能源地质学第五章 煤层和油气藏的形成和变化

第二节

煤层的形成和变化一、煤层的形成和煤层的特征二、煤层厚度、形态变化及其控制因素三、煤系及其特征〔一〕煤层的形成植物的大量繁殖1、泥炭的堆积的条件碎屑沉积物的注入贫乏有机质的保存2、补偿方式①过度补偿—沼泽水面上升速度<植物遗体的堆积速度②均衡补偿—沼泽水面上升速度≈植物遗体的堆积速度③欠补偿—沼泽水面上升速度>植物遗体的堆积速度一、煤层的形成和特征〔二〕煤层的结构、顶底板1、煤层的结构简单结构煤层复杂结构煤层2、煤层顶、底板直接顶、伪顶，根土岩岩石类型、封盖性、稳定性3、煤层中的结核、包体和化石

结核：黄铁矿、钙质、硅质、白云石质煤核：煤层中保有植物化石的结核植物残体：木质部、管胞、树皮化石：珊瑚、腕足类和有孔虫1—鳞木类细根2—栉羊齿羽片上的原位聚合孢子囊3—植物结构纵切片〔据田宝霖〕太原西山7号煤层123211—宏观煤核2—显微照片据杨锡禄12植物细胞结构〔切片〕1—据田宝霖2—据丁丕训〔一〕煤层厚度二、煤层厚度、形态变化及其控制因素

1、煤层厚度分级薄煤层：≦

1.30m中厚煤层：1.31~3.50m厚煤层：>3.50m2、煤层厚度类型总厚度：煤+夹矸有益厚度：纯煤可采厚度：经济技术条件最低可采厚度：煤种、产状、资源、开采方式3、储量计算时煤层厚度确实定方法①煤层中夹矸的单层厚度≦0.05m时，夹矸与煤分层可合并计算；②煤层中夹矸的单层厚度≧最低可采厚度时，被夹矸所分开的煤层应分别作为独立煤层，并分别计算储量；③0.05m<煤层中夹矸的单层厚度<最低可采厚度时，煤分层不作独立煤层。煤分层厚度等于或大于夹矸厚度时，上、下煤分层应加在一起作为煤层的采用厚度;

0.150.370.700.750.480.360.830.60.050.680.470.540.760.150.250.200.750.680.360.430.650.250.200.550.680.360.730.180.76④对于复杂结构煤层，当各煤分层的总厚度≧最低可采厚度、夹矸不稳定且总厚度不超过煤分层总厚度的1/2时，可将各煤分层的总厚度作为煤层的采用厚度。④〔二〕煤厚和形态变化及其控制因素1、泥炭沼泽基底不平①“顶平底不平〞；②往往在含煤岩系的底部或下部的煤层煤厚变化极为不规那么；③基底古地形低洼处煤层增厚，向突起部位尖灭变薄，呈现超覆样式。煤层形态〔a〕—藕节状〔b〕—串珠状〔c〕—鸡窝状〔d〕—马尾状平顶山一矿戊组煤分叉图2、沉积因素〔1〕沉积体系〔2〕同沉积构造①基底断裂系②盆内次级同沉积褶皱③盆内同沉积断裂3、煤层的冲蚀顶凸构造〔a〕透镜状分叉〔b〕连续分枝型分叉〔c〕“之〞字型分叉1—铁法盆地剖面图2—铁法盆地煤层形态变化1〕西部煤层分叉尖灭带结构复杂；2〕中部厚煤带，结构较简单；3〕东部薄煤带，结构简单12EW德国下莱茵第三纪煤盆地中的同沉积断层〔据M.Teichmuller,1968〕同沉积断层的形成机制〔据Bruce,1973〕4、后期构造变动

5、岩浆侵入

6、岩溶作用造成的无煤陷落柱

〔二〕煤层厚度变化类型1、原生变化指在泥炭堆积过程中，由于各种地质作用而引起的煤层形态和煤层厚度的变化。2、后生变化指泥炭层被新的沉积物覆盖以后，由于构造变动、河流冲蚀等后期地质作用所引起的煤层形态和煤层厚度的变化。一、油气的储集层与生储盖组合二、油气的运移与圈闭三、油气藏的形成与类型第三节油气藏的形成、运移和聚集

保存盖层生油层储油层油气藏油气运移〔一〕根本概念1、圈闭圈闭是地下储集层中能够阻止油气继续向前运移，并且使油气在其中聚集起来的一种场所。储集层圈闭形成的必要条件盖层遮挡条件〔封闭条件〕

2、油气藏油气藏是单一圈闭内具有独立压力系统和统一油水〔气、水〕界面的油气聚集，是地壳中最根本的油气聚集单位。

一、油气的储集层与生储盖组合

(二)储集层特征但凡能够存储和渗滤流体〔油、气、水〕的岩层都可以称之为储集层。作为储集层的条件：孔隙性——直接决定岩层储集油气的数量；渗透性——控制了储层内所含油气的产能；1、孔隙度孔隙度绝对孔隙度有效孔隙度

砂岩：φe=5～30%，一般10～20%；碳酸盐岩，φe＜5%。超毛细管孔隙〔d＞500m〕：重力流动2、类型毛细管孔隙〔2＜d＜500m〕：毛管力微毛细管孔隙〔d＜2m〕：范德华力砂岩储层的孔隙度分级岩石中各种孔隙1—分选良好，排列疏松的砂2—分选良好，排列紧密的砂3—分选不良，含泥、砂的砾石4—经过局部胶结的砂岩5—具有结构性孔隙的粘土6—经过压缩的粘土7—具有裂隙的岩石8—具有溶隙和溶穴的可溶岩据迈因策尔修改补充3、孔隙结构

指岩石所具有的孔隙和喉道的几何形状、大小、分布及其相互连通关系。2、渗透性指在一定压差下，岩石允许流体通过的能力。〔1〕渗透率的单位国内外普遍采用的渗透率单位是达西，符号为D〔它相当于SI制单位的〕，1D的物理意义是：当粘度为1cp〔即：1mpa·s〕的流体，在压差为1atm〔0.0981MPa〕作用下，通过截面积为1cm2、长度为1cm的多孔介质，其流量为1cm3/s时，该多孔介质的渗透率就称为1D〔达西〕实际上煤储层的渗透率往往较低，用1D作单位太大，故常用千分之一达西，即毫达西mD〔〕作为单位。1mD=987×10-6μm2=0.987×10-3μm2〔2〕渗透率的级别〔2〕渗透率的实验与测试绝对渗透率—单相流体有效渗透率/相渗透率相对渗透率(二)储集层类型

碎屑岩储集层

岩石类型碳酸盐岩储集层其他岩类储集层孔隙型储集层裂隙型储集层空间类型

溶洞-裂隙型储集层孔隙-裂隙型储集层孔隙-溶洞-裂隙型储集层

3、孔隙度与渗透率的关系两者的关系对于不同的岩石有所不同。1〕碎屑岩类和局部碎屑灰岩、生物灰岩2〕碳酸盐岩1、碎屑岩储集层（1）岩石类型砾岩砂砾岩各种砂岩粉砂岩火山碎屑岩（2）成因类型河床砂岩体三角洲砂岩体海滩、堤岛砂岩体浊积砂岩体洪积锥、冲积堆砂岩体原生粒间孔隙；〔3〕储集空间溶孔〔粒间溶孔、粒内溶孔、铸模孔等〕；裂缝:解理缝、层理缝和层间缝。cba玉门油苗台湾：激流中的含油岩石将军沟K1油苗黑油山背斜构造侵蚀油泉裂隙系统据邸世祥等〔1991〕据邸世祥等〔1991〕砂岩储层的孔隙〔据罗蛰潭，王允诚，1986〕〔4〕物性的影响因素A—岩石的矿物组分 长石比石英容易被石油润湿，在油层内长石颗粒外表油膜比石英的要厚。这层油膜一般情况下不易流动，因此，减少了孔隙体积和通道面积，降低了渗透率。B—颗粒的排列方式和大小立方体：孔隙体积占47.6%菱面体：孔隙体积占25.9%颗粒大小 C—颗粒的分选和磨圆程度

颗粒的分选和磨圆度越高，即杂质越少，颗粒越接近球形，越有利于形成较高的孔、渗性。D—成岩后生作用压实作用：使物性变差，但在高压带仍可保持很高的孔隙度。

溶解作用：使物性变好，可产生溶蚀孔隙。有机质热成熟产生有机酸和CO2可使储集层中的碳酸盐胶结物及铝硅酸盐颗粒大量溶解，从而有助于次生孔隙的形成。

胶结作用：胶结物的数量、类型和成分我国同类碎屑岩砂体产油状况表2.碳酸盐岩储集层孔裂隙原生孔隙粒间孔隙生物格架孔隙生物碎屑生物骨架间孔隙骨骸内孔隙次生孔隙：溶蚀孔隙裂缝裂隙层间缝、缝合线脆性变差序列：白云岩石灰岩白云质灰岩泥质白云岩泥质灰岩溶解度降低序列：灰岩灰质白云岩白云岩泥质灰岩〔1〕〔2〕影响因素①沉积环境水动力条件②成岩后生作用溶解作用胶结作用重结晶作用白云岩化作用

岩浆岩3、其他盐类的储集层变质岩粘土岩类

（3）类型孔隙型储集层(包括礁型)溶蚀型储集层裂缝型储集层复合型储集层碳酸盐岩与砂岩储集性质的比较我国主要油气区储集层的类型和时代分布▲—碎屑岩储层★—碳酸盐岩储层◆—其它岩类储层*〔三〕储层评价的原那么与方法1.宏观与微观研究相结合(1)通过区域性相分析，找出有利相带的部位，并确定其类型、展布和规模；(2)查明地质体(如砂岩体)中孔隙发育的层段、厚度、储集空间的类型与成因及孔隙结构特征；(3)确定孔隙空间的分布规律及其连通性情况；(4)研究油气水在其中的分布规律。2.综合研究(1)野外地质调查，盆地四周出露地层；(2)地层录井资料分析(气泡、油相)；(3)测井资料解释(解释φ、R、So)；(4)实验室岩心分析(直接分析孔渗性、孔隙类型大小)；(5)开发动态资料分析(产液量、井间干扰、井漏)。〔四〕生储盖组合1、盖层的定义位于储集层之上，能封隔储集层，阻止其中的油气向上逸散的岩层。2、盖层的封盖能力盐岩、石膏层>泥质岩层>渗透性较差的砂岩、石灰岩、铝土岩和煤层3、盖层的封闭机理〔1〕排替压力差/毛细管/薄膜封闭〔2〕异常压力封闭〔3〕烃浓度封闭4、生储盖组合类型

〔1〕旋回式组合

〔2〕侧变式组合

〔3〕混合式组合生(一)油气在地下运移的方式和状态

二、油气的运移与