【摘 要】
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煤作为一种化石能源是由古代植物经过煤化作用形成的,煤的组分受成煤环境的控制,对煤的储层物性及煤层气勘探开发有较大影响。国内外众多学者对不同地区的煤相特征以及煤相对孔裂隙特征的影响取得了大量的研究成果,但对三江盆地群煤相演化特征及煤储层物性响应规律研究较少。本文以三江盆地群为研究对象,在鹤岗盆地、绥滨坳陷、勃利盆地和鸡西盆地34个煤层采取了75件样品,对研究区构造特征、地层特征、沉积特征和聚煤规律进
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煤作为一种化石能源是由古代植物经过煤化作用形成的,煤的组分受成煤环境的控制,对煤的储层物性及煤层气勘探开发有较大影响。国内外众多学者对不同地区的煤相特征以及煤相对孔裂隙特征的影响取得了大量的研究成果,但对三江盆地群煤相演化特征及煤储层物性响应规律研究较少。本文以三江盆地群为研究对象,在鹤岗盆地、绥滨坳陷、勃利盆地和鸡西盆地34个煤层采取了75件样品,对研究区构造特征、地层特征、沉积特征和聚煤规律进行了研究,开展了宏观煤岩描述、显微组分含量测试、工业分析、压汞、低温液氮和扫描电镜测试,系统开展三江盆地群主要煤层的煤岩显微（亚）组分分析,煤相成因参数分析、煤相类型划分,厘清了煤相演替过程,系统阐明煤相特征对宏观煤岩成分、孔-裂隙系统以及含气特征的控制作用。研究发现根据沉积和岩性特征可将三江盆地主采煤层分为上、中、下三段。煤岩以半亮煤、半亮-半暗煤为主,有方解石和黄铁矿充填。上段粘土矿物含量在3.2%-6.2%之间,平均4.54%;中段粘土矿物含量在2.2%-10%之间,平均4.95%;下段粘土矿物含量在2%-8%之间,平均4.68%;含有少量氧化硅类矿物、碳酸盐矿物以及硫化物。煤岩显微组分以镜质组为主,多为均质镜质体;惰质组以半丝质体和碎屑惰质体为主,壳质组含量较少。其中上段镜质组含量平均57.57%;惰质组含量平均18.02%,壳质组含量平均20.03%;中段镜质组含量平均49.83%,惰质组含量平均29.50%,壳质组含量平均14.06%;下段镜质组含量平均61.71%,惰质组含量平均19.24%,壳质组含量平均14.38%。通过压汞实验、低温液氮吸附实验、扫面电镜测试、等温吸附测试和工业分析测试对研究区煤岩煤质特征、孔-裂隙系统特征以及含气特征进行研究,发现:研究区孔隙结构发育,以微小孔为主,微裂隙较为发育,部分微裂隙被粘土矿物充填;上段兰氏体积VL在12.03cm~3/g-17.57cm~3/g之间,平均15.1cm~3/g;中段兰氏体积VL变化较大,在7.14cm~3/g-19.19cm~3/g之间,平均14.16cm~3/g;下段兰氏体积VL最高,在14.69cm~3/g-23.64cm~3/g之间,平均19.30cm~3/g;研究区以低水分煤、低中灰煤、中高挥发分煤为主。通过煤相成因参数分析方法,利用TPI-GI相图、VI-GWI相图、T-D-F相图以及镜惰比（V/I）和骨基比（F/M）等手段,系统研究宏观煤岩特征、显微煤岩特征,以及结构保存指数（TPI）、凝胶化指数（GI）、地下水影响指数（GWI）、植被指数（VI）、镜惰比（V/I）和骨基比（F/M）等成因参数,把研究区划分为4种煤相类型:（a）滞留强覆水森林沼泽相、（b）滞留覆水森林沼泽相、（c）滞留潮湿森林沼泽相、（d）滞留干燥森林沼泽相。在垂向上煤相演替特征表现为:下段36-39号样品为滞留强覆水森林沼泽相;33-35号、3-9号样品属于滞留覆水森林沼泽相;22-32号、10-17号、1-2号样品为到滞留潮湿森林沼泽相;18-21号样品为滞留干燥森林沼泽相。在平面上煤相演替特征表现为:由南向北镜质组含量减少,覆水程度逐渐降低,成煤环境由覆水森林沼泽相变为潮湿森林沼泽相。不同煤相类型对煤岩孔隙特征、含气特征的控制作用主要表现为:煤岩孔隙度和镜质组含量存在正相性,镜质组中含有大量的微小孔且内生裂隙发育,随着镜质组含量的增加,煤中孔隙空间会增大。木本植物含量越高、植物结构保存程度越好、成煤环境越潮湿、凝胶化作用越强、成煤环境越稳定越有利于煤储层孔隙发育,煤储层甲烷吸附量也越大,煤岩孔隙度和吸附量表现为滞留强覆水森林沼泽相＞滞留覆水森林沼泽相＞滞留潮湿森林沼泽相＞滞留干燥森林沼泽相。由于沼泽受到外来水源补给,会造成煤中矿物含量增加从而导致灰分含量增加,灰分含量表现为滞留强覆水森林沼泽相＜滞留覆水森林沼泽相＜滞留潮湿森林沼泽相＜滞留干燥森林沼泽相。研究成果对三江盆地群煤层气勘探开发具有重要的理论和实践意义。图60幅,表12个,参考文献76篇。
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