典型孔隙结构模型及分布

如题所述

煤的压汞曲线可用来区分不同的孔隙结构,进而划分不同的储层类型。笔者通过对华北地区107件煤岩样品的压汞曲线分析统计后,总结了常见的五种典型的孔隙结构模型,如图2.18所示。

类型Ⅰ以鹤壁矿区HBSH4号样品为代表。特点是孔隙结构好,排驱压力小,孔喉直径均值大,进汞的累计饱和度约为80%。这种类型的压汞曲线呈两段式或非典型的三段式结构。分布特征为:压力约为1MPa以下时,压汞曲线为一较陡的斜线段,表明孔径大于6.3μm的微裂隙、植物细胞残留大孔隙和部分大的次生孔隙较发育,约占总进汞量的38%。压力为1~10MPa时,压汞曲线为近水平直线段,进汞量大,约占总进汞量的60%,表明煤岩基块中孔径介于0.063~6.3μm之间的孔隙非常发育,即大孔和中孔相当发育。压力大于10MPa后几乎不进汞,说明微孔和小孔相对不发育;退汞曲线与进汞曲线近似平行,退汞效率高达50%,说明孔隙的连通性好,该类孔隙对煤层气的富集和产出非常有利。

类型Ⅱ以焦作矿区WC4号样品为代表,特点是孔隙结构发育一般,排驱压力小、孔喉直径均值大,累计进汞饱和度较高(约60%)。其压汞曲线呈典型的三段式结构,即压力小于0.1MPa时进汞缓慢,压力达到0.1MPa时压汞曲线近似水平线,进汞迅速,约占总进汞量的85%;压力大于0.2MPa时压汞曲线近似竖直线,进汞量甚小。这种双峰态曲线说明孔隙结构中,大孔非常发育,而中、小孔和微孔不甚发育或几乎不发育,因而出现压力积聚。这样的进汞曲线一般退汞效率非常低,反映了孔隙结构不均匀,孔隙之间的连通性较差。这种压汞曲线在华北地区煤储层中占有一定的比例。

类型Ⅲ以晋城寺河矿JCSH3-1号样品为代表,其特点是排驱压力较小、孔喉直径均值较大,压汞的进汞量约为50%。压汞曲线呈三段式,即压力在1MPa前后有两个不同的进汞段,进汞较缓慢,退汞效率高,一般在50%左右。具备该类曲线特点的样品的孔隙结构中,微、小孔比中、大孔发育,中孔比大孔发育,孔隙之间的连通性较好。该类孔隙对煤层气的富集和产出较为有利。

类型Ⅳ以阳泉一矿YQYK15-2号样品为代表,该类曲线的进汞和退汞曲线均较稳定,进汞缓慢,进汞量为30%~40%,排驱压力大而孔喉直径均值小,反映微孔发育而小孔到大孔之间的孔隙少,但分布较均匀,孔隙之间连通性一般。该类孔隙对煤层气的储集非常有利,但对煤层气的产出不利。

类型Ⅴ以阳泉新井矿YQXJ3-1号样为代表,该类曲线特征类似于致密砂岩油层或泥岩盖层,总进汞量非常低,一般小于20%。由于很难出现平台段,故排驱压力不易确定。相对于Ⅳ类,该类孔隙结构中的微孔含量更高,有的甚至高达90%。这种孔隙类型对煤层气的储集有利,但对其产出非常不利。

按照这五种类型对华北地区重点矿区的煤储层进行归类分析发现,整个华北地区煤储集层的孔隙类型以Ⅳ类和Ⅴ类为主,Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ类较少(图2.19)。在9个重点区中,最好的为两淮地区,其孔隙以Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ类孔隙较多,压汞曲线较靠近水平轴,说明其孔隙类型对煤层气产出有利;平顶山煤田、焦作煤田、安鹤煤田、沁水盆地其次;荥巩煤田、大同煤田、永夏煤田最差,几乎都为Ⅳ类和Ⅴ类孔隙。

图2.19 华北地区重点矿区煤的压汞孔隙曲线类型统计

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