산시성 류린 지역 석탄층 메탄 저장소의 공극률 및 투수성 발달 특성에 관한 연구

Lin Liang, Yao Yong, Huang Xiaoming

기금 프로젝트: 국가 과학 기술 주요 시범 프로젝트 62(20092×05062)

저자 소개: Lin Liang은 1983년에 태어나 남성, 엔지니어, 석사 학위를 받았으며 2009년 중국 광업 기술 대학(베이징)을 졸업했으며 현재 중국 연합 석탄층 메탄 유한 회사의 국제 협력 탐사 부서에서 근무하며 석유 분야에 종사하고 있습니다. 가스 유역 분석 및 석탄층 메탄 탐사, 개발 및 활용 연구. 010-64298881,atlan-tics@foxmail.com

(China United 석탄층 메탄 유한회사 베이징 100011)

요약: 국가 주요 과학 기술의 구현을 통해 프로젝트 "대형 유전 및 가스전 및 석탄층 메탄 개발" 프로젝트 "오르도스 분지 석탄기 페름기 석탄층 메탄 탐사 및 개발 실증 프로젝트" Liulin 실증 프로젝트, 대량의 탄전 데이터 수집 및 석탄층 메탄 시험 생산정 건설, 다공성과 Liulin 지역 석탄층 메탄 저장소의 투과성 발달 특성. 연구 결과에 따르면 이 지역의 석탄 암석의 다공성은 주로 석탄화 정도, 미세 성분, 광물 함량 및 석탄 구조에 의해 영향을 받으며, 석탄층의 투과성은 상대적으로 낮고 이질성이 강합니다. ; 일반적으로 투수성은 북동쪽에서 남서쪽으로 감소하는 경향을 가지며, 타이위안 층의 투수성은 산시층보다 낮습니다.

키워드: 산시성 류린 석탄층 메탄 블록의 다공성 및 투수성 특성

LIN Liang YAO Yong HUANG Xiaoming

(China United Coalbed Mthan Co., Ltd, Beijing 100011, China)

요약: "오르도스 분지 석탄기 및 페름기 석탄층 메탄 탐사 및 개발 실증 프로젝트"의 Liulin 실증 프로젝트는 "대형 석유"에 관한 주요 국가 과학 기술 특별 프로젝트 중 하나입니다. 및 가스전 및 석탄층 메탄 개발 프로그램 " 이 지역의 석탄층 저수지 특성의 다공성 및 투과성 특성을 연구하기 위해 수많은 석탄전 데이터를 수집하고 많은 매개 변수와 생산정을 구현했습니다. 결과 석탄의 기공도는 주로 석탄화도, 광석, 광물함량, 석탄의 형상에 영향을 받는 것으로 나타났으며, 석탄투과도는 상대적으로 낮고 편차가 크며, 석탄투과도는 북동부에서 남서부로 갈수록 감소하는 경향을 보인다. 태원층은 산시층보다 낮습니다.

키워드: 류린 블록; 석탄층 메탄 투과성

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리우린은 산서성 서쪽에 위치하고 있습니다. 허둥 탄전 중앙에 위치하며 남쪽으로는 Shilou North Block, 동쪽으로는 Yangjiaping Block과 인접해 있습니다. 행정구역은 산시성 루량시 류린현 무촌진, 설촌진, 장상진, 가오자거우진, 가가위안진에 속한다.

지리좌표 : 동경 110°44′00″~110°53′00″, 북위 37°21′00″~37°31′00″, 블록 동서 폭 약 10.1km, 약 18.1km 남북으로 길게 뻗어 있으며 면적은 183.824km2이다.

1 지역 지질 배경

허둥 탄전은 주로 황허 동쪽 기슭과 루량산 서쪽 경사면의 남북 구조 벨트에 속합니다. Li Siguang이 지적한 동해안의 "황하 양쪽의 남북 구조 벨트"입니다. 탄전은 일반적으로 기본적으로 서쪽으로 기울어진 단사정 구조이며, Luliang 복합 안사면의 서쪽 날개의 일부입니다.

류린(Liulin) 지역은 리류(Liliu) 광산구의 서쪽, 허둥(河东) 탄전 중간 구역에 위치하고 있으며, 남쪽으로 스러우(Shilou) 북 블록, 북쪽으로 싼자오(Sanjiao) 블록과 인접해 있다. 오르도스 분지의 동쪽 가장자리에 있는 코 모양의 돌 구조물의 남쪽 측면에 위치합니다. 연구지역 북부는 층서학이 서쪽으로 기울어졌다가 점차 남서쪽에서 남쪽으로 기울어지며 전체적으로 서쪽 또는 남서쪽으로 기울어지는 단사정형 구조를 이루고 있다. 지형은 완만하며 경사각은 약 3°~8°입니다. 코 모양의 구조물 배경에는 기복이 약한 2차 작은 주름이 있으며 기복의 높이는 일반적으로 50m 미만이다. 이 지역에는 단층이 발달하지 않았으며 블록의 북쪽에만 Jucai Tower의 남북 일반 단층과 파생된 작은 단층으로 구성된 그라벤이 있습니다. 표면에는 붕괴 기둥이나 마그마 활동이 없습니다 [2].

이 블록 내부와 주변에 존재하는 지층에는 중기 오르도비스기 시스템의 Fengfeng 층(O2f), 중기 석탄기 시스템의 Benxi 층(C2b), 상부 계열의 Taiyuan 층(C3t)이 포함됩니다. 하층계의 페름기 산시층(P1s)과 하부 시허지층(P1x), 상부 페름기층의 상부 시허지층(P2s)과 시첸펑층(P2sh), 하부 트라이아스기 시스템 구층(T1h), 신생대 상부 제3기 시스템 플라이오세(N2), 제4기 시스템 중간 홍적세(Q2), 상부 홍적세(Q3) 및 홀로세(Q4). 이 지역에는 산시층의 5개 층을 포함하여 14개의 석탄층이 있으며 위에서 아래로 번호가 매겨져 있습니다: 1, 2, 3, 4(3+4) 및 5번 석탄층은 타이위안층에 있습니다. 위에서 아래로 번호가 매겨져 있습니다: 6. , 6, 7, 7, 8+9, 9, 10, 10, 11 [2]. 그 중 Shanxi층의 탄층 2, 3, 4(3+4) 및 No. 5와 Taiyuan층의 탄층 8+9 및 10이 주요 채굴 가능한 탄층입니다[3].

2 석탄 저류층 기공 특성

석탄 암석 기공은 고형물이 채워져 있지 않은 공간을 말하며 석탄 구조의 중요한 부분으로 저장과 밀접한 관련이 있다. 석탄 저장소의 성능, 투과성 등은 밀접한 관련이 있습니다. 일반적으로 석탄 순위가 높아질수록 석탄의 전체 기공 부피는 기하급수적으로 감소하며, 일반적으로 미세 기공과 작은 기공은 증가하고 거대 기공과 작은 기공은 감소합니다[4].

공극을 나누는 방식은 여러 가지가 있는데 B.B. Hodot 방식이 일반적으로 사용되는데, 즉 거대 기공은 1000nm보다 크고, 메조 기공은 1000~100nm, 작은 기공은 100~10nm이며, 미세 기공은 10nm 미만입니다.

오르도스분지 동쪽 가장자리에 있는 석탄저류층의 기공용적 비율을 보면, 기공용적 비율은 26.06%~66.78% 범위로 평균 48.75%이며, 미세기공 변동 폭은 14.89%에서 39.39%, 평균 27.47%, 거대 기공이 5.56%에서 44.24%, 평균 16.43%로 가장 약했습니다. 7.33%. 다양한 지역과 다양한 층에서 석탄 저장소의 기공 분포는 크게 변합니다[5].

양자핑 유정군 데이터(표 1)에 따르면 류린 지역의 탄층 기공은 주로 작은 기공으로, 일반적으로 탄층 기공의 40~55%를 차지한다. 더 많은 미세공극과 거대공극이 가장 적게 발달합니다. 평균 총 기공함량은 0.0258~0.0413cm3/g이며, 기공발달 정도는 보통이다. 4MPa의 유효 과부하 압력 조건에서 Liulin 지역 8호 탄층의 평균 총 기공률은 7.18%, 5호 탄층의 평균 총 기공률은 3.45%, 4호 탄층은 3.90%로 8호 탄층의 기공률을 취하는 것이 최적이다.

표 1 Liulin 지역의 다양한 석탄층의 기공 발달(참고: Yangjiaping 유정 그룹 데이터)

일반적으로 Liulin 지역의 총 기공 부피는 일반적으로 (148~547) 사이에서 변화합니다. )×10-4cm3/g, 평균 약 323×10-4cm3/g입니다. 그림 1에서 볼 수 있듯이 세공부피 분포는 주로 작은 기공과 마이크로기공이 지배하고 있으며, 특히 작은 기공의 함량이 우수하고 메조 기공의 발달이 가장 적다.

그림 1 리우린 지역의 다양한 기공 부피 비율 비교

리우린 지역의 탄층에 수은이 침입하는 전체 기공 비표면적은 0.103cm3/g~0.413 사이입니다. cm3/g. 또한 작은 기공과 미세 기공의 전체 기공 표면적 비율이 절대적으로 우세하고, 거대 기공과 중간 기공의 비율이 매우 작으며, 전이 기공의 비율이 미세 기공의 비율보다 약간 높습니다.

3 석탄저류층 투과성 특성

연구지역 3+4호 탄층의 투과성은 0.01~2.8mD, 유정의 평균 투과성은 0.6mD이다. FL-EP1은 상대적으로 높습니다. 5번 석탄층의 투과도 범위는 0.06~1.59mD이고, 8+9층의 투과도 범위는 0.005~24.8mD입니다. 평균 4.8mD로 전체적으로 8+9 탄층의 투과도는 3+ No. 4 및 No. 5에 비해 상당히 높으며, 각 층의 투과도는 북쪽에서 높고 낮은 특성을 나타냅니다. 남쪽 [6] (그림 2).

석탄층의 투과성은 평면에서 크게 변합니다. 서쪽에서는 석탄층의 매장 깊이가 크기 때문에 투과성이 상대적으로 낮습니다. 이 테스트는 석탄층이 강한 이질성을 가지고 있음을 반영합니다. 일반적으로 북동쪽에서 남서쪽으로 방향성 투자율은 감소하는 추세이며, 태원층의 탄층 투과성은 산시층보다 높습니다.

석탄 저장소의 투과성은 석탄층의 메탄가스 생산 능력을 결정하는 주요 요인이다. 투과도는 일반적으로 유정 테스트 투과성을 의미하며, 이는 유정 테스트 데이터를 통해 얻습니다. 연구 지역의 석탄층 메탄 탐사정의 수가 제한되어 있기 때문에 석탄층 메탄 유정 테스트 투과도 데이터는 매우 제한적입니다. 기존 데이터에 따르면 Liulin 지역의 투자율은 0.01~10mD 사이이며 남쪽의 투자율은 북쪽보다 좋습니다. 석탄층 메탄 저장소의 투과성은 석탄체의 구조, 파괴 시스템의 발달 정도, 현장 응력의 영향을 받습니다. 또한, 석탄층 메탄 채굴 과정 중 외부 조건의 변화, 특히 유효 응력 효과 및 저장소 압력 변화로 인한 매트릭스 수축 효과는 또한 석탄암의 투과성에 큰 영향을 미칩니다.

1. Liulin 시범 지역 및 주변 지역은 중급 석탄이 대부분이며 균열이 매우 발달했습니다. 투과성의 주요 제어 요소입니다. 균열의 대부분은 동서 방향으로 퍼져 있으며, 끝 균열은 비스듬히 교차하고 있다. 두 그룹의 균열은 주로 평면상 규칙적인 마름모 격자 모양을 이루고, 이어서 불규칙한 격자 모양이 나타나며 고립된 모양은 거의 보이지 않습니다.

거대기공, 특히 균열의 발달은 원래 층서학적 조건 하에서 저장소의 투과성을 결정합니다. 균열의 발달 정도는 주로 균열의 밀도(또는 간격), 길이, 폭, 균열 폭 등을 의미하며, 그 값이 클수록 석탄층의 투과성이 좋아집니다. 균열 시스템의 발달 정도는 석탄 및 암석 구성, 석탄 변성 정도 및 지각 응력과 같은 요인과 분리될 수 없습니다. 밝은 석탄, 중간 변성 역청탄(예: 지방 석탄, 원료탄, 희박 석탄) 및 저회 석탄과 같은 조건은 많은 수의 균열 형성에 가장 도움이 됩니다. Liulin 지역의 석탄은 주로 반광탄이고 석탄 등급은 주로 원료탄으로 균열 형성에 도움이 됩니다. 통계적인 표면 균열 밀도는 균열 밀도가 상대적으로 크고 대부분의 균열이 채워지지 않아 석탄체의 투과성을 크게 확장한다는 것을 보여줍니다 [6].

2. 석탄층은 현장 응력에 매우 민감한 천연가스 저장소입니다. 일반적으로 지응력장은 수직응력과 수평응력으로 분해됩니다. 수직 응력은 위에 놓인 암석의 무게로 인해 발생합니다. 탄층 파괴 시스템의 투과성은 유효 응력의 함수이며, 이는 수직력과 지층 압력의 함수 차이입니다. 수직응력과 지층압력은 모두 매설깊이가 증가함에 따라 증가하는 관계를 갖고 있는데, 이는 암석층의 밀도가 공극 내 유체의 밀도보다 훨씬 크기 때문에 유효응력이 증가함에 따라 증가함을 알 수 있다. 파단 시스템의 투과성은 깊이가 증가할수록 작아집니다. Liulin 지역의 석탄층은 동쪽에서 서쪽, 남쪽으로 깊이가 증가합니다. 예를 들어 No.4 석탄층의 매몰 깊이는 동쪽의 200m에서 남서쪽의 1250m로 증가합니다. 현장 스트레스의 작용.

3. 실증 지역의 지각 응력장과 이에 따른 공동 개발 특성은 석탄 저장소의 투과성을 제어하는 ​​주요 요인 중 하나이며 절리부의 변화는 남쪽 부분에서 더 큽니다. 중앙 부분은 중앙 부분에서 해당 지역의 서로 다른 경향을 갖는 관절의 교차점이 네트워크로 분포되어 투과성이 높은 지층의 분포 영역을 형성할 수 있음을 나타냅니다. 동시에 통계 데이터에 따르면 시범 지역의 중앙 부분은 동쪽과 서쪽보다 투과성이 더 좋습니다. Yanshan 운동의 영향을 받아 Liulin 지역의 층서적 균열은 북동쪽 방향으로 분포합니다. 유정 FL-EP1의 Shanxi 층에 있는 No. 3+4 탄층의 균열 결과는 균열을 생성하는 균열의 방향을 보여줍니다. 여전히 북-남-동-서 방향이며, 주요 석탄층 균열의 방향과 일치합니다.

그림 2 류림 지역 석탄층 4, 5, 8+9의 투과성

4 결론

류림 광산 지역에 포함된 석탄 계열 지층은 다음과 같이 구성됩니다. 고대에는 석탄기 상부 본시층(C2b), 석탄기 상부 태원층(C3t), 페름기 산시층(P1s)이 있다. 그 중 광산 지역에서 석탄층 메탄 탐사 가능성이 있는 탄층은 석탄기 상부 태원층 바닥의 석탄 8+9+10호와 석탄기 산시층의 3+4+5호 석탄입니다. 낮은 페름기.

두 세트의 석탄층 중 거대 석탄 암석 유형은 주로 반연탄과 반암석이며, 밝은 석탄과 둔탄의 함량이 높으며 주로 원료탄입니다. 석탄층 기공은 주로 작은 기공으로, 일반적으로 석탄층 기공의 40~55%를 차지합니다. 또한 미세 기공과 거대 기공이 더 발달하고 메조 기공이 가장 적게 발달합니다. 총 기공 부피는 일반적으로 (148~547)×10-4cm3/g 사이에서 다양하며 평균 약 323×10-4cm3/g입니다. 수은의 총 기공 비표면적은 0.103~0.413cm3/g 사이이며, 작은 기공과 미세 기공의 총 기공 비표면적 비율이 절대적인 우위를 갖는다.

석탄층의 투과성은 평면에서 크게 변합니다. 서쪽에서는 석탄층의 매장 깊이가 크기 때문에 투과성이 상대적으로 낮습니다. 이 테스트는 석탄층이 강한 이질성을 가지고 있음을 반영합니다. 일반적으로 북동쪽에서 남서쪽 방향으로 방향성 투자율은 감소하는 추세이며, 태원층의 탄층 투과성은 산시층보다 높습니다.

석탄층 두께, 석탄 품질, 다공성 및 투과성 조건을 고려할 때 유림 지역은 석탄층 메탄 축적 조건을 갖추고 있으며 대규모 개발 가능성이 있습니다.

참고자료

[1] Liu Xinshe, Xi Shengli, Zhou Huanshun. 2007. 동부 오르도스 분지의 상부 고생대 석탄층 메탄 저장소의 특성 [J]. 35( 1)

[2] Zhang Xinmin, Zhuang Jun, Zhang Sui'an 2002. 중국의 석탄층 메탄 지질학 및 자원 평가 [M] 베이징: Science Press

[ 3] Huang Xiaoming, Lin Liang, Wang Zanwei et al. 2010. Shanxi Liulin 지역의 석탄 측정 지층의 비교 특성 [J] 석탄층 메탄 탐사 및 개발 이론 및 기술 - 2010 전국 석탄층 메탄 학술 심포지엄

[4] Zhang Songhang, Tang Dazhen, Tang Shuheng. 2009. 오르도스 분지 동쪽 가장자리의 석탄층 메탄 저장소 및 생산 조건 [J], 10

[5] Yang Guang, Liu Junlai. 2008. Ordos Basin 석탄 암석 변형 및 석탄 저장소 특성 간의 관계에 대한 실험적 연구 [J] Acta Geologica Sinica, 10

[6] Yao Huifang, Yin Cuizhen. . 2006. 산시성 허둥 탄전의 Liulin Yangjiaping 석탄층 메탄 저장소의 지질 특성 [J ].China Petroleum Exploration, 11(3):68~72