鄂爾多斯盆地東緣是我國煤層氣重點開發(fā)基地之一,但因區(qū)域廣闊、區(qū)內(nèi)不同煤級煤層發(fā)育齊全,導致煤層氣賦存狀態(tài)認知不明確,可采潛勢評價不充分,制約了煤層氣的勘探開發(fā)。本文以鄂爾多斯盆地東緣保德、柳林、韓城區(qū)塊為研究對象,開展不同煤階煤層氣儲層孔裂隙特征研究,分析煤階制約下儲層孔裂隙變化規(guī)律;基于甲烷等溫吸附實驗,結合前人研究成果,構建了三相態(tài)含氣量計算模型,揭示含氣性變化規(guī)律,評價鄂東地區(qū)可采潛勢。研究區(qū)儲層孔隙以微孔和小孔為主,大孔次之,中孔占比最少。隨著煤階的增高,微孔和小孔比例先減小后增加;中孔比例先增加后減小;大孔整體上變化不明顯。研究區(qū)BET比表面積為0.09~16.84m~2/g,平均為2.81m~2/g,BJH孔體積為0.53~21.27ml/g,平均為4.61ml/g�？紫抖�、微孔含量與煤階呈現(xiàn)“高—低—高”的變化規(guī)律。微孔含量對比表面和孔體積貢獻率最大,隨著微孔含量的變化,比表面和孔體積隨著煤階增高,也呈現(xiàn)“高—低—高”的變化趨勢,而平均孔徑則呈現(xiàn)“低—高—低”的變化趨勢。煤巖吸附能力受孔隙結構、形態(tài)的制約,低煤階孔隙度、比表面積和孔體積較大,為氣體提供吸附空間大,但因其孔形態(tài)以開放性連通孔為主,使氣體容易逸散降低吸附能力;中煤階具有部分墨水瓶狀孔,高煤階墨水瓶狀孔大量發(fā)育以及微孔含量增高,使吸附能力隨煤階增高而增大,吸附氣含量也隨之增加。隨著煤階的增加,孔隙度的變化影響游離氣、溶解氣的賦存空間。相同含水飽和度下,低煤階和高煤階具有較高的孔隙度,游離氣含量較高;中煤階孔隙度較低,游離氣含量較少;溶解氣含量也呈現(xiàn)類似變化規(guī)律,但是溶解氣含量遠小于吸附氣和游離氣。基于研究區(qū)地質(zhì)背景、孔隙特征及三相態(tài)含氣模擬,運用等溫吸附曲線公式法,計算不同煤階煤層理論采收率與實際采收率,評價研究區(qū)可采潛勢。研究區(qū)理論采收率在48%~88%之間,實際采收率為18%~76%。保德、柳林、韓城地區(qū)煤層氣平均實際采收率依次為36%、38%、46%,可采資源量依次為66.11、248.24、394.80億立方米,隨著煤階增高,煤層可采潛勢增大,煤層氣采收率增加。
【學位單位】：中國地質(zhì)大學(北京)
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2020
【中圖分類】：P618.13
【部分圖文】：

61.4研究內(nèi)容及技術路線1.4.1技術路線鄂爾多斯盆地東緣煤階變化大，不同煤巖煤儲層孔裂隙結構存在差異，煤巖埋藏深度也存在不同，其煤層中甲烷相態(tài)變化也存在差異，煤儲層含氣性受到溫度、壓力、煤階影響顯著，含氣特點也有所不同。因此，本論文以鄂爾多斯盆地東緣保德、柳林、韓城不同煤階典型區(qū)塊為研究區(qū)，通過系列儲層孔裂隙定量表征技術，結合等溫吸附實驗以及前人研究成果，總結不同煤階儲層孔裂隙特征，研究煤儲層中甲烷相態(tài)平衡關系，分析煤階制約下煤層氣賦存特點及其可采潛勢。具體技術路線圖如下（圖1）。圖1技術路線示意圖1.4.2研究內(nèi)容基于目前存在的問題，本論文主要從以下幾個方面開展研究：（1）通過壓汞實驗、低溫液氮吸附實驗、二氧化碳吸附實驗一系列儲層表征技術，對煤巖孔裂隙結構進行測定分析，探討不同煤階煤儲層孔裂隙差異，包括孔體積、比表面積、孔徑分布等變化規(guī)律，分析不同孔裂隙特征對含氣性的影響。（2）根據(jù)煤巖等溫吸附實驗，結合煤階、溫度、壓力等影響因素，分析吸

155.64%~21.21%，平均為11.34%。柳林地區(qū)微孔和小孔變化于72.47%~89.39%，平均為79.78%；中孔變化于4.37%-18.99%，平均為8.81%；大孔變化于5.63%~13.77%，平均為11.40%。韓城地區(qū)微孔和小孔變化于70.45%~90.62%，平均為81.80%；中孔變化于4.39%~9.68%，平均為6.81%；大孔變化于4.99%~22.61%，平均為11.39%。圖3-1研究區(qū)不同煤階樣品壓汞實驗孔隙分布圖壓汞實驗結果表明，隨著煤階的增高，壓汞孔隙度呈現(xiàn)“高—低—高”的變化趨勢。煤儲層孔隙以微孔和小孔為主，大孔次之，中孔占比最少。隨著煤階的增高，微孔和小孔呈現(xiàn)先減小，后增加的趨勢；中孔呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢；大孔整體上變化不明顯。統(tǒng)計研究區(qū)壓汞數(shù)據(jù)表明：煤巖進汞飽和度為18.82%~49.63%，平均29.85%，退汞效率為29.20%~68.11%，平均54.09%。研究區(qū)不同煤階樣品壓汞曲線（圖3-2）表明：保德地區(qū)樣品進汞飽和度較高，平均26.04%，壓力從0MPa增加到0.1MPa，進汞量少量增加；壓力從0.1MPa增加到1MPa，進汞量無明顯增加；壓力大于1MPa，隨著壓力增加，進汞量明顯增大；結合孔徑分布可知保德地區(qū)

16大中孔均有發(fā)育，各級別孔發(fā)育不均使得退汞效率低。柳林地區(qū)樣品進汞飽和度約為20%~30%，退汞效率高，吸附脫附曲線在壓力1MPa出現(xiàn)不同的進汞量，表明各級別孔隙連通性一般。韓城地區(qū)樣品進汞飽和度在25%左右，曲線近似垂直，表明微孔大量發(fā)育，煤巖吸附能強有利于煤層氣的富集。BD1BD2LL1LL2HC1HC2圖3-2研究區(qū)不同煤階樣品壓汞曲線3.1.2壓汞孔隙分形特征分形維數(shù)因標尺不變特性，將其放大縮小其形態(tài)、復雜程度等特征均不會發(fā)生明顯變化，因煤層均質(zhì)程度的差異使得孔隙分布存在不同，孔隙結構分形維數(shù)也不相同（李大勇等，2010；賴錦等，2013）本論文采用多孔介質(zhì)模型，對比常規(guī)儲層的多孔介質(zhì)分形理論，根據(jù)分形幾何原理：minclogS=(3D)logP+(D3)logP（3-1）
【參考文獻】

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本文編號：2890089