永川煤矿延深区须六段砂岩储层特征及致密气储量估算

永川煤矿延深区须六段砂岩储层特征及致密气储量估算

郭臣业;张迪;王彪;周东平;张昌勇

【摘要】永川煤矿延深区煤系地层上覆须家河六段岩层含有大量气体.在实验室对须六段岩芯进行了化验分析,结果显示为长石岩屑砂岩层,结构成熟度为中到低,孔隙度平均3.98％,渗透率平均0.080506×10-3μm2,岩层内孔隙以微裂隙为主,含气饱和度平均84.3％,属于Ⅲ～Ⅱ类中等复合性储层类型的致密砂岩气藏.应用容积法计算表明该矿延深区须六段致密砂岩气地质储量为12.84×108 m3,丰度为

1.712×108m3/km

2.可在井下应用水力压裂技术对岩层增透,结合瓦斯负压抽采系统,对须六段岩层致密气进行开发.

【期刊名称】《中国矿业》

【年(卷),期】2016(025)010

【总页数】4页(P110-113)

【关键词】致密砂岩;岩石类型;微观结构;孔隙度;渗透率;饱和度分析;储量估算【作者】郭臣业;张迪;王彪;周东平;张昌勇

【作者单位】中国矿业大学(北京),北京100083;重庆市能源投资集团科技有限责任公司,重庆400060;重庆市能源投资集团科技有限责任公司,重庆400060;重庆市能源投资集团有限公司,重庆401121;重庆市能源投资集团科技有限责任公司,重庆400060;重庆永荣矿业有限责任公司,重庆402465

【正文语种】中文

【中图分类】TD353

永川煤矿位于渝西地区新店子背斜，主采须五段7号煤层，均厚0.65m。从2009年开始，该矿主要抽采须五段顶部砂岩层中的卸压瓦斯，2009年瓦斯抽采量

7.66×106m3，2010年9.72×106m3，2011年达11.32×106m3。根据该矿历

年瓦斯等级鉴定结果，矿井实际瓦斯涌出量远大于各煤层的瓦斯总含量，分析认为瓦斯主要来源于须六段砂岩层中的气体。

国内外对致密砂岩气等非常规气藏的勘探开发及研究方法，均是通过地面施工试验井获取相关参数，进行储层特性、储量估算、可开发性评价等研究工作[1-3]。本

文结合煤矿生产，分析永川煤矿煤系地层上覆须六段砂岩储层特性，探明岩层中气藏类型，在实验室对须六段岩芯进行分析，在此基础上估算延深区须六段地质储量。永川煤矿矿区位于新店子背斜弧形顶端。新店子背斜为梳状背斜，两冀浅部陡，深部缓，北东段陡，南西段缓。永川煤矿矿区所在井田由新华系四川沉降带川东“隔挡式”构造西缘的华蓥山帚状构造向西南延伸的西山、螺观山、新店子和古佛山等背斜组成，区内向斜宽缓，背斜紧密，轴线呈北东-西南展布，彼此间近于平行，

并成左列式雁旋转排列。背斜轴部一般伴有较大规模的压扭性走向逆断层，显示为压扭性应力较强区。西山、新店子和古佛山背斜在平面上构成一组向南东凸起的弧形构造，新店子背斜正好位于弧形构造中段，永川煤矿则位于弧形的顶端。新店子背斜为梳状背斜，两冀浅部陡，深部缓，北东段陡，南西段缓，永川煤矿所在井田部分位于背斜北西冀地层倾角缓陡交替的中段[4]。

永川煤矿煤系所处的川南地区须家河组地层，属于河流-三角洲沉积体系，为三角

洲平原沉积相，成岩作用包括压实作用、压溶作用、胶结作用(绿泥石胶结)、交代作用、构造破坏作用、溶蚀作用等[5]。四川盆地上三叠统须家河组是一套以砂泥

岩组合为主的含煤层系，具有优良的油气成藏条件，须二、须四、须六段是川南油气田的主要存储层之一。

2.1 岩芯取样及加工

结合永川煤矿-500～-900m水平延深区(平均埋深911.8m，延深区有效面积

7.5km2)煤层资源勘查工程，利用平均分布在矿区的ZK-1、ZK-2、ZK-3、ZK-4

地面地质探孔钻取的45枚须六段岩芯，根据《石油天然气地质岩芯与岩屑管理规则 SY5365-89》进行岩芯采集，并在实验室对岩石类型及特征、物性特征、孔隙

类型、饱和度进行实验室测试[6]。根据油气显示情况选取岩芯9枚，部分加工成

型的岩芯照片见图1。

根据岩石薄片鉴定、电镜扫描、压汞测试及含气饱和度测试实验要求做成试验试样，对岩样的岩石学特征、孔渗特性及油气饱和度进行孔渗及物性测试，并查明岩层中气藏类型。

2.2 岩芯试验及结果

2.2.1 岩石类型及特征

砂岩样的碎屑成分及结构组成通过薄片鉴定试验确定，试验时将试样置于Olympus BX51-P型偏光显微镜下观察。结果表明须六段(T3x6) 砂岩岩石类型主

要是长石岩屑杂砂岩，细粒为主，长石颗粒多风化，且程度较深，参照曾允孚教授提出的砂岩等腰三角形分类投点图绘制标准[7]，做出的砂岩骨架成分投点图见图2。图中投点均落在三角形顶端区域，且数据点分布远离长石和岩屑砂岩端，说明砂岩成分中长石、岩屑的含量较低，而石英含量较高，具有较高的成分成熟度。砂岩填隙物主要是高岭石、方解石和硅质，大多数砂岩分选为中等～好。碎屑颗粒磨圆次圆～次棱角状为主，基底式胶结。

2.2.2 微观结构及孔渗特性

砂岩样微观结构通过薄片鉴定试验结合FEINova400型场发射扫描电镜观测。试

验结果表明，在石英颗粒构成的粒间孔中有高岭石填充；石英次生加大，且次生加大边有溶蚀现象；长石颗粒被方解石交代或溶蚀严重而以高岭石填充，既有溶蚀孔隙，也有高岭石晶间微孔，孔隙以微裂隙为主，占总面孔率的40%以上，粒间孔

0.63%，粒内孔0.94%，粘土微孔0.90%，面孔率3.00%。孔隙类型与矿物之间

的关系也从岩芯的电镜扫描二次电子成像图上得到了反映，图3为应用FEI

Nova400型场发射扫描电镜采集的不同倍率下岩样孔隙类型及矿物特征，表明岩

样中存在粒间微孔、粒内溶孔、粘土微孔等多种孔隙类型。

砂岩样品的孔渗特性测试在AutoPore Ⅳ 9500 全自动压汞仪上进行。结果显示

须六段岩样密度最大2.60g/cm3，最小2.36g/cm3，平均2.48g/cm3；孔隙度

最大8.70%，最小1.08%，平均为3.98%；渗透率最大0.497203×10-3μm2，

渗透率最小0.004328×10-3μm2，平均为0.080506×10-3μm2，表明须六段岩

芯均属特低孔特低渗的致密储层。

2.2.3 饱和度分析

流体饱和度指油、气、水(So、Sw、Sg)在岩石孔隙中所占据的空间体积百分数，

实验室采用蒸馏抽提法进行测试，它是油气藏储量计算的重要参数。9枚岩芯样品的饱和度分析结果如图4所示，结果显示含油饱和度8.33%，含气饱和度84.30%，含水饱和度7.37%，即永川煤矿延深区的须六段储层中流体以气为主。

2.3 结果分析

岩芯化验结果显示，须六段岩性平均密度2.48g/cm3，为致密细砂岩，孔隙以微

裂隙为主，占总面孔率的40%以上，填隙物主要为高岭石，孔隙度平均为

3.98%(<10%)，存在溶蚀性孔隙，微破裂可见，渗透率平均为0.080506×10-

3μm2(<0.1×10-3μm2)含气饱和度84.30%，以含气为主。根据我国矿产储量委

员会标准[8]，可判定须六段蕴藏的气体资源为致密砂岩气。

根据四川盆地须家河组致密砂岩储集体的分类方法，III类储层孔隙度和渗透率均

较低，孔隙度3%～4%，渗透率(0.01～0.05)×10-3μm2，溶蚀作用或破裂作用不太发育；II类储层孔隙度和渗透率一般，孔隙度4%～6%，渗透率(0.1～

0.05)×10-3μm2，溶蚀作用和破裂作用较发育[9]。渝西新店子背斜西翼须六段砂