煤储层三相介质与三元结构系统

《煤储层三相介质与三元结构系统》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在应用文档-天天文库。

1、第三章煤储层组成及孔裂隙结构特征成煤有机质在煤化作用的泥炭化、成岩、变质各个阶段均会产生大量的烃类物质，特别是气态烃，除部分逸散、运移到围岩外，还有一部分保存在煤层本身内，所以煤层又是储气层，简称为煤储层。煤储层在压力作用下具有两个方面的特征：1）具有容纳气体的能力；2）具有允许气体流动的能力。第一节煤储层的物质组成煤储层系由煤基质块（被裂隙切割的最小基质单元）、气、水（油）三相物质组成的三维地质体。其中气组分具有四种相态，即：游离气（气态）、吸附气（准液态）、吸收气（固溶体）；水溶态（溶解气）水（油）组分也有三种形态，即：裂隙、大孔隙中的自由水，显微裂隙、微孔隙和芳香层缺陷内的束缚水

2、，与煤中矿物质结合的化学水；煤基质块则由煤岩和矿物质组成。在一定的压力、温度、电、磁场中各相组分处于动平衡状态。一、煤储层中的固相介质煤的固相介质由煤中固相有机质质—煤岩组分和无机质—矿物构成。对煤固体骨架的几何性质，不同学科其描述方式有所不同。瓦斯工作者基于构造软煤的特点将煤体格架描述为球粒，煤层气工作者基于煤储层本身的特征，将其描述为被裂隙分割的基质块体。由于显微裂隙的存在，煤体骨架十分复杂，想用曲面方程来描述构成固体颗粒的几何形状几乎是不可能的。目前常用的宏观描述也只是平均描述，用煤岩组分、矿物质来描述其物质构成，用孔隙度，比表面积、比孔容等特征参数来反映孔、裂隙状态，用弹性模量

3、、泊松比等来描述其力学性质等。煤的固相介质不仅制约煤中孔、裂隙的发育程度，还影响到煤的吸附/解吸性、渗透性和力学特征等。肉眼观察可以分出不同的宏观煤岩成分和宏观煤岩类型（附录二）；在显微镜下，可进一步区分出各种显微组分和显微煤岩类型。（一）腐植煤的显微组成41在光学显微镜下能够识别出来的组成煤的基本单位，称为显微组分。研究煤的显微组成，可把煤磨制成薄片(厚度0.02mm左右)，在光学显微镜下，用透射光进行观测。不同的显微组分，其颜色不同，有红色、黄色、棕色、黑色等，结构、形态也不同。但煤薄片的研究仅限于低中煤化程度的煤，中、高煤化程度的煤因其逐渐不透明而不利于研究。把煤磨成煤砖光片，或

4、把煤粒粘结起来制成粉煤光片，在光学显微镜下，用反射光进行观测，不同的显微组分，其反光色、形态、结构和突起不同。显微镜下煤岩成分通常划分为镜质组、惰质组、壳质组三大有机显微组分组，各显微组分组可根据形态和结构的不同再分出若干显微组分，显微组分又可细分成显微亚组分及显微组分种，并由它们组合成各种显微煤岩类型。1、镜质组镜质组是煤中最常见的显微组分，包括结构镜质体、无结构镜质体和镜屑体三种显微组分，其含量约占50~80%以上。镜质组是由植物的根、茎、叶在覆水的还原条件下，经过凝胶化作用而形成。低中煤阶时、镜质组在透射光下呈橙红色、褐红色，反射光下呈灰色、浅灰色，有时具有弱的荧光性。镜质组分

5、性脆、裂隙和微孔隙发育、微孔孔径一般在2μm-50nm之间。镜质组的密度在1.27～1.80g/cm3之间，中煤阶煤时有最低值，高煤阶时密度大。2、壳质组壳质组分由于化学性质比较稳定，不易被细菌等微生物破坏、分解，故又称稳定组。壳质组分含大量脂肪族成分，故有人称为类脂组。壳质组包括孢子体、角质体、木栓体、树脂体、藻类体、荧光体、沥青质体，渗出沥青体和壳屑体等显微组分。壳质组在透光下多数呈黄色、少数为绿黄色、红橙色，反射光下呈深灰色、灰色，有突起。各种壳质组分都有自己的特定形态，轮廓清楚。壳质组分具有强的荧光性，在蓝光、紫外光的激发下可发出绿黄、亮黄色的荧光。中煤阶煤以后的煤中多数壳质

6、组分已分解消失，在显微镜下难以找到。壳质组在腐植煤中是次要的显微组分。3、惰质组惰质组是煤中常见的显微组分，因其在结焦过程中不软化，呈惰性，故名。惰质组可分出丝质体、半丝质体、粗粒体、微粒体、菌类体和惰屑体等显微组分。惰质组分的成因有多种：植物遗体在缺水多氧的环境下，经氧化而形成；森林火灾，植物受不完全燃烧也可形成；泥炭表层受真菌等微生物腐解；强烈的煤化作用也可使各种组分惰质化。惰质组分在透射光下一般为黑色不透明，反射光下呈亮白色、黄白色或灰白色，惰质组分不发荧光。由于惰质组分密度较大，硬度较高，故常显示正突起。惰质组分的反射率高，但不同的惰质组分有差别，至高煤阶，各组分的差别减小。

7、我国西北地区中生代的煤中，惰质组分含量高，华北地区古生代煤中惰质组含量少一些，新生代多数煤中惰质组分含量很少。4、矿物质矿物质是煤中的无机显微组分，矿物质主要为粘土类和硫化物类矿物，其次为碳酸盐类，氧化硅类，通常以颗粒状分散于煤基质块体中或以夹矸的形式出现，不仅直接影响到煤储层原位含气量及其分布，煤储层均质性及其改造，而且制约了煤中裂隙、显微裂隙的发育，特别是后生矿物充填于层面、裂隙、孔隙及显微组分细胞腔中，严重阻碍了煤层气、水的渗流，对煤层气