探析煤岩孔隙度主控地质因素及其对煤层气开发的影响

探析煤岩孔隙度主控地质因素及其对煤层气开发的影响

飞佳佑

云南省煤田地质局（云南煤层气资源勘查开发有限公司）云南昆明655000

摘要：本篇文章对我国主要的37个煤层矿区的数据进行了一定的分析，主要目的就是为了探析煤岩孔隙度主控地区因素及其对煤层气开发的影响，这篇文章利用了趋势分析法对这些数据进行了一定的探析。经研究表明，高煤级区的同一煤层矿区内部孔隙度的变化区间要低于低煤级区同一框层矿区内部的孔隙的变化区间。在中低煤级区内部有复杂的煤体结构，并且这种复杂的煤体结构对煤储层物性具有非常大的破坏作用，然而在高级煤区这种复杂的煤体结构对物性却有一定的改善作用，不同煤层的孔隙度会随煤级的变化规律，对煤层气开发产生不同的影响。

关键词：煤岩孔隙度；地质；煤层气开发

煤层气的主要贮存场所是煤储层中的孔隙，煤储层作为一种非均质多孔介质里面有许多孔隙当中贮藏着许多煤层气，煤岩的破坏状态，应力分布以及抗压强度都和煤岩孔隙有着关联。当抗压强度和孔隙度呈现负对数关系的时候，孔隙度比较小，整个岩石的破断面呈规则的x型，则应力分布比较均匀，而当孔隙度变大时，破断面会由原来的规则的x型变为不规则的x型，这时的应力分布出现了不规则的状态。除此之外，煤岩孔隙度也是评价煤储层的一个重要条件，因为水力压裂的过程会受到煤岩孔隙度的一定影响，当井底压力与地层压力差值一定时，孔隙度越大，综合滤失系数越大。有许多国内外的学者都对煤岩孔隙度进行了一定的研究，主要研究了煤岩孔隙度的影响因素，以及其对煤层气开发的影响，研究主题主要集中在了煤级，显微组分和灰分以及矿物组成特征这几个方面，通过对这几方面的研究有许多学者认为灰分可以减少微孔孔容，但是在灰分与大孔含量关系上，他们的观点并不非常统一，除此之外，还有一些学者认为煤体的结构对煤岩孔隙也有一定的影响，因为在高煤级区，各个专家学者发现煤体结构的破坏程度增加导致了不同孔径段的中孔和微孔明显增大。

一、数据整理和分析方法

本文通过对我国37个主要煤层气矿区的研究，希望能够探讨出煤岩孔隙度主控地质因素以及其对煤层气开发的影响，对于这37个煤层气矿区，各技术人员分析了其地质年代，埋深以及压泵孔隙度等等一系列的数据。就目前为止，我国主要采取的测定煤岩孔隙度的方式为氦气法和压泵法，氦气一般用于测量大于0.2nm的所有孔隙，而压泵法可以测量的孔隙半径为3.75到7500nm，这两种测量方法，所测量的数据是不同的，氦气法测量出来的是煤岩的绝对孔隙度，而压泵法测量的是煤岩中连通的中孔和大孔体积，以及整个煤岩的有效孔隙度，若是要将氦气法与压泵法相比较的话，压泵法则更能够代表煤层气储存空间比例，所以说压泵法要比氦气法更具代表意义，我国大部分的煤层气矿区都是用压泵法来测量的，很少采取氦气法，纵观各个数据，可以发现大多数的数据都是以压泵法测量为主的数据，氦气法的应用面还是比较少。

时间追溯，在地质历史时期，构造运动造成了煤体发生了一定量的破坏，各个煤层因为构造运动而发生了不同程度的破坏，不同程度的破坏，直接使得储存结构出现了明显的差异性。原生结构煤与构造煤共同构成了煤体，所谓原生结构煤就是指经历了历史时期的构造运动，但是这些煤没有发生明显的构造变形，从这些煤中仍然可以看到原有的特征，这些经过了构造运动，却能够保持初态的煤层就称为原生结构煤层，而构造煤根据国家标准，可以给它们分成几类，分类标准是参照构造煤的变形程度可以将其分为三类，一类为碎裂结构，二类为碎粒结构，三类为糜棱结构，为了能够更好地研究煤体结构对孔隙度的影响，本篇文章将实验区内的主要发育的煤体结构分为了三类，第一类煤区，主要是以原生结构煤为主，第二类煤区，包括原生结构煤和碎裂煤，第三类煤区则不包括原生结构煤，是以碎粒煤和糜棱煤为主。

在分析煤岩孔隙度与煤级和煤体结构的关系时，采用了业内比较广泛的煤级划分标准方法来进行划分，通过不同的煤级来对其进行分析，在不同的煤级，煤岩孔隙度和煤体结构的关系，呈现不同的状态。在研究不同煤体结构类型平均孔隙度随平均煤级变化的趋势时采用的是趋势分析方法，以此方法来解释不同的煤级和煤体结构的差异性，对平均孔隙度的影响也是不同的。通过对各煤级的考察以及数据分析，可以发现影响煤岩孔隙度的一个重要参数就是煤级，在讨论有关煤岩孔隙度的数据是一定要提出煤级的影响。可以发现孔隙度会随煤级的升高，而呈现出一个发展态势，这个发展规律为高-低-高-低的变化趋所以势，由此可以看出煤变质作用对煤岩孔隙度的影响还是非常复杂的。在同一片矿区内部，煤岩孔隙度的分布存在一定的区间性，并且可以发现高煤级区矿区的内部孔隙度的分布区间要明显低于低煤级区矿区内部的孔隙度分布区间。

煤岩孔隙度多多少少也会受到煤体结构的一点影响，经研究发现，在中低煤区域，煤岩孔隙越小的话就证明煤体的结构越复杂，而在高煤级区情况却是恰恰相反的，越复杂的煤体结构反而会使煤岩孔隙度越来越大，前人对煤体结构和煤岩孔隙度的关系也颇有研究，有许多学者也颇有成就，比方说学者们经过一些研究与探讨，发现成熟度是影响煤岩孔隙度的一个重要参数。

煤矿分布及数据，如下表所示：

二、孔隙度研究对煤层气开发的意义

常规的油气储层中孔隙对渗透率的贡献比较大，而煤层气储层中的孔隙对渗透率的贡献却比较小，虽说在煤层气储藏当中的孔隙贡献率不是很高，但是孔隙系统对煤层气来说还是很重要的，因为煤层气如果想要渗流的话，必经通道就是孔隙，所以说孔隙的发育程度直接影响到了煤层气的渗流能力，对煤储层开发后期煤层气产能的影响更是明显。所以说，煤岩孔隙度的大小，对于煤层气的开发有很大的意义，对煤层的孔隙结构和渗透率来说，煤岩孔隙度无疑对它们是起到间接指导作用的。经研究发现，平均孔隙越大的话，那么大中孔的比例就会越大，且平均渗流率越高，因此煤岩孔隙度的大小，尤其是这种会随着煤级变化而变化的煤岩孔隙对不同地区煤级的煤层气开发潜力有深远的影响，并且具有很高的现实意义。

三、结语

综上所述，可以看出煤岩孔隙度对煤层气的开发具有很大的影响，并且这样的影响是非常具有现实意义的，在中低煤级区，复杂的煤体结构对煤储层物性具有很大的破坏作用，而在高煤级区复杂的媒体结构，却对煤储层物性有改善作用，所以说在探究媒体结构时一定要分级研究，不同煤级中的效果可能是不一样的，针对于不同的煤体结构，要采取不同的研究方法，这样才能够实现对煤层的优化改造。在煤岩孔隙研究以及煤层气开发这方面还需要努力。

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