沁水盆地寺河礦煤巖含氣性與彈性參數(shù)的關(guān)系.pdf

1、煤層氣是一種清潔的非常規(guī)天然氣，煤層氣的勘探與開發(fā)在目前的能源結(jié)構(gòu)中占據(jù)了重要地位。煤層氣的地震勘探一直缺少巖石物理理論支持。為了研究煤巖彈性參數(shù)與煤巖含氣性之間的關(guān)系，本文從超聲彈性參數(shù)測試出發(fā)，簡單介紹了煤樣的制作以及密度的測量，詳細分析了超聲及低頻測試系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及原理，并進行了煤巖的彈性參數(shù)測試。通過顯微組分定量實驗獲取煤巖各組分體積含量，結(jié)合煤巖彈性參數(shù)，擬合外推獲取各組分彈性參數(shù)及密度，鏡質(zhì)組彈性參數(shù)為：體積模量2.55 GP

2、a，剪切模量0.8 GPa，楊氏模量2.19 GPa；惰質(zhì)組體積模量9.86 GPa，剪切模量5.57 GPa，楊氏模量15.17 GPa。利用XRD射線衍射對煤巖礦物進行定量分析。首次提出了一種基于煤巖工業(yè)成分分析的孔隙度計算方法。利用等效介質(zhì)理論綜合分析煤巖顯微組分、礦物及孔隙度對煤巖彈性參數(shù)的影響，研究表明：煤巖彈性參數(shù)與鏡質(zhì)組含量和孔隙度含量呈反比，與礦物及惰質(zhì)組含量成正比，礦物含量對煤巖彈性參數(shù)影響較大，且煤巖中的孔隙結(jié)構(gòu)為“

3、堅硬形孔隙“。按照國標對煤巖進行的煤體結(jié)構(gòu)劃分，進行不同煤體結(jié)構(gòu)與彈性參數(shù)的關(guān)系研究，詳細分析了煤體結(jié)構(gòu)對每種彈性參數(shù)的影響。研究結(jié)果表明：煤體結(jié)構(gòu)破壞程度與縱橫波速度、楊氏模量和剪切模量呈負相關(guān)關(guān)系，而與體積模量、泊松比、密度等參數(shù)沒有明顯規(guī)律。基此，提出了煤體結(jié)構(gòu)彈性參數(shù)劃分的定量關(guān)系，即原生結(jié)構(gòu)煤（縱波速度>2250m/s、剪切模量＞2.5GPa、楊氏模量>6GPa）、碎裂煤（縱波速度2000~2250m/s、剪切模量2~2.5G

4、Pa、楊氏模量4.8~6 GPa）、碎粒煤（縱波速度1500~2000m/s、剪切模量1~2GPa、楊氏模量3~4.8 GPa）、糜棱煤（縱波速度<1000m/s、剪切模量＜1GPa、楊氏模量＜1.5GPa）。把顯微組分、煤體結(jié)構(gòu)這兩個參數(shù)作為連接煤巖含氣性與彈性參數(shù)之間的橋梁，煤巖含氣性用煤巖吸附能力—蘭氏體積來表征，其中蘭氏體積由Langmiur等溫吸附實驗測定。研究分析表明：煤巖含氣性隨彈性參數(shù)的降低而升高。進行了干燥煤巖和含流體