潞安矿区3号煤储层现代地应力特征及地质意义

曹腾飞^1,2，杨兆彪^1,2，崔宝库³，郝少伟⁴

1. 中国矿业大学煤层气资源与成藏过程教育部重点实验室2. 中国矿业大学资源与地球科学学院3. 潞安矿业集团公司4. 潞安金源煤层气公司

摘 要：基于潞安矿区19组注入压降试井数据,系统分析了该区现代地应力平面及垂向分布特征,探讨了现代地应力对煤储层渗透率的控制作用。研究结果表明:潞安矿区3号煤储层整体为中-低应力区,应力场类型在垂向上呈非均匀分布,埋深400～610 m区域为走滑断层应力场（σ_H>σ_v>σ_h）;埋深610～800 m区域为正断层应力场（σ_v>σ_H>σ_h）。潞安地区现代地应力场测压系数与埋深关系的关系式为:131.67/H+0.165 9≤K≤544.72/H+0.238 0,整体表现为"浅部离散,深部收敛"的特征。煤储层渗透率与水平主应力、水平主应力差和有效应力密切相关。煤储层渗透率与最大/最小水平主应力及其应力梯度存有较好的幂函数关系,煤储层渗透率都随最大、最小水平主应力及其应力梯度的增加而快速减小。水平主应力差通过控制煤储层裂隙开合来影响渗透率,当矿区应力场最大主应力方向与煤储层优势裂隙组发育方向一致时,煤储层中的裂隙受拉张作用,煤储层渗透率提高;当矿区应力场最大主应力方向与煤储层优势裂隙组发育方向不一致时,煤储层中的裂隙受到挤压,煤储层渗透率降低。因此,二岗山、文王山断层之间区域渗透率普遍高于二岗山、文王山断层之外区域渗透率。煤储层渗透率随有效应力的增加呈指数降低。在同等条件下,煤储层压力高的地区,有效应力低,渗透率一般较高;煤储层压力低的地区,有效应力高,渗透率一般较低。潞安矿区3号煤储层压力状态整体呈低压的特点可能是该区渗透率低,煤层气产气量不高的重要影响因素之一。

关键词：潞安矿区;煤层气;现代地应力;煤储层渗透率;有效应力;