原位地应力约束下煤储层自封闭作用及其成藏效应

作者：陈世达; 汤达祯^*; 陶树

来源：煤炭学报, 2021, 46(08): 2466-2478.

DOI：10.13225/j.cnki.jccs.CB21.0686

• 煤层气
• 含气系统
• 地应力场
• 渗透率
• 自封闭作用

关于煤层气叠置成藏效应的研究通常注重煤系地层层序地层格架的时空配置,对于原位地应力制约下储层的"自封闭效应"关注不足,应力场垂向转换诱导的煤储层渗透性的非单调性变化及其对储层压力、含气性等成藏特征参数的调控作用常被忽视。系统分析了黔西地区煤储层地应力场的垂向分布规律及其构造控制效应,揭示了渗透率随埋深的非指数变化规律及其在沁水、鄂东等含煤盆地的普适性,探讨了储层压力、压力系数垂向差异性分布及其与地应力-渗透率的匹配关系。黔西地区煤储层水平主应力(200～1 300 m)是埋深和构造综合作用的结果,含煤向斜轴部是水平主应力最为集中的区域。根据应力梯度垂向演变规律可以将其划分为应力挤压区(200～500 m,水平构造应力主导)、应力释放区(500～750 m,垂直应力主导)、应力过渡区(750～1 000 m,近向斜轴部)和构造集中区(>1 000 m,向斜轴部低点部位,高应力区)。埋深中段的应力释放区有利于相对高渗储层的形成(平均0.2×10-15 m2),在此深度区间上下(200～500 m,平均0.06×10-15 m2;>750 m,平均0.02×10-15 m2)渗透率普遍较低。渗透率随埋深的这种非单调性变化规律具有普遍性,黔西盘关—土城向斜、比德—三塘向斜埋深中段均存在渗透率相对高值区,沁南(650～800 m)、鄂东(800～950 m)、滇东(600～800 m)、准南(600～800 m)等含煤盆地内这一现象也并不鲜见。原位条件下,低渗储层(<0.1×10-15 m2)的"自封闭"作用使其可以不依赖于盖层等封堵条件,即可构成层间相对独立的流体单元。例如,黔西地区200～500 m,>750 m埋深段的低渗储层自封闭成藏作用显著,储层压力与埋深相关性较差,含气量与压力系数垂向呈"波动式"的无规律变化,常压、欠压、超压储层均有分布,流体压力系统叠置发育。500～750 m的相对高渗储层需外围形成致密的封堵盖层才能阻断层间的流体联系,相对于其他埋深区间更有利于形成统一的流体压力系统,储层压力随埋深增加或层位降低而单调递增,压力系数无明显波动,基本以常压储层为主,含气量随着埋深增大而增大。在同一煤层或气藏内部,储层相对致密部分也可能会封堵高孔渗部分的流体,导致流体压力系统横向上多段叠置。

• 单位
  中国地质大学（北京）