中高阶煤储层孔隙结构特征及综合评价方法研究

随着我国经济的飞速发展,对能源的需求日益增加,煤层气资源作为重要的接替能源,日益受到重视。但是,煤储层的双重孔隙系统较常规砂岩储层复杂,孔隙结构研究滞后,影响了煤层气的大规模经济有效开发。对中高阶煤储层的孔隙结构的研究有助于煤层气资源的勘探开发。论文以韩城地区中高阶煤储层为研究对象,通过肉眼观察、工业分析和镜质组反射率实验,对中高阶煤储层的宏观、微观煤岩组成及工业组成进行了研究。扫描电镜观察发现,光亮煤-半亮煤中孔隙、裂隙较为发育,孔隙多见植物组织孔、屑间孔、气孔,裂隙中张性裂隙、缩聚裂隙、剪性裂隙等较发育。根据对压汞实验结果的研究,将压汞曲线类型划分为开放渗流型ⅠO、封闭渗流型ⅠC和开放吸附型ⅡO,分别占到41.2%、29.4%、29.4%。通过对低温氮吸附实验结果的研究发现,光亮煤含量越高,煤岩中微孔越发育,微小孔对比表面贡献最大,有利于煤层气的吸附。对煤储层含气量影响因素的研究发现,含气量随着镜质组反射率的增加呈现出低-高-低的变化趋势,并在Ro为1.8%时达到最高,与固定碳含量呈正相关关系,与灰分、挥发份以及矿物质的含量呈负相关关系。经过灰色关联分析,含气量与固定碳的关联度最大,灰分次之,挥发份影响较小。根据核磁共振实验结果,将T2谱曲线划分为三峰小孔型、驼峰型和双峰大孔隙型。三峰小孔型孔隙中吸附孔与其它部分不能很好连通,部分流体可在其中自由通过,可自由流动;驼峰型孔隙中吸附孔喉具有较好的连通性,流体可自由流动;双峰大孔隙型不仅可以富集大量甲烷,同时也存在利于甲烷运移产出的通道,是最有利的孔隙结构类型。由于每种研究方法只能从某一侧面反映煤岩的孔隙和孔隙结构特征,因此,经过综合分析各实验结果,论文优选出了11项指标参数,通过标准化处理,建立了孔隙结构的综合评价指标体系。运用层次分析法,设计了递阶结构模型,通过比较矩阵确定了各指标参数的权重。经评价,韩城地区5#煤层最好,3#煤层次之,11#煤层较差,与实际生产情况基本相符,因此,该方法可以用于煤储层孔隙结构的综合评价。