构、高应力状态下煤岩形变等

的研究报道很少。水动力条件是决定煤层气能否保存下来的关

键因

素。在微渗滤作用下,矿物结晶水、吸着水、薄膜水和毛细水等非流动水在煤层顶底板上

形成网络状的渗滤

水,对煤层气起到一定保护作用;处于逆断层中停滞的水,阻止煤层气向上

运移

,起到了水动力封堵作用。水动力封堵作用有可能形成异常高压,桑浩田认为异常高压形

成机制可分为水动力封闭性和自闭性

2 类[18]。由水动力封闭形成的煤层气藏的渗透性一般

比较好

, 在现有的经济和技术水平下可以进行开采。区域构造应力条件是影响割理裂隙发育

的客观条件。唐鹏程认为古构造应力场控制割理延伸方向

[8]。在外力作用下,煤的原生结构

将遭受破坏而形成构造煤

(破裂煤、碎粒煤和糜棱煤),原生结构的破坏会对煤储层的孔渗性

产生

2 种不同的结果,一是煤岩破碎增大煤储层的孔隙性,二是导通煤系地层之间的含水层,

产

生矿物充填堵塞孔隙。

3 煤岩学特征
煤的变质程度对煤层气储层的影响呈现出一定的规律性。陈振宏等从煤岩

结构上

,解释了不同煤阶的煤储层对煤层气的吸附/解吸作用差异的原因[19]。许多学者在

煤变质作用程度对煤层孔隙度

的控制作用上一致认为[20],随着煤阶的升高,煤的孔隙度呈

现高

—低—高的变化规律。但是,对于煤的变质作用对吸附和解吸的认识存在分歧。张群等

认为在

Ro 为 0.54%~4.25%时,煤的吸附能力随煤阶增高呈增高的趋势[21];Laxminarayana 等

则认为二者是一个

“U”型的关系[22],即在中挥发分烟煤阶段,煤的吸附能力取极小值。苏现波

等研究认为

, 随煤阶的增高煤的吸附能力经历 4 个阶段[23]。傅雪海认为中国煤储集层吸附

时间的长短

,似与煤阶没有特定关系[24]。李小彦认为解吸样品吸附时间的变化与煤阶没有

明显的关系

[25]。钟玲文等在实验中发现,煤镜质体组分体积分数大于 60%时的吸附量与煤

化程度的

关系[13]为:在 Ro 为 0.5%~1.2%时,吸附量随着煤化程度增高而减小;当 Ro 为

1.2%~4.0%时,吸附量随着变质程度增加而增加;Ro 大于 4.0%之后,吸附量随着变质程度的
增加急剧变小

,直至很少吸附或基本不吸附。此外,对于吸附/解吸速率与煤岩类型的关系,国

内外学者有着不同的认识

,刘洪林等认为从光亮煤到暗淡煤[26],吸附时间明显增大。

Gamson[27],Crosdale[28], Laxminarayana 等[22]认为暗淡煤解吸要比光亮煤解吸得快,而也
有学者

[29-30]认为吸附时间与煤岩类型关系甚小。我国大部分高煤阶煤的形成都与构造热

事件有

关,高煤阶煤储层具有明显的改造作用[31-32]。

4 岩浆的烘烤作用使煤大量地生烃、排烃,同时在煤岩中形成很多气孔,有机质的挥发也增
加了储层的孔隙度

;煤岩基质收缩也产生了大量的收缩裂隙;构造和岩浆的动力挤压作用产

生外生裂隙叠加到割理系统中

,大大改善了储层的孔隙性和渗透性。尤其是靠近侵入体的天

然焦

, 柱状节理密集发育,增大了煤层气储藏空间。煤岩完全燃烧后残余的成分为灰分,主要

来源于

煤岩的矿物质。刘洪林认为可以通过附近砂岩和煤割理的填充物的形态和类型来区

分判断构造的期次和流

体性质[32]。煤岩的非均质性是影响勘探选区、生产井布置、压裂、排

采的难题。李梦溪通过沉积环境研究指出

[33],泥炭坪形成的煤层的非均质性最弱,三角洲较

弱

,河流相最强。赵贤正等从区域构造方面对沁水盆地的非均质性进行研究[34],指出高煤阶

煤热演化仅是煤层含气性、

渗透性及流体压力的基础,后期构造改造是导致沁水南部高煤阶

煤储层非均质性的根本原因。

煤岩组分不仅影响煤层的生烃能力,也是影响煤层气储层含气

性的内在因素。甘华军等研究认为

[35],在高惰性组、低镜质组含量时,惰质组对煤储层孔隙度

的

控制作用更为明显,孔隙度变化与变质程度关系不是很大;而在高镜质组、低惰质组含量时,

煤储层的孔隙

特征与变质程度呈规律性变化。煤的基质孔隙与割理- 裂隙受煤岩的显微组分

影响

[36]。 4 实验方法目前在煤层气储层研究中运用比较广泛的实验方法主要有:压汞法、低

温液氮吸附法、镜质组反射率、扫

描电镜、核磁共振、测井、地震反演等,并取得了一定的成果

[37-39]。利用孔隙度测试和压汞实验,不仅可以确定煤样的孔隙含量和不同孔径段的孔隙在
总孔隙中所占的百

分比,而且利用进汞、退汞曲线形态和退汞效率可以确定各孔径段孔隙之