新疆阜康区块深部煤储层孔隙结构与分形特征研究摘要
新疆阜康区块中低煤阶煤层气资源十分丰富,已建成煤层气开发利用先导试验工程。现阶段,阜康区块煤层气勘探开发主要针对深部煤储层,且煤储层孔隙结构对于煤层气开发意义重大,亟需查清该区深部煤储层孔隙结构发育特征。本文针对性选择了阜康区块6个深部煤样作为研究对象,运用扫描电镜、低温氮气吸附和二氧化碳吸附实验等方法,探明了该区块深部煤储层的孔隙结构与分形特征。结果表明:阜康区块深部煤储层孔隙类型以气孔和胞腔孔为主,大量孔隙被黏土矿物充填;裂隙发育情况良好,可见内生裂隙和外生裂隙,部分裂隙被方解石充填。氮气吸附实验表明,深部煤储层以狭缝状和平行板状孔隙为主,平均孔径、BET比表面积及BJH总孔体积范围分别为11.09~15.87 nm、1.47~4.38 m2/g及0.005 5~0.016 7 cm3/g。其中,介孔和宏孔对孔体积的贡献极大,体积分数分别介于54.15%~64.86%和33.05%~44.19%。二氧化碳吸附实验分析结果显示,深部煤储层的微孔DFT比表面积和孔体积范围则分别在117.97~141.39 m2/g和0.0495~0.0599 cm3/g之间,孔径介于0.48~0.9 nm。其中,优势孔径在0.48~0.7 nm之间,对微孔体积贡献最大。此外,基于FHH模型的计算结果,深部煤储层表面分形维数和结构分形维数分别介于2.470 6~2.514 8和2.529 1~2.648 7,表明阜康深部煤样的煤体表面较为粗糙,孔隙结构较为复杂。煤样埋深增加或镜质体反射率增大,会导致煤样表面分形维数增大,造成煤体表面粗糙度升高。研究成果可为深部煤层气资源评价及勘探开发方案的制定提供理论支撑。
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