河北省石炭—二叠系含煤地层孔隙特征研究

作者:李绪慧; 刊名:煤炭与化工 上传者:梁霞

【摘要】河北省发育石炭二叠纪海陆交互相煤系地层,具有明显的高泥地比特征和旋回性特征。高泥地比及多煤层旋回性特征为煤系天然气藏提供了丰富的气源基础和储集空间。本文基于扫描电镜以及压汞实验,对河北省石炭-二叠系煤系地层的煤岩、泥页岩及砂岩孔隙特征分别进行了研究。结果表明,煤岩以微、小孔占绝对优势,平均约占总孔隙含量的77.29%。泥页岩样品扫描电镜显示样品发育大量微孔和中孔,孔隙间连通性好。砂岩为低孔低渗致密砂岩,样品孔隙以中孔、大孔为主,且砂岩与泥页岩互层可以提供较多的孔隙。

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0引言20世纪80年代以来,世界常规油气产量的持续下降和油气需求的不断增长,非常规油气资源逐渐成为全球油气储量、产量增长的重点领域和研究热点。含煤地层综合气是指赋存在煤系中的各类(非常规)天然气资源的总称。含煤地层综合气包括煤层气、页岩气以及致密砂岩气,其成因上具有同源共生的特点。河北省煤系地层分布范围较广,预测赋存有丰富的综合气资源。煤系是指一套在成因上有共生关系并含有煤层或煤线的沉积体系,主要形成于海陆交互相或陆相环境,赋存在不同构造性质的残留盆地,具有有机质含量高、旋回性强、以Ⅲ型干酪根为主、储集层陆源物质丰富等特征。傅雪海等指出,煤系为煤层气、页岩气、致密砂岩气多层叠置的储层群,煤—泥—砂结构系统使煤系内经常出现煤层气和页岩气的混合储层。储集空间表征是页岩气储层评价的核心内容,也是开展页岩气资源调查与选区的基础性工作。目前,我国非常规天然气储集空间表征以开展孔隙微观特征描述、孔隙多尺度观测、常规物性测试和质量定性评价为主。页岩储层孔隙结构对页岩气的储集具有重要的影响。页岩中纳米孔隙发育,储层孔隙度较低。这种微观孔隙结构会影响页岩气的赋存状态,进而对页岩气的储集产生重要的影响。高分辨率场发射扫描电子显微镜是近几年开始应用于页岩储层纳米孔隙结构研究的先进设备,其最大特点是具有超高分辨率扫描图像的观察能力,应用该项技术地质工作者可以开展综合气储层超微孔隙结构特征观察。本文通过扫描电镜、压汞测试,对河北省石炭二叠系煤系地层的煤岩、泥页岩以及砂岩微观孔隙特征进行了研究和分析,为河北省煤系地层综合气勘探开采提供了有力支撑。此次研究所有实验均委托于中国矿业大学(徐州)实验室。1煤岩此次煤岩孔隙研究中选取河北省大城地区的煤层进行了较为系统的压汞实验,压汞孔隙度范围在4.42%~6.28%,研究区煤储层煤样的进汞、退汞曲线如图1所示,图中可以看出,区内高阶煤储层压汞曲线具有一定的进汞、退汞体积差,滞后环窄小,孔隙多以开放孔为主,但退汞曲线均呈下凹状,表明其中也包括相当数量的半封闭孔,孔隙的连通性较差。0.050.04-L·g 0.040.03m(0.030.020.010.00/量泵进计累·L 1)1)1号煤层110 100 1 000 10 000 100 00010 100 1 000 10 000 100 000孔径/nm进泵曲线退泵曲线孔径/nm110100 1 000 10 000 100 00010100 1 000 10 000 100 000进泵曲线0.01退泵曲线0.040.03-L·g 0.03-1(mL·g) 00..00320.020.010.002号煤层5号煤层退泵曲线进泵曲线0.050.04-1L·g) 0.041)0.04-1(mL·g) 00..00430.030.020.010.00孔径/nm110100 1 000 10 000 100 00010100 1 000 10 000 100 000孔径/nm110100 1 000 10 000 100 00010100 1 000 10 000 100 000孔径/nm110100 1 000 10 000 100 00010100 1 000 10 000 100 000孔径/nm110100 1 000 10 000 100 00010100 1 000 10 000 100 000进泵曲线进泵曲线进泵曲线退泵曲线退泵曲线退泵曲线0.05-1L·g) 0.040.040.03m(0.030.020.010.000.050.04-1(mL·g) 00..0043-1L·

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