沁水盆地煤儲(chǔ)層物性研究

　　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(chǔ)量的兩倍多。我國(guó)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(cè)資源量約為4.55×10¹²t，這為我國(guó)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(chǔ)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(xiǎn)。地面煤層氣勘探和開發(fā)實(shí)踐表明。最近一段時(shí)期，以探測(cè)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(píng)價(jià)，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(cè)煤厚度和宏觀構(gòu)造等。
　　我國(guó)煤層氣儲(chǔ)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(jiǎn)單，內(nèi)部構(gòu)造穩(wěn)定、邊緣活動(dòng)性增強(qiáng)，總體表現(xiàn)為一個(gè)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(duì)沁水盆地的煤儲(chǔ)層進(jìn)行分析研究，對(duì)煤樣進(jìn)行測(cè)定，分析了軸壓和圍壓對(duì)煤儲(chǔ)層的縱橫波速度，彈性參數(shù)的影響。對(duì)研究煤儲(chǔ)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(chǔ)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(gè)樣本，成功制取44個(gè)樣品。在恒定孔壓和恒定溫度下，在MTS巖石物理參數(shù)測(cè)試系統(tǒng)進(jìn)行了測(cè)試。
　　2　煤儲(chǔ)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(hào)樣品測(cè)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?？v橫渡比增大到一定數(shù)值之后減小。
　　x4號(hào)平行層理樣品巖石物理參數(shù)測(cè)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(duì)橫向拉伸(壓縮)影響變換不大?？v橫渡比也是增大。
　　得到44個(gè)樣品的測(cè)試結(jié)果，都與x2號(hào)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。縱橫波速度，彈性參數(shù)與圍壓的關(guān)系類似。
　　3　結(jié)語(yǔ)
　　通過對(duì)上面測(cè)試結(jié)果比較分析發(fā)現(xiàn)，對(duì)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(chǔ)層對(duì)壓力變化會(huì)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(chǔ)層的縱波速度對(duì)圍壓和軸壓的變化更敏感。到達(dá)一定壓力下，煤儲(chǔ)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(duì)儲(chǔ)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(chǔ)層的識(shí)別與預(yù)測(cè)，對(duì)煤層氣的地震勘探有重要意