【7A文】构造煤类型及其煤层气开发研究.ppt

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1、构造煤类型及其煤层气开发研究构造煤：因构造作用改变原生煤体结构及物性特征，并使煤中的水、气等流体赋存行为发生相应改变的煤的构造岩类产物。1、构造煤类型强弱不同的构造煤变形变质程度有较大差异，对于强变形变质的构造煤而言一般有两种表现：①未固结的粉状煤，手捏可碎；②固结的块状煤，致密坚实，岩石物理强度手捏不碎。1.1构造煤分类构造煤未固结构造煤固结构造煤碎裂煤系列糜棱煤系列在上述命名基础上，辅以碎片和碎粒的形状或特征结构构造进一步加以描述。可用以描述的形状包括鳞片状、揉皱状、透镜状、角砾状、（不规则）

2、粒状、团块状、蜂窝状、网络状等，特征结构构造包括揉皱状、叶理状、凝胶状、流线状、眼球状等。例如，可以将构造煤命名为透镜状碎块煤、鳞片状碎块煤，鳞片状碎裂煤、揉皱状碎裂煤、凝胶状超碎裂煤，眼球状准塑性糜棱煤等。1.2糜棱煤辨析文献中糜棱煤的概念出现过两种含义：①将糜棱煤描述为“煤极易捻碎成粉末或粉尘，主要粒级在1mm以下”[8,13]；②描述是“致密坚实、发育S-C组构[9,11]、重胶结、波状消光或新矿物形成[8]”。不难发现，第一种描述在本文中实际上指的是未固结的碎粉煤或软泥煤。本文建议使用的糜

3、棱煤是第二种描述，即手捏不碎的，致密固结的煤岩，这也符合当代国际上将糜棱岩作为坚硬构造岩的概念。两者区别是：①糜棱煤是韧性剪切作用的产物，具有固态流变、S-C组构、眼球构造、基质中普遍发生重结晶作用等特征；②超碎裂煤是脆性构造作用的产物，基质没有或很少有重结晶现象。固结的构造煤，除了糜棱煤外，还有超碎粒煤等两者亦有联系。例如，沁水盆地高温高压试验变形煤的研究表明[16]，煤岩在温度200～300℃，围压200～300MPa条件下，由脆性向韧性的转变，伴随着煤岩流变机制变化，并形成相应的变形构造组合

4、。①在脆性变形条件下，煤岩遭受以脆性破裂作用和碎裂流动为主的变形作用，形成碎裂岩系构造带。②在韧性流动条件下，煤岩的变形则以镜质体或惰质体的塑性流动为主，发育波状消光、揉流褶皱、细粒化等变形构造与微构造型式。随着温度和压力的增加，惰质体组分与温压条件的共同变化制约着煤岩样品变形机制规律的变化。晶质塑性变形主要发育于惰质体组分内，而镜质体组分则仅仅保存了微弱的（或无）晶质塑性变形作用的迹象。温度和压力的变化还控制着惰质体组分变形机制的演变。2、构造煤煤层气分布特征构造煤发育区是煤层气吸附-解吸行为最

5、活跃和煤层气藏平衡状态最易被破坏的部位之一，每次构造运动均形成一幅煤层气吸附-解吸和扩散动力学图景。构造煤发育程度不同，导致空间上构造煤组合不同，其含气性和渗透性的变化也有差别，因此，在地质单元体内形成了因不同构造煤类型而区分的煤层气分布的分带性。我国含煤地层大多经历过多期次多动力源的构造作用，构造煤含气动力学具有叠加改造的复杂非线性特征。2.1构造煤发育程度①弱作用构造煤（包括碎斑煤、初碎裂煤等），宏观和微观观察均可发现大体保留原生煤体结构特征，裂隙系统相对发育，渗透性能有所改善，如果封盖条件好

6、，气体则较易富集成藏，如果封盖条件变差，则易于逸散降低含气性。②强构造作用环境的温度较高、压力较大，流体和时间作用关系复杂，一般形成软泥煤、超碎粒煤和准塑性糜棱煤等。这类构造煤基质颗粒小，比表面大，吸附气体容量大，但原生孔隙-裂隙双重结构被破坏，其中，未固结煤发育非常密集的充填了基质的次生孔隙-裂隙，碎片（碎粒）由于剪切摩擦还生成了镜面和擦痕构造，固结煤新生了紧密压实且断续不相连通的面理，均导致渗透率甚低，煤层气难以开发。③中等作用构造煤包括碎片煤、碎粉煤、碎裂煤、碎粒煤等，其含气性和渗透性变化介

7、于强、弱构造煤之间。煤体结构的变化将引起含气性的变化，含气性的变化亦在一定程度上作用于煤体结构的变化。煤岩体吸附甲烷产生膨胀变形，强度变低，解吸甲烷产生收缩变形。这主要原因是吸附甲烷使煤岩表面能降低和部分甲烷气体分子对煤岩微裂隙有楔开作用，从而使煤岩微裂隙扩张的结果，并且这种作用随甲烷气体压力增高和吸附性增强而增大，最终导致构造煤裂隙密集发育和具有较高含气量。甲烷解吸过程基本是吸附过程的逆过程，该过程伴随的收缩变形并不按照吸附过程的原轨迹返回，说明有一部分的不可逆变形存在[17]。构造煤是煤储层强

8、烈非均质性的表现[18]。在一个构造带上，不同构造煤类型的组合出现，其含气性和渗透性表现在空间上具有明显的分带性，在不同构造带上构造煤煤层气藏的分带性更为明显。2.2煤层气藏非均质性①在一个简单的碎裂岩系列的顺煤层滑动（断层或褶皱）发育模型描述中，上、下部位为原生结构煤，中间夹着构造煤，原生结构煤和构造煤具有不同的含气性、渗透率，而构造煤内部组合亦有差别，从初碎裂煤到碎裂煤、碎粒煤，破碎越严重，裂隙越密集，颗粒越细小，甲烷吸附容量越大，渗透性越差。②在切煤层断层模型中，煤层气藏成了