李亚男-煤储层孔隙特征及比表面积对煤吸附能力影响的研究

煤储层孔隙特征及比表面积对煤吸附能力影响的研究

李亚男李贵中陈振宏

中国石油勘探开发研究院廊坊分院廊坊065007

煤是由植物遗体转变成的非均质性极强的有机岩石，受沉积环境、保存条件的影响，造成煤层气储层矿物成分、孔隙类型、大小、结构差异变化较大，研究表明煤中矿物含量及孔隙发育程度对煤储层的储气能力影响最为明显，进而影响煤层气的开发。选取煤层气开发区代表性煤样，运用光学显微镜、扫描电镜进行实验测试，研究煤中矿物含量及孔隙发育情况；通过图像分析，表征不同组分煤岩孔隙结构特征和发育程度，为煤层气的勘探开发提供理论支持。同时，还对研究区内的比表面积和吸附气含量的关系进行了探讨。

关键词：扫描电镜孔隙特征比表面积吸附特征

Research on the Coal Reservoir Porosity Character and the Influence of Specific Surface Area on Coal Adsorption Capacity

Li Yanan, Li Guizhong, Chen Zhenhong

Langfang 065007

Coal is heterogeneity organic rock transformed from the remains of plants, it affected by the depositional environment and preservation condition, Caused by the impact of coalbed methane reservoir’s mineral composition, pore type, pore size, and the difference of structu re. The research shows that mineral content in coal and pore abundance are the most obvious impact of the gas storage capacity of coal reservoir. And then it affects on coalbed methane development. Select the representative coal samples of the coalbed methane development zone, and use optical microscope, scanning electron microscope to experimental measurement in order to research on the mineral

基金项目：国家科技重大专项项目“煤层气富集规律研究及有利区块预测评价”（编号：2011ZX05033）和中国石油天然气股份重大科技专项“煤层气资源潜力研究与甜点区评价”

content in coal and pore development situation. By the analysis of the image, characterization of different compo nents of coal and rock’s pore structure feature and degree of development supported the CBM exploration and development theory. At the same time, some research was worked on the relation between the specific surface area and the adsorption content.

Key Words:scanning electron microscope, porosity character, specific surface area, adsorption characteristics

1、前言

与常规的砂岩和碳酸盐岩相比，煤岩储层既是煤层气的源岩，又是其储集层，并且煤岩层还是由孔隙和裂隙组成的双重介质。其中的基质孔隙为煤层气储集的主要场所，裂隙则是煤层气运移的通道[1]。

《煤层气（煤矿瓦斯）开发利用“十二五”规划》中指出：我国2000m以浅的煤层气资源总量约为36.81×1012m3，与陆地常规天然气资源量相当，居世界煤层气排名第三位[2]。而在我国对天然气的需求量不断增加的前提下，煤层气将会逐步成为常规天然气的接替者[3]。

由此，对煤储层的微观结构进行观察，对孔隙特征与含气性关系的研究，对煤层气的开发具有重要意义。

2、孔隙特征

煤岩的双重孔隙系统，按照结构划分可分为基质孔隙和裂隙[4]。其中，基质中所包含的微孔隙成为基质孔隙，是煤层气的重要储集场所，其储集有吸附状态的煤层气。而煤岩中的裂隙，按照其结构可以划分成两种：内生裂隙和外生裂隙[5]。内生裂隙又被称为“割理”，是在煤化的过程中形成的；而外生裂隙则是由构造应力造成的。

2.1 煤孔隙大小的分类

在《煤与瓦斯突出》（ΧОДОТ，1961年）中，对煤的孔隙有较详细的论述，这也是最早的系统研究煤孔隙的著作之一，按空间尺度将煤中孔隙划分为微孔、小孔、中孔和大孔[6]。其中，对煤的孔径结构划分是在工业吸附剂的基础上提出的，主要依据孔径与气体分子的相互作用特征，气体在大孔中主要以层流和紊流方式渗透，在微孔中以毛细管凝。之后，也有很多学者（Dubinin et al.，1966年；Gan et al.，1972年）也都提出过不同的分类方法（表1）[7]。

国内的很多研究者对孔隙的分类有很多种方法。由此可知，按孔隙大小进行分类，其分类的差异性是较大的。其中的原因主要是取样时煤中孔隙结构的随机性，采样区域不同，以及研究者的研究目的和手段的差异等。

[3、8]

基金项目：国家科技重大专项项目“煤层气富集规律研究及有利区块预测评价”（编号：2011ZX05033）和中国石油天然气股份重大科技专项“煤层气资源潜力研究与甜点区评价”