氣開(kāi)發(fā)的煤級(jí)。畢建軍等（2001）通過(guò)研究認(rèn)為，割理的密度主要取決于煤級(jí)，一般在鏡質(zhì)組反射率（R）為1.3％左右時(shí)割理密度最大；割理在高煤級(jí)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(dá)禎（2000）認(rèn)為，華北石炭一二疊紀(jì)煤儲(chǔ)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(shí)形成大量的“熱解氣孔”，其孔徑遠(yuǎn)大于深成變質(zhì)作用下的氣孔孔徑，從而大大改善了煤儲(chǔ)層的滲透性。王生維等（2003）認(rèn)為，煤儲(chǔ)層的孔、裂隙特征主要取決于煤巖成分和煤級(jí)。煤巖的有機(jī)顯微組分和其中的礦物質(zhì)均受控于煤相，可以通過(guò)系統(tǒng)的煤相分析，認(rèn)識(shí)煤儲(chǔ)層中煤巖成分、結(jié)構(gòu)、層序等的空間展布特征，為科學(xué)預(yù)測(cè)煤儲(chǔ)層的滲透率奠定基礎(chǔ)。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(chǔ)層試井滲透率與現(xiàn)代構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)最大主應(yīng)力差之間存在指數(shù)正相關(guān)關(guān)系，最大主應(yīng)力差越高，越表明其具備形成煤儲(chǔ)層裂隙拉張的構(gòu)造應(yīng)力條件。構(gòu)造應(yīng)力控制煤儲(chǔ)層滲透率高低的實(shí)質(zhì)，是通過(guò)對(duì)天然裂隙開(kāi)合程度的控制而施加影響。秦勇等（2006）研究認(rèn)為，地質(zhì)構(gòu)造是決定煤層氣地質(zhì)條件和開(kāi)采條件的根本性因素?！　　?/pre>








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