含水率对深部岩石抗拉强度影响的规律与机制

“对榆社—武乡区块千米以深的不同含水状态下的细砂岩、泥岩、煤和中砂岩的抗拉强度特性进行了研究.结果表明:通过自由吸水测试,深部岩石在浸水５d后,其吸水率无明显变化,煤饱和吸水率最高,为６．１３％,细砂岩饱和吸水率最低,为０．６８％,两者相差１１倍多;随着含水率的增加,试件的抗拉强度均有很大程度的下降,饱和水状态下,细砂岩、泥岩、煤、中砂岩的抗拉强度分别下降了７２．２１％、５４．９８％、７７．４８％、６８．６０％,下降形式呈负指数型函数,其中水对煤的影响最大,含水饱和度为５０％时,其抗拉强度损失５８％,而细砂岩抗拉强度仅损失１４％;随着含水率的增加,泥岩、煤、中砂岩的抗拉强度下降呈现先快后慢的形式,细砂岩则表现出先慢后快的形式,基于液桥力理论对此现象做出了解释;从应力 位移曲线可以看出干燥状态下的细砂岩、泥岩和中砂岩表现为典型的脆性破坏,煤则表现为静态破坏,随着含水率升高,岩石有由脆性向延性转换的趋势;在破坏图中,同种岩石在不同含水率状态下破坏形式有着明显的差别,含水状态下,岩石裂纹扩展路径变多,对于细砂岩和煤,除贯穿圆心的主裂纹外,新生了几条与主裂纹或端面加载处贯通的伴生裂纹,对于含水率为１．６６％的泥岩,贯穿主裂纹由直线式转换为折线式,对于中砂岩,加载端会产生被压碎的三角区.     

山西省海陆过渡相页岩气地质评价及有利区优选

我国含气页岩分布广泛、类型较多,其中海陆过渡相页岩由于具有沉积环境不稳定、区域分布不稳定、垂向岩性变化大、有机质类型差异较大、有机质含量变化大等特点,评价工作相对较难。为此,以山西省石炭系—二叠系地层为研究对象,通过分析整理煤田钻孔资料,钻孔泥页岩样品、岩石学、有机地球化学等方面的实验测试分析数据,系统研究了山西省海陆过渡相页岩气富集特征。结果表明:1山西省富有机质泥页岩厚度大,分布面积广,埋藏深度适中;2源岩、储层条件好,有利区面积广,页岩气资源量大;3与煤层气、致密砂岩气叠置成藏。针对其地质特征,同时参考海相页岩的评价体系,将富有机质泥页岩厚度超过30 m、埋深超过1 000 m、TOC≥2.0%、R_o≥1.0%、气含量超过1 m~3/t等条件作为山西省页岩气有利区的选区标准,优选山西省页岩气有利区,为下一步山西省页岩气勘探开发提供了指导性方向。     

沁水煤田中东部地区深部煤层气开发潜力评价

为了促进山西省深部煤层气产业进一步发展,基于对山西省煤层气资源勘查开发现状的分析,对沁水煤田中东部榆社-武乡地区构造、煤层基本特征、煤层气含量及储层物性特征的分析研究,认为该研究区构造稳定,深部煤层气开发潜力巨大。研究结果表明:研究区3号和15号煤层含气量平均值分别为18.63 m~3/t和17.58 m~3/t;经估算,全区3号和15号煤层气潜在资源量约2 278×10~8m~3;同时,通过对煤系"三气"的共探技术的总结和评价,发现裸眼多参数测井和随钻气测录井是发现和评价煤系页岩气等非常规天然气重要的勘查手段。根据研究结果,提出了山西省深部煤层气的勘查方向和研究重点。     

不同煤岩组合渗透率的影响因素试验研究

为研究不同煤岩组合的渗透率,针对山西沁水盆地榆 社 武乡区块煤、粉砂泥岩和泥岩 ３种岩 石 的 不 同 组 合 方 式,进行了不同条件下的渗透率试验.结果表明:(１)在恒定 孔隙压力下,随着有效应力的增加,渗透率先快速降低后缓 慢降低,有效应力增大到使煤岩破碎后,渗透率会逐渐增加, 趋势符合二次函数,恒定三轴应力下,渗透率随孔隙压力的 增加呈二次函数曲线先降后升,２ MPa为试验中的“临界压 力”.(２)其他条件保持不变的情况下,含水率升高,渗透率 呈负指数函数规律递减.孔隙压力一定时,三轴应力越高, 煤岩渗透率受含水率升高的影响越大;三轴应力一定时,孔 隙压力越高,煤岩渗透率受含水率升高的影响越大.(３)结 合试验结果采用三维图直观分析,得到了有效应力和孔隙压 力共同影响渗透率的图形,拟合出了有效应力和孔隙压力对 渗透率的影响方程.研究结果为沁水盆地的煤层气资源高 效开采提供了理论依据.     

煤系气叠置含气系统与天然气成藏特征——以沁水盆地榆社—武乡示范区为例

中国煤系气资源丰富，其中沁水盆地是中国煤系气分布的主要盆地之一，明确煤系气叠置含气系统分布特征，有助于实现煤系气的共探合采。为此，以沁水盆地榆社—武乡示范区石炭系—二叠系含煤地层为研究对象，在分析煤系气地质特征的基础上，划分了煤系气叠置含气系统，研究了煤系气的源岩—储层共生组合特征、储层分布特征、共生成藏特征，并详细分析了示范井的压裂合采效果，预测了示范井产量。研究结果表明：(1)研究区目标煤系空间上发育3个独立叠置含气系统，其中含气系统Ⅰ是以15号煤和富有机质泥岩为主要烃源岩的“泥岩—煤—泥岩”组合；含气系统Ⅱ是以11号、12号煤和富有机质泥岩为主要烃源岩的“泥岩—砂岩—煤—泥岩”组合和以8号煤与富有机质泥岩为主要烃源岩的“泥岩—煤—砂岩—泥岩”组合；含气系统Ⅲ是以3号煤和富有机质泥岩为主要烃源岩的“泥岩—煤—砂岩”组合；(2)煤系气储层具有单层厚度薄、累计厚度大的空间展布特征，各含气系统中气藏组合类型以煤层气为主，页岩气和致密砂岩气发育较差；(3)示范井煤系气合采甜点含气层段发育于含气系统Ⅱ和Ⅲ，具备压裂合采基础，运用电缆桥塞与射孔联作投球分层压裂工艺配套技术实现了深部煤系气的有效...