煤层气储集层

油气运移和储集
易于液态烃、气态烃储集和运 移，排驱效果好 易于液态烃和气态烃的储集和 运移 易于气体储集，但不利于重烃气 体的运移 气体能储集但不利于运移
气体扩散孔隙类型 气体容积型扩散孔隙 气体分子型扩散孔隙
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2. 基质孔隙度
煤的基质孔隙可用三个参数定量描述 总孔容：单位重量煤中孔隙的总体积（cm3/g）； 孔面积：单位重量煤中孔隙的表面积（cm2/g）； 孔隙度：单位体积煤中孔隙所占的体积（%）
拉长的热变气孔，反映割 理的流体压力成因，汝箕 沟大峰露天矿侏罗系延安 组二号煤
拉长气孔，有些已经连通，反映割理的流体压力 成因，济源克井山西组二1煤
4
孔隙成因类型
沁水盆地煤变质气孔超微特征
左 ： 变 质 气 孔 ， 盆 地 北 部 阳 泉 一 矿 15# 煤 ， yqyk15-3 样 ， Ro=2.96% ，
孔隙,它利于油气保存,但
不利于运移
E
大 孔隙压力 小 压汞滞后环曲线对应的孔 小 孔隙半径 大 隙模型
特征
类型
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煤中基质孔隙的类型及特征(吴俊）
类型 I II III IV
孔径分布 直径(nm)
>1000
1000100
10010
<10
孔隙结构特征
多以管状孔隙、板状孔隙为主
以板状孔隙、管状孔隙为主， 间有不平行板状孔隙 以不平行板状孔隙为主，有一 部分墨水瓶状孔隙 具有较多的墨水瓶孔隙和不平 行板状毛细管孔隙
8
割理内充填的方解石晶体内发育的晶间孔，晋城山西组3号煤，SEM。
原生粒间孔
指各种成煤物质颗粒间的孔隙。是成岩作用过程中煤物质颗粒经压实、 脱水后仍保留下来的孔隙。
煤的原始粒间、粒内孔隙，灵武灵新矿侏罗系延安组3号煤
颗粒间的填隙物 及填隙物内的原 始粒间孔，灵武 灵新煤矿侏罗系 延安组2号煤9 。
2
一、基质孔隙
基质孔隙为煤的基质块体单元中未被固态物质充填的空间， 由孔隙和通道组成。一般将较大空间称为孔隙，其间连通的狭窄 部分称为通道。
气孔
残留植物组织孔
(1) 成因分类
次生孔隙
晶间孔
1. 基质孔隙的分类
原生粒间孔
（2）孔径分类
3
气孔
气孔是指煤化作用过程中气体的生成与逸出留下的痕迹，是煤体在较高的温度、压 力条件下，处于近塑性状态，由其自身形成的气体作用的结果
煤层既是煤层气的源岩，又是煤层气赖 以储存的载体。作为一种有机储层，必须 具备一定的孔隙和足够大的比表面积，才 能有效储存煤层气；同时又必须具备一定 的、相互连通的裂隙，才能使煤层气有效 产出。煤层气储层以其特殊的性质和与煤 层气特殊的结合方式有别于常规油气储层。
1
第一节 储集层的孔隙与裂隙特征
煤中自然形成的裂缝称为裂隙，往往呈 多组出现，组成多个裂隙体系，裂隙对 煤层气的运移和产出起决定作用。这些 裂隙把煤体切割成一系列形态各异的基 质单元，称基质块，基质块中所含的微 孔隙称基质孔隙
>30 >50
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(3) 基质孔隙的结构
基质孔隙的结构主要指其形态
两端都开放的管状毛细孔,
压入压力2=退出压力,较粗
A
的A类孔隙利于油气运移
平整壁狭缝状毛细孔隙,它
利于油气运移和煤体破坏
B
锥型或双锥型管状毛细孔 隙,多出现于基质镜质体中 C
四面都开放的尖壁型毛细
孔,板间不平行
D
具有细颈管状或墨水瓶状
Vp 100%
Vb
—孔隙度（%）；Vp—孔隙度体积（cm3）；Vb—煤体体积（cm3）
有效孔隙度（ e ） （常规油气储层）
指岩石中互相联通的、在一般情况下可允许流体在其中流动的
孔隙总体积（Ve）与该岩样总体积（Vb）之比
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3 基质孔隙度的影响因素
(1) 煤化程度
总 孔 容(10-4m3/g)
特点：
其大小不一、排列无序。 外形多为浑圆状，也有呈管状。
直径多在1×103 nm左右。 6
一般不被次生矿物充填。
残留植物组织孔
是植物本身组织结构的继承。植物遗体在煤化学作用过程中部分细胞组织能被保 留下来，如丝质体、结构镜质体的胞腔。
残留植物组织孔，丝质 体胞腔孔隙，平顶山下 石盒子组戊组煤，反光 照片，×100
0.010
大 孔比表 面积(m2/g)
0.008
0.006
0.004
0.002
0.000 0
1
2
3
4
5
6
7
图 2.6 大孔比表面积与镜质体反射率（煤阶）的关系
1、Ro,max<1.3%，
该阶段大孔孔容和 比表面积急剧下降， 说明在压实为主的 成岩作用和热力作 用为主的煤变质作 用下原始粒间孔的 减少。而中孔、过 渡孔和微孔孔容和 比表面积则急剧增 加，可能是煤化作 用造成大量气孔生 成的结果。
12000×；中：气孔与微裂隙贯通，盆地中部沁源沁新矿2#煤，qyqx2-3样，
Ro=1.66%，10000×；右：爆裂气孔，盆地南部晋城寺河矿，jcsh3-1样，
Ro=3.14%，4500×。
5
热变气孔，济源克井山西组二1煤
热变气孔，焦作古汉山山西组二1煤
一般单个出现，热变作用的煤中可密集成 群。
其大小均一、 排列有序，直 径多为1×102 nm 104 nm， 这类孔隙可被 矿物质部分充 填
残留植物组织孔，菌类 体内的孔隙，宁夏汝箕 沟延安组，SEM。
7
次生孔隙
煤中矿物质，如黄铁矿、碳酸盐矿物和粘土矿物等，在地下水循环过程中可被溶蚀 形成次生孔隙。
晶间孔
指原生矿物或次生矿物晶粒间的孔隙。
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大 孔 孔 容(10-4 3 m /g)
0.16 80
0.14
中孔 比表 面 积(m2/g)
中 孔孔容(10-4m3/g)
60
0.12
0.10
(2) 孔径分类
研究者
ХОДОТ,В.В. (1961)[18] Gan 等(1972)[19] 国际理论和应用 化学联合会(1972)[20]
微孔
<10 <1.2 <0.8 (亚微孔)
级 小孔 （或过度孔） 10100
0.82 (微孔)
别 中孔 1001000 1.230 250
大孔 >1000
500
450
400
350
300
250
200
150
0
1
2
3
4
5
总 比 表 面 积(m2/g)
9
8 7
6
5
4
0
1
2
3
4
5
6
7
图 2.3 总孔容与镜质体反射率（煤阶）的关系
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160
140 120
100
80 60
40
20
0
1
2
3
4
5
6
7
图 2.5 大孔孔容与镜质体反射率（煤阶）的关系
图 2.4 总比表面积与镜质体反射率（煤阶）的关系