鄂尔多斯盆地东缘煤层气储层物性研究

在分析整理鄂尔多斯盆地东缘各矿区已有煤田地质资料基础上,应用煤与煤层气地质学、表面化学、分形学等理论与方法,对煤岩显微组分、煤级、煤质煤类、孔隙度、孔径分布、比表面积、渗透率等煤层气储层物性特征进行深入研究,运用聚类分析方法提炼构建了煤储层孔隙系统地质模型,分析探讨了煤储层物性差异发育的控制作用,重点剖析了河曲、保德、柳林、韩城、蒲城、澄合等矿区12个矿点的煤层气储层物性发育规律。 压汞实验测试表明,鄂尔多斯盆地东缘煤储层孔隙以小孔、微孔发育为主,尤以小孔占优,大孔次之,中孔最弱。低温氮等温吸附实验表明,鄂尔多斯盆地东缘煤储层的BET比表面积为0.092～20.480 m2/g,平均为2.046 m2/g。北部煤的比表面积较大,随煤级增高向中部、南部减小。此外粘土矿物对比表面积贡献明显。可将等温吸附曲线归纳划分为一个序列4种类型,每种类型代表了一定的煤层气储运关系。 分析比较测试数据,提炼、总结了鄂尔多斯盆地东缘煤储层孔隙系统的四种地质模型和相应的分形数学模型,分析了各模型的储层物性贡献。孔隙模型一、二有相对较好的孔隙系统结构,代表了物性相对较好的有利储层;而孔隙模型三、四的孔隙系统结构相对较差,代表了物性相对中等或较差的不利储层。由于孔隙系统结构差异而带来的显著的物性差异,使得有利储层和不利储层交替出现。运用变异系数、突进系数及级差系数描述了柳林龙门塔矿9号煤层、河曲刘家塔小蒜塔矿13号煤层、韩城桑树坪矿11号煤层储层非均质性模型。 研究区中低煤级煤储层物性差异发育主要受煤变质程度与成煤环境双重因素控制。R型聚类分析表明,森林指数(WI),矿物与灰分含量(M%、Aad%)与煤储层BET比表面积,惰质组含量关系密切,并随煤级升高影响小孔发育。煤相明显控制了储层非均质性,同一煤层中森林泥炭沼泽相、过渡泥炭沼泽相发育的光亮、半亮煤储层,物性相对较好;干燥泥炭沼泽相,活水泥炭沼泽相多发育的暗淡、半暗煤,储层物性相对较差。相比之下,三角州平原相带的河曲、保德煤储层物性最好,陆表海相带的韩城居次,三角洲前缘相带的柳林最差。