川东高陡背斜煤层气高渗富集区预测及富集成藏规律研究

针对当前我国煤层气基础研究中高渗富集区预测位置模糊不准，背斜煤层气富集规律及富集成藏机制缺乏系统、深入完整的研究等关键性科学问题，选择我国背斜赋气较为典型的川东高陡复杂构造为研究工区，开展一系列原岩地应力测试实验，含煤层气煤岩样的力学加卸载测试实验，不同温度的等温吸附实验，不同构造部位原煤及构造煤的煤质分析实验，不同温度和加载条件下的渗流力学实验研究，提出地应力场、地温场中煤层气高渗区、富集区预测理论模型，对煤层含气性重要参量进行高精度非均质性刻画，以力学理论为导向，以对比分析和敏感性分析为手段，寻找出研究区煤层气富集的主控因素，再深入研究主控因素的控气机制，系统完整的提出背斜煤层气富集规律和富集成藏机制理论，为开发煤层气选区和井网布置提供理论指导和施工依据。

针对当前我国煤层气基础研究中高渗富集区预测位置模糊不准，背斜煤层气富集规律及富集成藏机制缺乏系统研究的不足，以川东（重庆）典型背斜构造为研究目标区，完成了Kaiser声发射原岩应力测试实验和岩石力学实验，不同温度下含瓦斯煤的渗流力学实验，不同温度下煤中甲烷吸附/解吸及扩散实验，不同构造煤的XRD、扫描电镜（SEM）观察实验和孔径分析实验。取得以下成果，实验发现了温度影响下的煤体渗透率“低温内膨胀与高温外膨胀效应”，并发现了压力影响下的煤体渗透率“吸附内膨胀和高压外膨胀效应”，发现了扩散系数随时间变化的非线性扩散现象，提出了变扩散系数的非线性扩散数学模型，该模型可解释温度、压力、水分对扩散系数影响的新现象，并可以精确计算构造煤、低阶煤煤层气含量，从根本上解决了直接法测定煤层气含气量过程中损失量过大导致含气量难以算准的问题，提高了煤层气含气量测试精度。提出了地应力、地温场中煤层气富集区、高渗透区定量预测的力学方法，精确定量预测了研究区地应力地温场中煤层气的富集区和高渗透区。提出了深部煤体地应力、地温场中煤层气渗流控制方程，计算了煤层气抽采能力。以煤层气富集区分布规律为依据，确定了地应力是背斜煤层气富集的主控因素，系统提出了构造动力主控下的背斜煤层气富集规律和富集成藏机制，为开发煤层气选区和井网布置提供了理论指导和施工依据。