沁水盆地和顺地区煤层气储层岩石物理实验研究

Coalbed methane (CBM) is one of the most essential unconventional oil and gas resources, which are abundant amount of resources. CBM reservoir belongs to a typical "self-generation and self-storage" gas reservoir, which is difficult to be explored for the unique and complex reservoir quality and formation mechanism, so the exploration of oil and gas is still the difficult problems in the world. From geophysical perspective, they can be attributed to be present on the superficial understanding of the complex seismic wave propagation regularity in the CBM reservoir. The test and analysis of rock physics is a important basic data on earth exploration and geophysics research, and a bridge and link to contact the geology, geophysical and reservoir engineering, it is able to effectively eliminate ambiguity of seismic interpretation and inversion results, and it is the basis of the promotion of seismic interpretation and inversion results from qualitative to semiquantitative and then to quantitative analysis. It can provide the basic experimental data and basis for the rock physical model, the numerical simulation model and analysis of the wave field characteristics, by the test of reservoir petrophysical parameters of the favorable zone in experimental area, analysis of the relationship of CBM reservoir petrophysical parameters, and summarize of the rock physical characteristics under the condition of coal-bed gas reservoir, based on coal-bed gas reservoir with double pore structure and high adsorption characteristics, according to rock physics and seismic wave propagation theory.

煤层气是一种重要的非常规油气资源，资源量大。煤层气气藏属于典型的"自生自储"型气藏，其独特而复杂的储层性质和成藏机理导致勘探开发困难，因而煤层气的勘探与开发仍是世界性难题。从地球物理角度看，这些难题就是目前对煤层气储层复杂的地震波传播规律认识不清。岩石物理测试与分析是地球探测、地球物理研究必需的重要基础数据资料，是联系地质、地球物理和油藏工程的纽带与桥梁，可以有效地消除地震解释与反演结果的多解性，是促进地震解释和反演结果由定性到半定量并发展到定量的基础。针对煤层气储层具有双重孔隙结构，高吸附性等特点，以岩石物理学和地震波传播理论为指导，通过对试验区煤层气有利区带储层岩石物理参数测试，分析煤层气储层岩石物理参数之间的关系，总结出煤层气储层条件下的岩石物理特征，为岩石物理模型、实际模型的数值模拟和波场特征分析提供基础实验数据和依据。

中国煤层气资源丰富，居世界第三，煤层气又称煤层甲烷、煤矿瓦斯，是煤层本身自生自储式非常规天然气。其独特而复杂的储层性质和成藏机理导致勘探开发困难，因而煤层气的勘探与开发仍是世界性难题，加强煤层气储层岩石物理和煤层气地震响应特征的研究，为煤层气探勘开发的技术进步奠定理论基础，具有重要科学和现实意义。.针对煤层气储层具有双重孔隙结构，高吸附性等特点，以岩石物理学和地震波传播理论为指导，以现有实验技术为基础，在沁水盆地和顺地区的10个煤矿进行了实际野外踏勘，获取了相关地质资料，并在井下采集大量煤样和顶、底板岩样进行岩石物理参数测试及分析研究。应用MTS岩石物理参数测试系统获得了典型煤样和顶、底板岩样超声波实验测试数据（包括孔隙度、渗透率、密度、速度、衰减因子等。）以及应用扫描电镜、显微镜等测试显微组分、镜质组平均最大反射率、孔隙显微结构特征；从煤样采集、煤样制备到测试技术与数据处理，形成了一套针对煤储层在地层条件下的煤岩测试分析技术。.通过对试验区煤层气有利区带储层岩石物理参数测试，结合煤岩显微结构特征研究，分析煤层气储层岩石物理参数之间的关系，研究结果表明：A.获得了中高煤阶密度、纵横波速度的分布范围，煤层纵横波速度之间具有良好的线性关系；B.与围岩相比，煤层不仅具有低速度、低密度的特点，而且具有较强的各向异性和非线性特征。C.同步完成沁水盆地和顺地区的煤样在地层压力条件下的动静态弹性参数实验研究，获得动、静态弹性参数之间的关系，为利用动态弹性参数预测静态弹性参数提供岩石物理依据。D.煤样及顶、底板岩样在纵横波衰减方面存在一定的差异。煤层的弹性特征与顶、底板岩样存在明显差异。E.煤岩微观结构特征（微孔发育程度、方解石含量）与岩石物理参数（纵横波速度、杨氏模量）之间具有一定的相关性。这些关系模型构成了煤层气地震非线性参数分析、非线性反演与煤层气富集区预测技术的岩石物理基础。