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沁水盆地煤儲層物性研究

2012-01-01 00:00:00張正強(qiáng)李瓊
科技資訊 2012年1期


  據(jù)統(tǒng)計(jì),全球淺于2000米埋深的煤層氣資源約為240×1012m3,是常規(guī)天然氣已探明儲量的兩倍多。我國煤炭埋深2000m以淺的資源總量約為5.57×1012t,其中已發(fā)現(xiàn)資源量約為1.02×1012t,預(yù)測資源量約為4.55×1012t,這為我國煤層氣資源奠定了巨大的物質(zhì)基礎(chǔ)。
  煤層既是煤層氣的源巖,又是儲層。尋找煤層氣,必須先找到煤層,還必須進(jìn)一步尋找有利于煤層氣聚集的煤層孔隙裂隙發(fā)育區(qū),從而降低煤層氣勘探的風(fēng)險。地面煤層氣勘探和開發(fā)實(shí)踐表明。最近一段時期,以探測煤層賦存狀態(tài)、構(gòu)造形態(tài)、斷層發(fā)育特征,定性、半定量地解釋煤層厚度為主要目的的二維地震勘探技術(shù)已廣泛應(yīng)用于煤層氣勘探評價,并發(fā)揮了重要作用。隨著地震勘探的能力不斷提高,目前主要應(yīng)用于高精度構(gòu)造勘探,特別是近年來高分辨三維勘探技術(shù)研究與應(yīng)用的深入,解決問題的能力大幅提高,在有利條件下可以查明落差大于5m的斷層、直徑大干20m的陷落柱及預(yù)測煤厚度和宏觀構(gòu)造等。
  我國煤層氣儲層具有強(qiáng)烈的非均質(zhì)性及含氣飽和度低、滲透率低、地層壓力低的特性。沁水盆地煤層氣賦存和保存條件體較好。沁水盆地構(gòu)造較為簡單,內(nèi)部構(gòu)造穩(wěn)定、邊緣活動性增強(qiáng),總體表現(xiàn)為一個大型復(fù)式斜盆地;含煤性好。主力煤層基本穩(wěn)定分布,成煤前、成煤期、成煤后的巖相古地理環(huán)境煤層的發(fā)育具有重要控制作用;煤層埋深適中,2000m以淺地區(qū)約占盆地總面積的80%。
  本文通過對沁水盆地的煤儲層進(jìn)行分析研究,對煤樣進(jìn)行測定,分析了軸壓和圍壓對煤儲層的縱橫波速度,彈性參數(shù)的影響。對研究煤儲層的地震響應(yīng)特征有一定的積極意義。
  1 樣品研究
  為了研究煤儲層特性,本次在沁水盆地的xdd,cg,tc,zb目標(biāo)煤層進(jìn)行了系統(tǒng)采樣,取得50個樣本,成功制取44個樣品。在恒定孔壓和恒定溫度下,在MTS巖石物理參數(shù)測試系統(tǒng)進(jìn)行了測試。
  2 煤儲層物性
  在恒溫(25℃)恒孔壓(0MPa)條件下,軸壓(5kN)恒定,圍壓遞增,得到彈件參數(shù)。
  x2號樣品測定結(jié)果見表1。
  從表1可知,隨著圍壓的遞增,縱波速度和橫波速度不斷增大。彈性模量隨著圍壓的遞增,而增加。隨著圍壓的遞增,泊松比變化不明顯。縱橫渡比增大到一定數(shù)值之后減小。
  x4號平行層理樣品巖石物理參數(shù)測試結(jié)果見表2如下
  
  從表2可知,隨著圍壓的遞增,縱波速度和橫波速度斷增大的。彈性模量隨著圍壓的遞增,而增加。隨著圍壓的遞增,泊松比增大,說明縱向壓縮(拉伸)對橫向拉伸(壓縮)影響變換不大??v橫渡比也是增大。
  得到44個樣品的測試結(jié)果,都與x2號垂直層理樣品相似,隨著圍壓的遞增,縱波速度和橫波速度也是不斷增大?;貧w方程相關(guān)性很好,相關(guān)系數(shù)全部大于0.9??v橫波速度,彈性參數(shù)與圍壓的關(guān)系類似。
  3 結(jié)語
  通過對上面測試結(jié)果比較分析發(fā)現(xiàn),對于垂直層理方向,其縱波和橫渡的速度大于平行層理方向的縱波和橫波速度,可借此判斷層理方向。隨著圍壓和軸壓的增大,縱波和橫波速度,都是增大的,縱橫波速度比也是增大的,但是圍壓和軸壓到達(dá)一定數(shù)值縱橫波速度達(dá)到峰值,之后下降,表明縱橫波速度與圍壓和軸壓是非線性的。楊氏模量,剪切模量。體積模量,拉梅系數(shù)也都增大,說明圍壓和軸壓越大,煤儲層對壓力變化會變得遲鈍。大多數(shù)樣品隨著圍壓和軸壓的增加,縱橫渡速度比也是增大的,表明煤儲層的縱波速度對圍壓和軸壓的變化更敏感。到達(dá)一定壓力下,煤儲層的結(jié)構(gòu)有一定的變化,導(dǎo)致縱橫波速度不是線性增加。以上研究分析,對儲層的力學(xué)特性和彈性參數(shù)之間的關(guān)系有了規(guī)律性的發(fā)現(xiàn),有助于沁水盆地煤儲層的識別與預(yù)測,對煤層氣的地震勘探有重要意

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