沁水盆地南部15号煤储层物性特征及地质控制因素

沁水盆地南部太原组15号煤层煤层气赋存情况较好,产出情况却不尽人意。本文针对研究区15号煤储层,以其物性特征及地质控制因素为研究内容,主要运用与已成功勘探开发的3号煤层以及鄂尔多斯盆地和其他煤层气物性研究的标准作对比的研究方法,以期从根本上找寻影响15号煤煤层气开采的原因。研究结果显示:研究区15号煤层孔隙度0.3%～9.9%,平均值为4.75%,和3号煤层孔隙度相差不大,属于典型的低孔。孔隙类型多样,以气孔和组织孔为主,但孔隙被碳酸盐、粘土矿物充填破坏。孔隙结构以微小孔为主,中孔和大孔含量很少,其中,微小孔平均含量83.19%。15号煤层内生裂隙总体较少。外生裂隙中的张性裂隙和剪性裂隙发育。但裂隙中矿物充填、堵塞严重,并未有效提高煤层渗透率。15号煤的渗透率一般0.01md～1.86md,平均0.2md。明显低于3号煤层的平均渗透率5.44md。甲烷等温吸附测试结果表明15号煤层的兰氏体积平均为32.14m3/t,兰氏压力平均为2.19MPa。已成功勘探开发的3号煤层兰氏体积(平均32.46m3/t)、兰氏压力(平均2.26MPa)大致相当。说明了 15号煤层同样具有较高的吸附能力。并且据统计,柿庄区块15号煤层含气量与3号煤层的相当,平均含气量13.53 cm/g。据柿庄区块测井解释成果,研究区7 口井中,15煤粉煤所占比率7.98%～84.7%,平均为49%,明显高于3号煤粉煤所占比例(平均13%),这是导致15号煤层渗透率明显低于3号煤层的原因之一。受原始沉积环境的影响,3号煤层厚度大、分布稳定,而15号煤层厚度相对较薄,不够稳定,分叉现象较严重。并且15号煤层灰分产率总体上高于3号煤,这也是导致15号煤层渗透率明显低于3号煤层的另一原因。随着埋深增加,重力应力等也逐渐增大,15号煤层的埋藏深度大是导致其渗透率极低的原因之一。通过对研究区水文地质条件研究,15号煤层顶板灰岩含水层可能对煤层气开采产生不利影响。并且顶板灰岩的溶解淋滤导致15号煤储层孔隙裂隙方解石矿物充填严重,降低了孔隙度和渗透率。