能源地質(zhì)學(xué)第五章 煤層和油氣藏的形成和變化

第二節(jié)

煤層的形成和變化一、煤層的形成和煤層的特征二、煤層厚度、形態(tài)變化及其控制因素三、煤系及其特征〔一〕煤層的形成植物的大量繁殖1、泥炭的堆積的條件碎屑沉積物的注入貧乏有機(jī)質(zhì)的保存2、補(bǔ)償方式①過度補(bǔ)償—沼澤水面上升速度<植物遺體的堆積速度②均衡補(bǔ)償—沼澤水面上升速度≈植物遺體的堆積速度③欠補(bǔ)償—沼澤水面上升速度>植物遺體的堆積速度一、煤層的形成和特征〔二〕煤層的結(jié)構(gòu)、頂?shù)装?、煤層的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)煤層復(fù)雜結(jié)構(gòu)煤層2、煤層頂、底板直接頂、偽頂，根土巖巖石類型、封蓋性、穩(wěn)定性3、煤層中的結(jié)核、包體和化石

結(jié)核：黃鐵礦、鈣質(zhì)、硅質(zhì)、白云石質(zhì)煤核：煤層中保有植物化石的結(jié)核植物殘?bào)w：木質(zhì)部、管胞、樹皮化石：珊瑚、腕足類和有孔蟲1—鱗木類細(xì)根2—櫛羊齒羽片上的原位聚合孢子囊3—植物結(jié)構(gòu)縱切片〔據(jù)田寶霖〕太原西山7號(hào)煤層123211—宏觀煤核2—顯微照片據(jù)楊錫祿12植物細(xì)胞結(jié)構(gòu)〔切片〕1—據(jù)田寶霖2—據(jù)丁丕訓(xùn)〔一〕煤層厚度二、煤層厚度、形態(tài)變化及其控制因素

1、煤層厚度分級(jí)薄煤層：≦

1.30m中厚煤層：1.31~3.50m厚煤層：>3.50m2、煤層厚度類型總厚度：煤+夾矸有益厚度：純煤可采厚度：經(jīng)濟(jì)技術(shù)條件最低可采厚度：煤種、產(chǎn)狀、資源、開采方式3、儲(chǔ)量計(jì)算時(shí)煤層厚度確實(shí)定方法①煤層中夾矸的單層厚度≦0.05m時(shí)，夾矸與煤分層可合并計(jì)算；②煤層中夾矸的單層厚度≧最低可采厚度時(shí)，被夾矸所分開的煤層應(yīng)分別作為獨(dú)立煤層，并分別計(jì)算儲(chǔ)量；③0.05m<煤層中夾矸的單層厚度<最低可采厚度時(shí)，煤分層不作獨(dú)立煤層。煤分層厚度等于或大于夾矸厚度時(shí)，上、下煤分層應(yīng)加在一起作為煤層的采用厚度;

0.150.370.700.750.480.360.830.60.050.680.470.540.760.150.250.200.750.680.360.430.650.250.200.550.680.360.730.180.76④對(duì)于復(fù)雜結(jié)構(gòu)煤層，當(dāng)各煤分層的總厚度≧最低可采厚度、夾矸不穩(wěn)定且總厚度不超過煤分層總厚度的1/2時(shí)，可將各煤分層的總厚度作為煤層的采用厚度。④〔二〕煤厚和形態(tài)變化及其控制因素1、泥炭沼澤基底不平①“頂平底不平〞；②往往在含煤巖系的底部或下部的煤層煤厚變化極為不規(guī)那么；③基底古地形低洼處煤層增厚，向突起部位尖滅變薄，呈現(xiàn)超覆樣式。煤層形態(tài)〔a〕—藕節(jié)狀〔b〕—串珠狀〔c〕—雞窩狀〔d〕—馬尾狀平頂山一礦戊組煤分叉圖2、沉積因素〔1〕沉積體系〔2〕同沉積構(gòu)造①基底斷裂系②盆內(nèi)次級(jí)同沉積褶皺③盆內(nèi)同沉積斷裂3、煤層的沖蝕頂凸構(gòu)造〔a〕透鏡狀分叉〔b〕連續(xù)分枝型分叉〔c〕“之〞字型分叉1—鐵法盆地剖面圖2—鐵法盆地煤層形態(tài)變化1〕西部煤層分叉尖滅帶結(jié)構(gòu)復(fù)雜；2〕中部厚煤帶，結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單；3〕東部薄煤帶，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單12EW德國(guó)下萊茵第三紀(jì)煤盆地中的同沉積斷層〔據(jù)M.Teichmuller,1968〕同沉積斷層的形成機(jī)制〔據(jù)Bruce,1973〕4、后期構(gòu)造變動(dòng)

5、巖漿侵入

6、巖溶作用造成的無煤陷落柱

〔二〕煤層厚度變化類型1、原生變化指在泥炭堆積過程中，由于各種地質(zhì)作用而引起的煤層形態(tài)和煤層厚度的變化。2、后生變化指泥炭層被新的沉積物覆蓋以后，由于構(gòu)造變動(dòng)、河流沖蝕等后期地質(zhì)作用所引起的煤層形態(tài)和煤層厚度的變化。一、油氣的儲(chǔ)集層與生儲(chǔ)蓋組合二、油氣的運(yùn)移與圈閉三、油氣藏的形成與類型第三節(jié)油氣藏的形成、運(yùn)移和聚集

保存蓋層生油層儲(chǔ)油層油氣藏油氣運(yùn)移〔一〕根本概念1、圈閉圈閉是地下儲(chǔ)集層中能夠阻止油氣繼續(xù)向前運(yùn)移，并且使油氣在其中聚集起來的一種場(chǎng)所。儲(chǔ)集層圈閉形成的必要條件蓋層遮擋條件〔封閉條件〕

2、油氣藏油氣藏是單一圈閉內(nèi)具有獨(dú)立壓力系統(tǒng)和統(tǒng)一油水〔氣、水〕界面的油氣聚集，是地殼中最根本的油氣聚集單位。

一、油氣的儲(chǔ)集層與生儲(chǔ)蓋組合

(二)儲(chǔ)集層特征但凡能夠存儲(chǔ)和滲濾流體〔油、氣、水〕的巖層都可以稱之為儲(chǔ)集層。作為儲(chǔ)集層的條件：孔隙性——直接決定巖層儲(chǔ)集油氣的數(shù)量；滲透性——控制了儲(chǔ)層內(nèi)所含油氣的產(chǎn)能；1、孔隙度孔隙度絕對(duì)孔隙度有效孔隙度

砂巖：φe=5～30%，一般10～20%；碳酸鹽巖，φe＜5%。超毛細(xì)管孔隙〔d＞500m〕：重力流動(dòng)2、類型毛細(xì)管孔隙〔2＜d＜500m〕：毛管力微毛細(xì)管孔隙〔d＜2m〕：范德華力砂巖儲(chǔ)層的孔隙度分級(jí)巖石中各種孔隙1—分選良好，排列疏松的砂2—分選良好，排列緊密的砂3—分選不良，含泥、砂的礫石4—經(jīng)過局部膠結(jié)的砂巖5—具有結(jié)構(gòu)性孔隙的粘土6—經(jīng)過壓縮的粘土7—具有裂隙的巖石8—具有溶隙和溶穴的可溶巖據(jù)邁因策爾修改補(bǔ)充3、孔隙結(jié)構(gòu)

指巖石所具有的孔隙和喉道的幾何形狀、大小、分布及其相互連通關(guān)系。2、滲透性指在一定壓差下，巖石允許流體通過的能力?！?〕滲透率的單位國(guó)內(nèi)外普遍采用的滲透率單位是達(dá)西，符號(hào)為D〔它相當(dāng)于SI制單位的〕，1D的物理意義是：當(dāng)粘度為1cp〔即：1mpa·s〕的流體，在壓差為1atm〔0.0981MPa〕作用下，通過截面積為1cm2、長(zhǎng)度為1cm的多孔介質(zhì)，其流量為1cm3/s時(shí)，該多孔介質(zhì)的滲透率就稱為1D〔達(dá)西〕實(shí)際上煤儲(chǔ)層的滲透率往往較低，用1D作單位太大，故常用千分之一達(dá)西，即毫達(dá)西mD〔〕作為單位。1mD=987×10-6μm2=0.987×10-3μm2〔2〕滲透率的級(jí)別〔2〕滲透率的實(shí)驗(yàn)與測(cè)試絕對(duì)滲透率—單相流體有效滲透率/相滲透率相對(duì)滲透率(二)儲(chǔ)集層類型

碎屑巖儲(chǔ)集層

巖石類型碳酸鹽巖儲(chǔ)集層其他巖類儲(chǔ)集層孔隙型儲(chǔ)集層裂隙型儲(chǔ)集層空間類型

溶洞-裂隙型儲(chǔ)集層孔隙-裂隙型儲(chǔ)集層孔隙-溶洞-裂隙型儲(chǔ)集層

3、孔隙度與滲透率的關(guān)系兩者的關(guān)系對(duì)于不同的巖石有所不同。1〕碎屑巖類和局部碎屑灰?guī)r、生物灰?guī)r2〕碳酸鹽巖1、碎屑巖儲(chǔ)集層（1）巖石類型礫巖砂礫巖各種砂巖粉砂巖火山碎屑巖（2）成因類型河床砂巖體三角洲砂巖體海灘、堤島砂巖體濁積砂巖體洪積錐、沖積堆砂巖體原生粒間孔隙；〔3〕儲(chǔ)集空間溶孔〔粒間溶孔、粒內(nèi)溶孔、鑄?？椎取常涣芽p:解理縫、層理縫和層間縫。cba玉門油苗臺(tái)灣：激流中的含油巖石將軍溝K1油苗黑油山背斜構(gòu)造侵蝕油泉裂隙系統(tǒng)據(jù)邸世祥等〔1991〕據(jù)邸世祥等〔1991〕砂巖儲(chǔ)層的孔隙〔據(jù)羅蟄潭，王允誠(chéng)，1986〕〔4〕物性的影響因素A—巖石的礦物組分 長(zhǎng)石比石英容易被石油潤(rùn)濕，在油層內(nèi)長(zhǎng)石顆粒外表油膜比石英的要厚。這層油膜一般情況下不易流動(dòng)，因此，減少了孔隙體積和通道面積，降低了滲透率。B—顆粒的排列方式和大小立方體：孔隙體積占47.6%菱面體：孔隙體積占25.9%顆粒大小 C—顆粒的分選和磨圓程度

顆粒的分選和磨圓度越高，即雜質(zhì)越少，顆粒越接近球形，越有利于形成較高的孔、滲性。D—成巖后生作用壓實(shí)作用：使物性變差，但在高壓帶仍可保持很高的孔隙度。

溶解作用：使物性變好，可產(chǎn)生溶蝕孔隙。有機(jī)質(zhì)熱成熟產(chǎn)生有機(jī)酸和CO2可使儲(chǔ)集層中的碳酸鹽膠結(jié)物及鋁硅酸鹽顆粒大量溶解，從而有助于次生孔隙的形成。

膠結(jié)作用：膠結(jié)物的數(shù)量、類型和成分我國(guó)同類碎屑巖砂體產(chǎn)油狀況表2.碳酸鹽巖儲(chǔ)集層孔裂隙原生孔隙粒間孔隙生物格架孔隙生物碎屑生物骨架間孔隙骨骸內(nèi)孔隙次生孔隙：溶蝕孔隙裂縫裂隙層間縫、縫合線脆性變差序列：白云巖石灰?guī)r白云質(zhì)灰?guī)r泥質(zhì)白云巖泥質(zhì)灰?guī)r溶解度降低序列：灰?guī)r灰質(zhì)白云巖白云巖泥質(zhì)灰?guī)r〔1〕〔2〕影響因素①沉積環(huán)境水動(dòng)力條件②成巖后生作用溶解作用膠結(jié)作用重結(jié)晶作用白云巖化作用

巖漿巖3、其他鹽類的儲(chǔ)集層變質(zhì)巖粘土巖類

（3）類型孔隙型儲(chǔ)集層(包括礁型)溶蝕型儲(chǔ)集層裂縫型儲(chǔ)集層復(fù)合型儲(chǔ)集層碳酸鹽巖與砂巖儲(chǔ)集性質(zhì)的比較我國(guó)主要油氣區(qū)儲(chǔ)集層的類型和時(shí)代分布▲—碎屑巖儲(chǔ)層★—碳酸鹽巖儲(chǔ)層◆—其它巖類儲(chǔ)層*〔三〕儲(chǔ)層評(píng)價(jià)的原那么與方法1.宏觀與微觀研究相結(jié)合(1)通過區(qū)域性相分析，找出有利相帶的部位，并確定其類型、展布和規(guī)模；(2)查明地質(zhì)體(如砂巖體)中孔隙發(fā)育的層段、厚度、儲(chǔ)集空間的類型與成因及孔隙結(jié)構(gòu)特征；(3)確定孔隙空間的分布規(guī)律及其連通性情況；(4)研究油氣水在其中的分布規(guī)律。2.綜合研究(1)野外地質(zhì)調(diào)查，盆地四周出露地層；(2)地層錄井資料分析(氣泡、油相)；(3)測(cè)井資料解釋(解釋?duì)?、R、So)；(4)實(shí)驗(yàn)室?guī)r心分析(直接分析孔滲性、孔隙類型大小)；(5)開發(fā)動(dòng)態(tài)資料分析(產(chǎn)液量、井間干擾、井漏)?！菜摹成鷥?chǔ)蓋組合1、蓋層的定義位于儲(chǔ)集層之上，能封隔儲(chǔ)集層，阻止其中的油氣向上逸散的巖層。2、蓋層的封蓋能力鹽巖、石膏層>泥質(zhì)巖層>滲透性較差的砂巖、石灰?guī)r、鋁土巖和煤層3、蓋層的封閉機(jī)理〔1〕排替壓力差/毛細(xì)管/薄膜封閉〔2〕異常壓力封閉〔3〕烴濃度封閉4、生儲(chǔ)蓋組合類型

〔1〕旋回式組合

〔2〕側(cè)變式組合

〔3〕混合式組合生(一)油氣在地下運(yùn)移的方式和狀態(tài)

二、油氣的運(yùn)移與