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