3 煤儲(chǔ)層組成及孔裂結(jié)構(gòu)特征ppt課件

1、 第三章第三章 煤儲(chǔ)層煤儲(chǔ)層 組成及孔裂構(gòu)造特征組成及孔裂構(gòu)造特征 第一節(jié)第一節(jié) 煤儲(chǔ)層的物質(zhì)組成煤儲(chǔ)層的物質(zhì)組成 第二節(jié)第二節(jié) 煤儲(chǔ)層的孔裂隙構(gòu)造系統(tǒng)煤儲(chǔ)層的孔裂隙構(gòu)造系統(tǒng) 第三節(jié)第三節(jié) 煤儲(chǔ)層裂隙發(fā)育的地質(zhì)控制煤儲(chǔ)層裂隙發(fā)育的地質(zhì)控制 第一節(jié)第一節(jié) 煤儲(chǔ)層的物質(zhì)組成煤儲(chǔ)層的物質(zhì)組成 煤儲(chǔ)層系由煤基質(zhì)塊被裂隙切割的最小基質(zhì)單煤儲(chǔ)層系由煤基質(zhì)塊被裂隙切割的最小基質(zhì)單元、氣、水油三相物質(zhì)組成的三維地質(zhì)體。其元、氣、水油三相物質(zhì)組成的三維地質(zhì)體。其中氣組分具有三種相態(tài)，即：游離氣氣態(tài)、吸附中氣組分具有三種相態(tài)，即：游離氣氣態(tài)、吸附氣準(zhǔn)液態(tài)、吸收氣固溶體；水油組分也氣準(zhǔn)液態(tài)、吸收氣固溶體；水油組分也

2、有三種形狀，即：裂隙、大孔隙中的自在水、顯微裂有三種形狀，即：裂隙、大孔隙中的自在水、顯微裂隙、微孔隙和芳香層缺陷內(nèi)的束縛水、與煤中礦物質(zhì)隙、微孔隙和芳香層缺陷內(nèi)的束縛水、與煤中礦物質(zhì)結(jié)合的化學(xué)水；煤基質(zhì)塊那么由煤巖和礦物質(zhì)組成。結(jié)合的化學(xué)水；煤基質(zhì)塊那么由煤巖和礦物質(zhì)組成。在一定的壓力、溫度、電、磁場(chǎng)中各相組分處于動(dòng)平在一定的壓力、溫度、電、磁場(chǎng)中各相組分處于動(dòng)平衡形狀。衡形狀。三相介質(zhì)三相介質(zhì)煤基質(zhì)塊煤基質(zhì)塊氣準(zhǔn)液態(tài)氣準(zhǔn)液態(tài)水油水油 三元構(gòu)造三元構(gòu)造 宏觀裂隙宏觀裂隙 顯微裂隙顯微裂隙 孔隙孔隙一、一、 煤儲(chǔ)層中的固相介質(zhì)煤儲(chǔ)層中的固相介質(zhì) 一煤的顯微組成一煤的顯微組成 鏡質(zhì)組鏡質(zhì)組Vit

3、rinite 有機(jī)顯微組分有機(jī)顯微組分 惰質(zhì)組惰質(zhì)組 Inertinite 殼質(zhì)組殼質(zhì)組 Exinite 無(wú)機(jī)顯微組分無(wú)機(jī)顯微組分 礦物質(zhì)礦物質(zhì)煤薄片煤薄片煤磚光片煤磚光片粉煤光片粉煤光片1、 鏡質(zhì)組鏡質(zhì)組 煤中含量在煤中含量在5080%以上，強(qiáng)覆水、以上，強(qiáng)覆水、復(fù)原條件下經(jīng)生復(fù)原條件下經(jīng)生 物地球化學(xué)凝膠化作用而構(gòu)成。物地球化學(xué)凝膠化作用而構(gòu)成。 透射光下：橙紅色、褐紅色透射光下：橙紅色、褐紅色 反射光下：灰色、淺灰色，具有弱的反射光下：灰色、淺灰色，具有弱的熒光性熒光性 性脆，裂隙和微孔隙發(fā)育性脆，裂隙和微孔隙發(fā)育 O較高，、揮發(fā)分中等，較低，較高，、揮發(fā)分中等，較低，粘結(jié)，結(jié)焦性好粘結(jié)

4、，結(jié)焦性好 加氫液化時(shí)轉(zhuǎn)化率較高加氫液化時(shí)轉(zhuǎn)化率較高 煤化過程生成少量油，較多甲烷氣煤化過程生成少量油，較多甲烷氣 在煤層中呈透鏡狀產(chǎn)生在煤層中呈透鏡狀產(chǎn)生 構(gòu)造鏡質(zhì)體構(gòu)造鏡質(zhì)體 按細(xì)胞保管程度和形狀特征劃分按細(xì)胞保管程度和形狀特征劃分 無(wú)構(gòu)造鏡質(zhì)體無(wú)構(gòu)造鏡質(zhì)體 碎屑鏡質(zhì)體碎屑鏡質(zhì)體1構(gòu)造鏡質(zhì)體構(gòu)造鏡質(zhì)體 保管有植物的細(xì)胞構(gòu)造保管有植物的細(xì)胞構(gòu)造 ，胞壁、胞腔明晰可辨。，胞壁、胞腔明晰可辨。 構(gòu)造鏡質(zhì)體構(gòu)造鏡質(zhì)體 胞腔呈圓形，橢圓形，方形，紡錘形胞腔陳列胞腔呈圓形，橢圓形，方形，紡錘形胞腔陳列 整齊，胞壁不膨脹或稍有膨脹。整齊，胞壁不膨脹或稍有膨脹。 構(gòu)造鏡質(zhì)體構(gòu)造鏡質(zhì)體 胞壁膨脹，胞腔壓扁呈

5、短線狀，胞腔變小，胞壁膨脹，胞腔壓扁呈短線狀，胞腔變小， 大小不一，陳列不規(guī)那么大小不一，陳列不規(guī)那么14 1231、2構(gòu)造鏡質(zhì)體1； 3、4 構(gòu)造鏡質(zhì)體22無(wú)構(gòu)造鏡質(zhì)體無(wú)構(gòu)造鏡質(zhì)體 顯微鏡下察看不到植物的細(xì)胞構(gòu)造。顯微鏡下察看不到植物的細(xì)胞構(gòu)造。 均質(zhì)鏡質(zhì)體：透鏡狀或條帶狀產(chǎn)出，輪廓清楚，均質(zhì)鏡質(zhì)體：透鏡狀或條帶狀產(chǎn)出，輪廓清楚， 成分均一，不含雜質(zhì)。成分均一，不含雜質(zhì)。 基質(zhì)鏡質(zhì)體：基質(zhì)狀，無(wú)固定形狀，成分非均基質(zhì)鏡質(zhì)體：基質(zhì)狀，無(wú)固定形狀，成分非均一，一， 可包裹其它組分，礦物質(zhì)含可包裹其它組分，礦物質(zhì)含量較多。量較多。 膠質(zhì)鏡質(zhì)體：充填植物胞腔中，或其它空腔中膠質(zhì)鏡質(zhì)體：充填植物胞腔中

6、，或其它空腔中沉淀沉淀 成凝膠，成分均一成凝膠，成分均一 團(tuán)塊鏡質(zhì)體：呈圓形或橢圓形，常呈個(gè)體或群團(tuán)塊鏡質(zhì)體：呈圓形或橢圓形，常呈個(gè)體或群體出現(xiàn)，體出現(xiàn)， 團(tuán)塊狀，輪廓明晰，成分均團(tuán)塊狀，輪廓明晰，成分均一。一。12341均質(zhì)鏡質(zhì)體；2基質(zhì)鏡質(zhì)體；3膠質(zhì)鏡質(zhì)體；4團(tuán)塊鏡質(zhì)體3鏡屑體鏡屑體 粒度小于粒度小于10um，比較少見，泥炭階段分，比較少見，泥炭階段分解的植物或解的植物或 腐植泥炭的碎屑，與基質(zhì)鏡質(zhì)體在一同時(shí)腐植泥炭的碎屑，與基質(zhì)鏡質(zhì)體在一同時(shí)不易區(qū)分，與不易區(qū)分，與 殼質(zhì)組或惰質(zhì)組在一同時(shí)，易于識(shí)別。殼質(zhì)組或惰質(zhì)組在一同時(shí)，易于識(shí)別。3、殼質(zhì)組類脂組、穩(wěn)定組、殼質(zhì)組類脂組、穩(wěn)定組 透射光

7、：黃色，少數(shù)為綠黃色，透射光：黃色，少數(shù)為綠黃色，紅橙色紅橙色 反射光：深灰色，灰色、有突起，反射光：深灰色，灰色、有突起，發(fā)黃色的熒光發(fā)黃色的熒光 腐泥煤、殘植煤、油頁(yè)巖中富集，腐泥煤、殘植煤、油頁(yè)巖中富集，密度低，重液密度低，重液 易分別易分別 、Q、揮發(fā)分最高、揮發(fā)分最高 液化液化 煉焦煉焦 生生油油 類型：孢子體角質(zhì)體類型：孢子體角質(zhì)體 藻藻類體熒光體類體熒光體 木栓體樹脂體木栓體樹脂體 瀝青質(zhì)體瀝青質(zhì)體 浸透瀝青質(zhì)浸透瀝青質(zhì) 殼屑體殼屑體 孢子體孢子體 孢子體是孢子植物的繁衍器官，保管下來(lái)的是孢子體是孢子植物的繁衍器官，保管下來(lái)的是其外胞壁。其外胞壁。 特征：閉合長(zhǎng)環(huán)狀，拐角圓滑，有

8、時(shí)外表具特征：閉合長(zhǎng)環(huán)狀，拐角圓滑，有時(shí)外表具有紋飾。有紋飾。 異孢植物，有雌雄之分異孢植物，有雌雄之分 同孢植物，無(wú)雌雄之分。同孢植物，無(wú)雌雄之分。 雌：大孢子雌：大孢子 雄：小孢子雄：小孢子 花粉：花粉： 種子植物的繁衍器種子植物的繁衍器 官，大小約為官，大小約為0.05 mm，與小孢子難，與小孢子難 以分別。以分別。 角質(zhì)體角質(zhì)體 葉、葉柄、細(xì)莖、種子、果實(shí)上的一層透葉、葉柄、細(xì)莖、種子、果實(shí)上的一層透明薄明薄 膜，不具有細(xì)胞構(gòu)造。膜，不具有細(xì)胞構(gòu)造。 特征：細(xì)長(zhǎng)條狀，一邊平滑，一邊呈鋸齒狀，拐特征：細(xì)長(zhǎng)條狀，一邊平滑，一邊呈鋸齒狀，拐角鋒利角鋒利 薄壁角質(zhì)體：厚薄壁角質(zhì)體：厚520um

9、 厚壁角質(zhì)體：厚壁角質(zhì)體：50um 取決于植物種類、植物組織、生長(zhǎng)環(huán)境取決于植物種類、植物組織、生長(zhǎng)環(huán)境 樹脂體樹脂體植物分泌的產(chǎn)物：樹脂、樹膠、膠乳、脂肪、蠟植物分泌的產(chǎn)物：樹脂、樹膠、膠乳、脂肪、蠟質(zhì)、琥珀質(zhì)、琥珀 特征：邊緣平滑，球形、卵形、紡錘特征：邊緣平滑，球形、卵形、紡錘形，充填于胞腔中，內(nèi)形，充填于胞腔中，內(nèi) 部均一，無(wú)細(xì)胞構(gòu)造。部均一，無(wú)細(xì)胞構(gòu)造。 有機(jī)化學(xué)成分：萜烯體、異戊間二烯的縮聚。有機(jī)化學(xué)成分：萜烯體、異戊間二烯的縮聚。 木栓質(zhì)體木栓質(zhì)體 樹皮中木栓組織轉(zhuǎn)變而來(lái)。樹皮中木栓組織轉(zhuǎn)變而來(lái)。 特征：數(shù)層至十幾層扁平的長(zhǎng)方形木栓細(xì)胞所特征：數(shù)層至十幾層扁平的長(zhǎng)方形木栓細(xì)胞所構(gòu)

10、成，波浪狀陳列嚴(yán)密，縱切面呈疊瓦狀構(gòu)造，構(gòu)成，波浪狀陳列嚴(yán)密，縱切面呈疊瓦狀構(gòu)造，橫切面呈鱗片狀構(gòu)造，熒光呈現(xiàn)褐黃色或暗褐色，橫切面呈鱗片狀構(gòu)造，熒光呈現(xiàn)褐黃色或暗褐色，熒光色不均勻。木栓化細(xì)胞壁除纖維素和木質(zhì)素?zé)晒馍痪鶆?。木栓化?xì)胞壁除纖維素和木質(zhì)素外，還含有外，還含有25-50%木栓體。木栓體。 藻類體藻類體 腐泥煤，腐植、腐泥煤，油頁(yè)巖中常見。腐泥煤，腐植、腐泥煤，油頁(yè)巖中常見。 構(gòu)造藻類體藻類群體，厚壁單細(xì)胞藻構(gòu)造藻類體藻類群體，厚壁單細(xì)胞藻類類 特征：程度切面上呈圓形，垂直切面上呈透特征：程度切面上呈圓形，垂直切面上呈透鏡狀，扇鏡狀，扇 狀、紡錘狀，外形明晰，邊緣呈鋸齒狀、紡錘狀，

11、外形明晰，邊緣呈鋸齒狀，外表狀，外表 呈蜂窩狀或海綿狀、放射狀，紋層狀，呈蜂窩狀或海綿狀、放射狀，紋層狀，云朵狀云朵狀 輪廓。輪廓。 層狀藻類體層狀藻類體 單細(xì)胞藻薄壁浮游藻類底棲藻類群體單細(xì)胞藻薄壁浮游藻類底棲藻類群體 特征：程度切面呈扁平的小渾圓體，垂直切特征：程度切面呈扁平的小渾圓體，垂直切面呈細(xì)面呈細(xì) 薄層狀，個(gè)體小，長(zhǎng)寬比大，不薄層狀，個(gè)體小，長(zhǎng)寬比大，不易識(shí)別。易識(shí)別。 1231藻類體輪奇藻；2藻類體皮拉藻；3藻類體 瀝青質(zhì)體瀝青質(zhì)體 類脂物質(zhì)、藻類、浮游生物、細(xì)菌。類脂物質(zhì)、藻類、浮游生物、細(xì)菌。 特征：無(wú)固定形狀，基質(zhì)狀，線理狀或細(xì)特征：無(wú)固定形狀，基質(zhì)狀，線理狀或細(xì)小透鏡狀產(chǎn)

12、出。小透鏡狀產(chǎn)出。 隨紫外線輻射時(shí)間加長(zhǎng)，隨紫外線輻射時(shí)間加長(zhǎng)，熒光性加強(qiáng)。熒光性加強(qiáng)。 滲出瀝青體滲出瀝青體 次生煤巖組分：充填于孔隙裂隙中次生煤巖組分：充填于孔隙裂隙中 特征：母質(zhì)為殼質(zhì)組時(shí)，較強(qiáng)的熒光，為綠特征：母質(zhì)為殼質(zhì)組時(shí)，較強(qiáng)的熒光，為綠黃色、亮黃色、亮 黃色；母質(zhì)為富氫鏡質(zhì)體時(shí)，較弱的黃色；母質(zhì)為富氫鏡質(zhì)體時(shí)，較弱的熒光，呈熒光，呈 褐黃，褐色。煤生烴，排烴的證據(jù)，褐黃，褐色。煤生烴，排烴的證據(jù)，煤成油的煤成油的 重質(zhì)烴類富集物。重質(zhì)烴類富集物。1231瀝青質(zhì)體，孢粉體；2、3滲出瀝青質(zhì)體 熒光質(zhì)體熒光質(zhì)體 葉肉細(xì)胞中油或脂肪，果實(shí)中的油或脂肪，葉肉細(xì)胞中油或脂肪，果實(shí)中的油或脂

13、肪，煤化煤化 過程中的油或脂肪。過程中的油或脂肪。 特征：呈小透鏡狀或粒狀集合特征：呈小透鏡狀或粒狀集合 體充填于細(xì)胞腔內(nèi)或集體充填于細(xì)胞腔內(nèi)或集 合成合成10-50um寬的薄層。寬的薄層。 殼屑體殼屑體 特征：特征： 各種殼質(zhì)組分的碎屑各種殼質(zhì)組分的碎屑 體，不易與黏土礦物體，不易與黏土礦物 區(qū)分，但具有熒光性。區(qū)分，但具有熒光性。 3、惰質(zhì)組、惰質(zhì)組 在結(jié)焦過程中不軟化，呈惰性。在結(jié)焦過程中不軟化，呈惰性。成因：成因： 植物遺體在缺水多氧的環(huán)境中，氧植物遺體在缺水多氧的環(huán)境中，氧化而成?；伞?森林火災(zāi)，植物不完全熄滅森林火災(zāi)，植物不完全熄滅 C60 泥炭表層受真菌等微生物的腐解泥炭表層

14、受真菌等微生物的腐解 劇烈的煤化作用劇烈的煤化作用特征：特征： 透射光：不透明透射光：不透明 反射光：亮白色，黃色或灰白色，反射光：亮白色，黃色或灰白色，無(wú)熒光，正突起無(wú)熒光，正突起 高，中等，和揮發(fā)分低，熱高，中等，和揮發(fā)分低，熱解不具有粘結(jié)性解不具有粘結(jié)性 顯微組分：絲質(zhì)體半絲質(zhì)體粗顯微組分：絲質(zhì)體半絲質(zhì)體粗粒體微粒體粒體微粒體 菌類體惰屑體菌類體惰屑體 絲質(zhì)體絲質(zhì)體 植物的根、莖、葉經(jīng)絲碳化作用而成，植物的根、莖、葉經(jīng)絲碳化作用而成，在煤層在煤層 中呈薄層狀，透鏡狀。中呈薄層狀，透鏡狀。顯微亞組分：火焚絲質(zhì)體氧化絲質(zhì)體原生顯微亞組分：火焚絲質(zhì)體氧化絲質(zhì)體原生絲質(zhì)體絲質(zhì)體 火焚絲質(zhì)體火焚絲

15、質(zhì)體 特征：細(xì)胞構(gòu)造保管良好，細(xì)胞壁薄，胞特征：細(xì)胞構(gòu)造保管良好，細(xì)胞壁薄，胞間隙甚至間隙甚至 植物的年輪都能見到，性脆，呈星植物的年輪都能見到，性脆，呈星狀、孤形狀、孤形 等碎片。等碎片。 氧化絲質(zhì)體氧化絲質(zhì)體 特征：細(xì)胞構(gòu)造保管較好，細(xì)胞壁較厚，特征：細(xì)胞構(gòu)造保管較好，細(xì)胞壁較厚，有時(shí)胞腔有時(shí)胞腔 大小不一，陳列不很整齊。大小不一，陳列不很整齊。 原生絲質(zhì)體原生絲質(zhì)體 特征：有些植物在生長(zhǎng)過程中，能將黑色特征：有些植物在生長(zhǎng)過程中，能將黑色素沉淀素沉淀 在細(xì)胞膜中。在細(xì)胞膜中。3456211、2火焚絲質(zhì)體；3、5氧化絲質(zhì)體；4半絲質(zhì)體；6絲質(zhì)體 半絲質(zhì)體半絲質(zhì)體 絲炭作用，半透明，可見構(gòu)造

16、。絲炭作用，半透明，可見構(gòu)造。 透射光：深棕色，黑棕色透射光：深棕色，黑棕色 反射光：灰白色，灰色反射光：灰白色，灰色 粗粒體粗粒體 無(wú)定形、無(wú)構(gòu)造的凝膠狀惰質(zhì)組分，條帶狀、無(wú)定形、無(wú)構(gòu)造的凝膠狀惰質(zhì)組分，條帶狀、團(tuán)塊狀團(tuán)塊狀 成因：成因： 泥炭劇烈氧化和枯燥作用泥炭劇烈氧化和枯燥作用 富脂類構(gòu)成煤化絲質(zhì)體富脂類構(gòu)成煤化絲質(zhì)體 火焚泥炭火焚泥炭 微粒體微粒體 特征：特征：75% 半 亮 型 煤 半 亮 型 煤 光 澤 較 強(qiáng)光 澤 較 強(qiáng)75%-50% 半 暗 型 煤 光 澤 暗 淡半 暗 型 煤 光 澤 暗 淡50%25 % 暗 淡 型 煤 暗 淡 型 煤 光 澤 極 暗光 澤 極 暗5mm

17、 條帶狀構(gòu)造條帶狀構(gòu)造 中條帶狀構(gòu)造中條帶狀構(gòu)造 條帶寬條帶寬3-5mm 細(xì)條帶狀構(gòu)造細(xì)條帶狀構(gòu)造 條帶寬條帶寬1-3mm 線理狀構(gòu)造：煤巖成分呈線理狀構(gòu)造：煤巖成分呈2cm 碎粒構(gòu)造粒度碎粒構(gòu)造粒度1cm 糜棱構(gòu)造層理，煤巖成分看不見糜棱構(gòu)造層理，煤巖成分看不見1原生構(gòu)造煤；2碎裂煤；3碎斑煤；4糜棱煤2134構(gòu)造煤基本特征表構(gòu)造煤基本特征表 主 要 特 征 原生結(jié)構(gòu) 碎裂煤 碎粒煤 糜棱煤 結(jié)構(gòu)特征 機(jī)構(gòu)完整、明顯 原生結(jié)構(gòu)可見 原生結(jié)構(gòu)破壞 裂隙特征 內(nèi)生、外生裂隙均有 外生裂隙發(fā)育 構(gòu)造鏡面發(fā)育 煤體破壞程度 完 整 有相對(duì)位移塊體 主要粒級(jí)在1mm 以上 主要粒級(jí)在1mm 以下 手試

18、強(qiáng)度 捻 不 動(dòng) 可捻搓碎粒 易捻搓成碎?；蛎悍?易捻搓成煤粉或煤塵 二、煤儲(chǔ)層中的液相介質(zhì)二、煤儲(chǔ)層中的液相介質(zhì) 煤儲(chǔ)層中的液相介質(zhì)包括裂隙、大孔隙中的自在煤儲(chǔ)層中的液相介質(zhì)包括裂隙、大孔隙中的自在水油及其內(nèi)外表與顯微裂隙、微孔隙內(nèi)外表、水油及其內(nèi)外表與顯微裂隙、微孔隙內(nèi)外表、芳香層缺陷內(nèi)的芳香層缺陷內(nèi)的“準(zhǔn)液態(tài)物質(zhì)。準(zhǔn)液態(tài)物質(zhì)。煤化學(xué)煤化學(xué)外在水分、內(nèi)在水分和化合水三部分。外在水分、內(nèi)在水分和化合水三部分。煤層氣煤層氣重力水、束縛水重力水、束縛水平衡水平衡水在在3030、相對(duì)濕度為、相對(duì)濕度為9697%9697%條件下到達(dá)吸條件下到達(dá)吸濕平衡時(shí)的內(nèi)在水分。濕平衡時(shí)的內(nèi)在水分。最高內(nèi)在水分、

19、臨界含水量最高內(nèi)在水分、臨界含水量3、煤儲(chǔ)層中的氣相介質(zhì)、煤儲(chǔ)層中的氣相介質(zhì) 煤儲(chǔ)層中賦存的氣相介質(zhì)和由煤儲(chǔ)層中賦存的氣相介質(zhì)和由“準(zhǔn)液態(tài)轉(zhuǎn)準(zhǔn)液態(tài)轉(zhuǎn)化為氣相介質(zhì)的主要有化為氣相介質(zhì)的主要有CH4CH4、N2N2、CO2CO2、C2H6C2H6等。等。 表 3-2 甲烷在煤儲(chǔ)層中賦存形態(tài)和分布（據(jù) A.T 艾魯尼） 賦存位置 賦存形態(tài) 比例（%） 裂隙、大孔和塊體空間內(nèi) 游離、 （水溶態(tài)） 812（13） 裂隙、大孔和塊體內(nèi)表面 吸附 512 顯微裂隙和微孔隙 吸附 7580 芳香層缺陷內(nèi) 替代式固溶體 15 芳香碳晶體內(nèi) 填隙式固溶體 512 注：中煤級(jí)煤，埋深 8001200 米 氣體組分：

20、氣體組分：CH4CH4、 CO2CO2、N2N2吸附氣吸附氣游離氣游離氣水溶氣和水水溶氣和水第二節(jié)第二節(jié) 煤儲(chǔ)層的孔裂隙構(gòu)造系統(tǒng)煤儲(chǔ)層的孔裂隙構(gòu)造系統(tǒng) 傅雪海等傅雪海等2019以為煤儲(chǔ)層系由宏觀裂隙、顯以為煤儲(chǔ)層系由宏觀裂隙、顯微裂隙和孔隙組成的三元孔、裂隙介質(zhì)，孔隙是煤層微裂隙和孔隙組成的三元孔、裂隙介質(zhì)，孔隙是煤層氣的主要儲(chǔ)集場(chǎng)所，宏觀裂隙是煤層氣運(yùn)移的通道，氣的主要儲(chǔ)集場(chǎng)所，宏觀裂隙是煤層氣運(yùn)移的通道，而顯微裂隙那么是溝通孔隙與裂隙的橋梁。而顯微裂隙那么是溝通孔隙與裂隙的橋梁。一、雙孔隙與三元構(gòu)造一、雙孔隙與三元構(gòu)造 煤基質(zhì) 煤基質(zhì) 孔隙 面裂隙 端裂隙顯微裂隙 H2o2CH444OCH

21、4OH2o二、割理與裂隙二、割理與裂隙 煤儲(chǔ)層中的裂隙在國(guó)外煤層氣工業(yè)中常被稱為煤儲(chǔ)層中的裂隙在國(guó)外煤層氣工業(yè)中常被稱為割理。割理是煤中的天然裂隙，在整個(gè)煤層中延續(xù)割理。割理是煤中的天然裂隙，在整個(gè)煤層中延續(xù)分布的割理稱為面割理分布的割理稱為面割理Face cleatFace cleat，中止于面，中止于面割理或與面割理交叉的不延續(xù)割理稱為端割理割理或與面割理交叉的不延續(xù)割理稱為端割理Bull cleatBull cleat。面割理與端割理通常是相互垂直的。面割理與端割理通常是相互垂直的或近似直交的。或近似直交的。 割理含義比較模糊，有時(shí)指外生裂隙，有時(shí)指內(nèi)割理含義比較模糊，有時(shí)指外生裂隙，有

22、時(shí)指內(nèi)生裂隙，有時(shí)又是外生裂隙與內(nèi)生裂隙的統(tǒng)稱。生裂隙，有時(shí)又是外生裂隙與內(nèi)生裂隙的統(tǒng)稱。 外生裂隙：以各種角度與煤層層理面相交剪外生裂隙：以各種角度與煤層層理面相交剪裂隙兩裂隙兩 組、較平直，張裂隙一組，裂組、較平直，張裂隙一組，裂面凹凸不平，面凹凸不平， 呈羽毛狀，波紋狀次生礦物、呈羽毛狀，波紋狀次生礦物、煤屑充填，煤屑充填， 系構(gòu)造應(yīng)力的產(chǎn)物，裂隙間距較系構(gòu)造應(yīng)力的產(chǎn)物，裂隙間距較寬。寬。 內(nèi)生裂隙：內(nèi)生裂隙： 由內(nèi)張力構(gòu)成，普通發(fā)育兩組，近由內(nèi)張力構(gòu)成，普通發(fā)育兩組，近垂直于垂直于 層理面，裂面比較平坦。層理面，裂面比較平坦。 節(jié)理：煤沿各組不同方向的裂隙發(fā)生破裂，并構(gòu)成節(jié)理：煤沿各組

23、不同方向的裂隙發(fā)生破裂，并構(gòu)成一一 定的幾何形狀，如板狀、柱狀、立方體狀、平定的幾何形狀，如板狀、柱狀、立方體狀、平 行六面體狀、錐狀、行六面體狀、錐狀、 鱗片狀等。鱗片狀等。外生裂隙外生裂隙內(nèi)生裂隙內(nèi)生裂隙三、宏觀裂隙三、宏觀裂隙 1、分級(jí)、分級(jí)端裂隙 面裂隙 宏觀煤巖類型 宏觀煤巖成分 夾矸 大 中 小 微 裂 隙 大、中裂隙與大、中裂隙與外生裂隙或節(jié)理相當(dāng)外生裂隙或節(jié)理相當(dāng) 外應(yīng)力外應(yīng)力 小裂隙與內(nèi)行小裂隙與內(nèi)行裂隙相當(dāng)裂隙相當(dāng) 微裂隙常發(fā)育微裂隙常發(fā)育于鏡煤與亮煤之中于鏡煤與亮煤之中收縮內(nèi)應(yīng)力收縮內(nèi)應(yīng)力大裂隙：切穿整個(gè)煤層，甚至頂板大裂隙：切穿整個(gè)煤層，甚至頂板中裂隙：切穿幾個(gè)煤的自然

24、分層或光澤巖石類型分層，包括夾矸中裂隙：切穿幾個(gè)煤的自然分層或光澤巖石類型分層，包括夾矸小裂隙：切穿幾個(gè)煤巖石類型分層小裂隙：切穿幾個(gè)煤巖石類型分層微裂隙：局限在一個(gè)煤巖類型分層內(nèi)微裂隙：局限在一個(gè)煤巖類型分層內(nèi)裂隙長(zhǎng)度裂隙長(zhǎng)度:在平行于層面的斷面或煤巖類型界面上的橫向在平行于層面的斷面或煤巖類型界面上的橫向延續(xù)延延續(xù)延 伸長(zhǎng)度。伸長(zhǎng)度。裂隙高度裂隙高度:垂向上裂隙的延續(xù)延伸長(zhǎng)度。垂向上裂隙的延續(xù)延伸長(zhǎng)度。裂隙線密度裂隙線密度:在層面或煤巖類型界面上在層面或煤巖類型界面上, 與一條垂直于裂與一條垂直于裂隙延伸方隙延伸方 向的的直線相交的裂隙條數(shù)。向的的直線相交的裂隙條數(shù)。裂隙面密度裂隙面密度:

25、在層面或煤巖類型界面上在層面或煤巖類型界面上, 一定面積內(nèi)的面一定面積內(nèi)的面裂隙和端裂隙和端 裂隙的總條數(shù)裂隙的總條數(shù), 普通運(yùn)用兩邊分別平行于普通運(yùn)用兩邊分別平行于面裂隙和端面裂隙和端 裂隙的平行四邊形來(lái)統(tǒng)計(jì)。裂隙的平行四邊形來(lái)統(tǒng)計(jì)。裂隙面形狀裂隙面形狀:煤巖裂隙面兩壁的特征。煤巖裂隙面兩壁的特征。裂隙壁距裂隙壁距:同一條裂隙的兩壁之間的間隔。被充填的裂隙同一條裂隙的兩壁之間的間隔。被充填的裂隙, 充填物的充填物的 厚度代表某一地質(zhì)時(shí)期內(nèi)地下形狀下的裂隙厚度代表某一地質(zhì)時(shí)期內(nèi)地下形狀下的裂隙壁距。壁距。2、力學(xué)性質(zhì)分類、力學(xué)性質(zhì)分類 裂隙或由內(nèi)應(yīng)力煤化作用過程中，凝膠裂隙或由內(nèi)應(yīng)力煤化作用過

26、程中，凝膠化組分收縮應(yīng)力及超高孔隙流體壓力或由化組分收縮應(yīng)力及超高孔隙流體壓力或由外應(yīng)力構(gòu)造應(yīng)力、重力及熱應(yīng)力等或由外應(yīng)力構(gòu)造應(yīng)力、重力及熱應(yīng)力等或由內(nèi)應(yīng)力與外應(yīng)力二者綜協(xié)作用而構(gòu)成。內(nèi)應(yīng)力與外應(yīng)力二者綜協(xié)作用而構(gòu)成。 張性裂隙、張性剪裂隙、壓性剪裂隙張性裂隙、張性剪裂隙、壓性剪裂隙3、組合類型、組合類型 矩形網(wǎng)狀矩形網(wǎng)狀 不規(guī)那么網(wǎng)狀不規(guī)那么網(wǎng)狀 平行狀平行狀四、顯微裂隙四、顯微裂隙張 裂 紋 剪 裂 紋 復(fù) 合 裂 紋 顯微裂隙是肉眼難以識(shí)別的、必需借助顯微鏡或掃顯微裂隙是肉眼難以識(shí)別的、必需借助顯微鏡或掃描電鏡才干察看。顯微裂隙的鏡下觀測(cè)必需在井下采取描電鏡才干察看。顯微裂隙的鏡下觀測(cè)必

27、需在井下采取定向煤樣，并保證一定的塊度，在室內(nèi)磨制成二維或三定向煤樣，并保證一定的塊度，在室內(nèi)磨制成二維或三維光潔面，在其層理面上觀測(cè)裂隙的方向、主次關(guān)系、維光潔面，在其層理面上觀測(cè)裂隙的方向、主次關(guān)系、長(zhǎng)度、寬度、密度、間距等，在剖面上觀測(cè)裂隙高度、長(zhǎng)度、寬度、密度、間距等，在剖面上觀測(cè)裂隙高度、垂向分布等。垂向分布等。五、裂隙發(fā)育程度的地質(zhì)控制五、裂隙發(fā)育程度的地質(zhì)控制圖圖 3-12 小裂隙面裂隙密度小裂隙面裂隙密度/條條5cm-1 據(jù)樊明珠（1997） 裂隙 1、煤級(jí)、煤級(jí)2、煤巖類型與成分、煤巖類型與成分 小裂隙的面密度25cm-2 圖 3-16 裂隙 （據(jù)樊明珠等，1997） 3、煤

28、層厚度、煤層厚度 天然裂隙發(fā)育密度常隨煤巖類型條帶或分層的厚度變薄而減小。 4、礦物質(zhì)含量、礦物質(zhì)含量 隨礦物質(zhì)含量增高，煤層中裂隙密度、長(zhǎng)度和隨礦物質(zhì)含量增高，煤層中裂隙密度、長(zhǎng)度和寬度均降低。礦物質(zhì)賦存形狀不同對(duì)裂隙的影響也寬度均降低。礦物質(zhì)賦存形狀不同對(duì)裂隙的影響也不一樣。分散礦物質(zhì)主要影響裂隙的密度，富集塊不一樣。分散礦物質(zhì)主要影響裂隙的密度，富集塊狀礦物那么主要影響裂隙的連通性。狀礦物那么主要影響裂隙的連通性。 在簡(jiǎn)單構(gòu)造煤層中，大、中裂隙可以穿透整個(gè)在簡(jiǎn)單構(gòu)造煤層中，大、中裂隙可以穿透整個(gè)煤層，垂向連通性好；在復(fù)雜構(gòu)造煤層中，小裂隙煤層，垂向連通性好；在復(fù)雜構(gòu)造煤層中，小裂隙和微裂

29、隙中止于夾矸，垂向不連通。和微裂隙中止于夾矸，垂向不連通。 5、煤層構(gòu)造、煤層構(gòu)造6、古應(yīng)力場(chǎng)、古應(yīng)力場(chǎng)7、水文地質(zhì)條件、水文地質(zhì)條件水壓力水壓力礦化度礦化度8、構(gòu)造款式、構(gòu)造款式 9、 堆積作用堆積作用六、孔隙六、孔隙 1 1、成因類型、成因類型表 3-4 煤孔隙類型及成因（據(jù)張慧，2001） 類型 成因簡(jiǎn)述 胞腔孔 成煤植物本身所具有的細(xì)胞結(jié)構(gòu)孔 原生孔 屑間孔 鏡屑體、惰屑體和殼屑體等碎屑狀顆粒之間的孔隙 鏈間孔 凝膠化物質(zhì)在變質(zhì)作用下縮聚而形成的鏈之間的孔隙 變質(zhì)孔 氣孔 煤變質(zhì)過程中由生氣和聚氣作用而形成的孔隙 角礫孔 煤受構(gòu)造應(yīng)力破壞而形成的角礫之間的孔隙 碎粒孔 煤受構(gòu)造應(yīng)力破壞

30、而形成的碎粒之間的孔隙 外生孔 磨檫孔 壓應(yīng)力作用下面與面之間因磨檫而形成的孔隙 鑄模孔 煤中礦物質(zhì)在有機(jī)質(zhì)中因硬度差異而鑄成的印坑 溶蝕孔 可溶性礦物在長(zhǎng)期氣、水作用下受溶蝕而形成的孔 礦物質(zhì)孔 晶間孔 礦物晶粒之間的孔 掃描電鏡，掃描電鏡，1000氣孔胞間孔屑間孔晶間孔隙溶蝕孔隙 表 3-5 煤孔徑結(jié)構(gòu)劃分方案比較 單位：直徑，nm oo （1961） Dubinin (1966) IUPAC （1978） Gan (1972) 撫順煤研所 （1985） 吳俊 (1991) 楊思敬 （1991） 微孔，10 微孔， 2 微孔， 2 微孔， 1.2 微孔， 8 微孔，5 微孔， 10 過渡孔

31、，10100 過渡孔，550 過渡孔，1050 中孔，1001000 過渡孔，220 過渡孔, 250 過渡孔, 1.230 過渡孔, 8100 中孔，50500 中孔，50750 大孔， 1000 大孔，20 大孔，50 粗孔，1000 大孔，100 大孔，5007500 大孔，1000 *撫順煤炭科學(xué)研究所煤層烴類氣體組分與煤巖煤化關(guān)系的研究1985 2、大小分級(jí)3、測(cè)試方法低溫液氮低溫液氮 測(cè)測(cè)0.75nm0.75nm的孔隙的孔隙壓汞法壓汞法 測(cè)測(cè)7.5nm7.5nm的孔隙的孔隙沁水永紅礦3孔隙體積直方圖0.4222.41.60.4 0.40.80.4 0.4 0.40.80.41.60

32、.41.20.40.81.2 1.20.40.821.62.40.41.20.422.73.1 3.105101520252E+057149043152237591425692682910104621471.843.123.916.614.410.87.5孔徑nm孔隙體積mm3g-1比孔容：?jiǎn)挝环至康目兹菘紫扼w積。比孔容：?jiǎn)挝环至康目兹菘紫扼w積。比外表積：?jiǎn)挝环至康耐獗矸e比外表積：?jiǎn)挝环至康耐獗矸e大?。捍笮。篐M：200m2/g YM：6080150m2/g WY：230m2/g 孔隙形狀：孔隙形狀：(a)(b)(c)圖3 -8圖3 -9(a)(b)(c) 孔隙形狀類型圖 孔隙壓汞滯后環(huán)與孔隙

33、連通性 a半封鎖孔b開放孔c細(xì)頸瓶孔據(jù)秦勇，1994 4、孔隙度 煤的孔隙度是指煤中孔隙與裂隙的總體積與煤的孔隙度是指煤中孔隙與裂隙的總體積與煤的總體積之百分比。其測(cè)試方法很多，通常據(jù)煤的總體積之百分比。其測(cè)試方法很多，通常據(jù)煤的真密度和視密度容量瓶法來(lái)計(jì)算，即煤的真密度和視密度容量瓶法來(lái)計(jì)算，即 %100TRDARDTRD TRD真密度，真密度，g/cm3 ；ARD視密度，視密度，g/cm3測(cè)定煤的真密度常用比重瓶法，以水做置換介質(zhì)，根據(jù)阿基米德測(cè)定煤的真密度常用比重瓶法，以水做置換介質(zhì)，根據(jù)阿基米德原理進(jìn)展計(jì)算。水分子的直徑較大，不能進(jìn)入很細(xì)的毛細(xì)管和微原理進(jìn)展計(jì)算。水分子的直徑較大，不能進(jìn)入很細(xì)的毛細(xì)管和微孔中，測(cè)得的真密度僅是近似值。用氦做置換介質(zhì)可較準(zhǔn)確地測(cè)孔中，測(cè)得的真密度僅是近似值。用