岩浆活动对西山煤田煤储层物性的差异改造特征

汪 雷,汤达祯,许 浩,李 松,逄建东,姚长华,李晶晶,喻廷旭

(1.中国地质大学(北京)能源学院,北京 100083;2.中国地质大学(北京)煤层气国家工程中心煤储层实验室,北京 100083;3.中海油能源发展股份有限公司工程技术分公司,天津 300457)



岩浆活动对西山煤田煤储层物性的差异改造特征

汪 雷1,2,汤达祯1,2,许 浩1,2,李 松1,2,逄建东3,姚长华3,李晶晶3,喻廷旭1,2

(1.中国地质大学(北京)能源学院,北京 100083;2.中国地质大学(北京)煤层气国家工程中心煤储层实验室,北京 100083;3.中海油能源发展股份有限公司工程技术分公司,天津 300457)

摘 要:为探讨岩浆侵入带来的高温热效应对西山煤田的煤储层物性的差异改造特征,在盆地模拟的基础上,以西山煤田西区煤岩为研究对象,系统采用反射率测试、工业分析、核磁共振、等温吸附、低温液氮吸附、显微裂隙统计等实验手段对距岩浆岩体远近不同的煤样进行实验测试,结果表明离岩浆侵入中心距离不同,储层的孔形、孔径、吸附规律等都表现出差异演化特征,如距岩体越近,煤层反射率明显增大、挥发分较低、灰分增大、BET和孔容增大、瓦斯吸附能力为低—高—低的趋势。在高温、高压的双重作用下,煤层形成了大量岩浆诱发成因的煤层割理,普遍提高了煤层的渗透率。研究结果表明,岩浆活动对西山煤田煤储层物性的改造具有双重性,研究区的中西部屯兰和石千峰一带是储层综合物性条件最佳的地区,是煤层气富集高产的有利区带。

关键词:西山煤田;岩浆活动;储层物性;改造;差异性;煤层气

责任编辑:韩晋平

汪 雷,汤达祯,许 浩,等.岩浆活动对西山煤田煤储层物性的差异改造特征[J].煤炭学报,2015,40(8):1900-1910.doi:10.13225/ j.cnki.jccs.2015.0332

我国高煤阶煤层气资源量丰富,达1013m3[1]。由于高煤阶煤层埋藏深度大,煤层孔隙度小、渗透率低,因而煤层气开发比较困难,但我国大部分高煤阶含煤盆地的煤层并不是单纯由深成变质作用所形成,而是伴随了多期构造热事件[2],大部分高煤阶煤的形成都与岩浆热变质作用有关。杨起等[3-7]对中国煤变质作用的研究表明,深成变质作用使中国晚古生代煤演化到低变质阶段;中生代岩浆活动,尤其是燕山期岩浆热变质作用使得中国很大一部分煤的煤级提高到中、高变质煤。因此燕山期岩浆侵入对中国煤岩的煤质和瓦斯赋存特征具有重大影响。王勃等[8]认为西山煤田成藏过程的阶段性引起现今的煤层埋深适中和构造演化-热演化引起的较短时间内的异常热事件诱发了二次生气作用并有利于富集高产煤层气藏形成。刘洪林等[9]认为造成西山煤田煤的热演化程度普遍较高,由东南向西北方向,变质程度逐渐降低,Ro由2.6%降低为1.2%,大部分地区煤层经历了二次生气。前人的研究只是提到岩浆活动会诱发二次生气,并导致次生孔、裂隙的形成,笼统认为岩浆活动对于煤层气富集而言是有利的,然而,关于是不是岩浆活动就单方面使储层物性变好,岩浆活动究竟使煤储层物性条件发生了怎样的改变以及距岩体不同距离的煤储层物性究竟有何差异等相关问题并无深入研究,笔者拟在该区埋藏史和生烃史分析的基础上,结合一系列表征煤储层物性的先进实验手段,探讨岩浆活动是具体如何影响煤储层的物性条件,从而总结规律,对西山煤田煤层气勘探开发有利区优选提供指导意见。

1 区域地质背景

西山煤田位于沁水盆地西北部。西面是吕梁山脉,北面为云中山余脉,东面和南面为晋中裂陷盆地。地理坐标:东经111.86°~112.50°,北纬37.40°~38.04°。西山煤田南北长约75 km,东西宽约40 km,总面积1 898.4 km2,呈北、中部开阔,向南收敛的“倒梨形”。

1.1 地层出露及煤层发育情况

图1　太原西山上石炭统—下二叠统地层柱状图Fig.1 Taiyuan Xishan Upper Carboniferous-LowerPermian stratigraphic column

煤田主要的含煤层系为石炭—二叠系(图1),上石炭统—下二叠统厚100~200 m,由砂、泥岩夹石灰岩和煤层组成,为一套海陆交互相沉积[10]。据露头和钻孔资料,可采煤层共16层,主要发育于上石炭—下二叠统太原组和下二叠统山西组。可采煤层总厚度为2~18 m,一般6~12 m。其中山西组2号煤层,太原组8号和9号煤层为全区可采,其余煤层仅为局部可采。2,8,9号煤层分布最为广泛,厚度较大,是西山煤田煤层气勘探的主要层位。

1.2 区域构造概况

西山煤田西临吕梁山隆起,一系列近南北向的断层(狐偃山断裂带)构成煤田的西边界。南面以清交断裂带为界与晋中裂陷盆地相邻。东面以晋祠断裂带为界与晋中裂陷盆地相邻。北界为盘道—马家山断层(图2)。煤田西部中段狐偃山构造带附近有碱性二长岩的侵入形成岩床及岩株等。

图2　西山煤田构造简图Fig.2 Brief structure map of Xishan Coalfield

2 构造热事件

2.1 构造热事件的相关证据

倘若西山煤田煤岩的形成以深成变质作用占主导,按3℃/ (100 m)的地温梯度(地表温度25℃),恒温带25 m计算,石炭—二叠系煤层在三叠纪末的温度为80~150℃,按照Barker等[11]的经典计算公式:ln Ro,max= 0.007 8Tmax-1.2计算发现,Ro,max值应该低于0.97%。因此,按理说石炭—二叠系煤层现今的变质程度应该很低,而且区域上的差异不大,相应的煤质也应以长焰煤、气煤为主,最高也仅能达到肥煤阶段,然而,如图3所示,西山煤田大部分区域的煤级皆已超过肥煤,部分地方甚至已经达到了无烟煤级别。单靠正常地温场西山煤田是不可能达到如此高的Ro,max值,故仅用深成变质作用不能很好解释西山高变质程度煤岩的成因。

杨起等[7]认为西山煤田煤变质的热源是西部中段狐偃山岩体和东南部祁县隐伏岩体,且两次岩浆侵入的时间并不一致,煤田东南缘清交断裂带的形成,为深部岩浆提供了上侵通道。孙蓓蕾等[12]通过裂变径迹热年代学分析证实西山煤田大致以寨山—邢家社—东曲一线为界分为西区和东区,西区受狐偃山岩体影响,煤级定型时间为晚侏罗—早白垩世,而东区受祁县岩体的影响,煤级定型时间为晚三叠—早侏罗世。笔者综合前人研究后得出:西山煤田煤变质作用类型早期表现为深成变质作用,它奠定了煤田煤的变质基础,使石炭—二叠系煤层的变质程度达到了气煤—肥煤阶段。到中生代,由于燕山期岩浆活动的多次侵入,巨大的岩浆热的叠加,使得本区产生广泛的岩浆热变质作用,受此影响,热接触变质煤中有规律地形成了具有岩浆活动标识的各种中间相小球体[13],并造就了目前的煤级分带(图3,红色标注为实验样品采集点)。

图3　西山煤田煤层反射率平面展布Fig.3 Coal reflectivity plane distribution of Xishan Coalfield

西山煤田煤级呈北东向条带状分布,从西北—东南变质程度逐步加深有规律地排列,狐偃山岩浆岩体周围上下煤组全为环状接触变质带,在变质带外围,呈半环条带分布有无烟煤。

2.2 岩浆侵入的相关研究

印支运动在山西的表现不明显,研究区主要经历燕山运动与喜马拉雅运动两期构造运动。根据区内已确定时代的碱性—偏碱性杂岩群(同位素年龄100~150 Ma)的侵入接触关系可认定,燕山运动是该区构造动力的最主要来源,它形成了本区大多数断裂及褶皱。位于研究区西部的狐偃山岩浆岩体是该区经历热构造事件的直接证据。

据野外观察发现狐偃山岩体与围岩接触面向外倾约60°,杂岩体直接侵入的地层,自北西向南东由老到新,岩体直接围岩主要为中奥陶统上马家沟组二三段灰岩和灰岩与白云质灰岩互层(均已大理岩化),接触带可见宽度不等的矽卡岩化、磁铁矿化(并形成磁铁矿床)现象。狐偃山近等粒二长岩体呈浅灰红色,近等粒结构,块状构造,与四周斑状-似斑状二长岩之间均以围岩相隔,围岩厚度不均。在不同程度热力作用的影响下,纵向上依次可见侵入带的二长岩,接触带灰岩的大理岩化及上部泥岩的绿泥石化现象(图4)。

图4　狐偃山岩体野外特征Fig.4 Field characteristics of Hu Yanshan

狐偃山碱性偏碱性杂岩体形成于107.06~159.541 Ma,相当于晚中生代晚侏罗世—早白垩世,岩浆分3个期次侵入(表1,据文献[14]修改)。

表1　狐偃山碱性偏碱性杂岩群侵入期次划分Table 1 Intrusion stage of Alkaline complex in Huyan Moutain

3 岩浆活动对煤储层孔渗性的影响

3.1 煤层生烃史

西山煤田煤岩生烃演化可划分为4个阶段,且与煤层埋藏的4个阶段一一相对应。第Ⅰ阶段,有机质成熟度升高缓慢,晚三叠世末,发生第1次生烃,Ro为0.9%~1.0% ,煤层经历了深成作用成气阶段;第Ⅱ阶段,构造活动幅度小、温度变化小,基本不发生生烃作用;第Ⅲ阶段,地壳虽快速抬升,但由于燕山期的岩浆侵入事件,煤层温度仍迅速升高,Ro为1.7%~2.8% ,进行第2次大规模生气作用,是生成甲烷的最主要时期;第Ⅳ阶段,地壳继续缓慢抬升,温度降低,有机质演化近乎停止,生烃作用基本结束。

3.2 埋藏史与生烃史对储层孔渗条件的影响

从盆地演化角度分析,在沉积埋藏的第Ⅰ,Ⅱ阶段,构造活动较为稳定,随着煤储层埋深逐渐增加,煤岩孔隙度减小(图5 (a)),煤储层渗透率逐渐降低(图5(b));第Ⅲ,Ⅳ阶段,构造活动和火山活动频繁,在构造应力场和地热场的综合作用下,一系列裂缝得以产生,使得煤储层渗透性有所改善。

4 煤储层物性分析

国外学者从岩相学、元素分析、孔径分布和吸附特性等方面研究岩浆侵入对储层的改造效果,认为靠近岩浆岩,煤的成熟度显著提高,Ro有增大的趋势。显微照片中出现镶嵌结构和热解气孔。煤的微孔较为发育,总孔隙率增大,吸附和储集瓦斯的能力增强[15-16]。国内学者多从煤的变质程度和工业分析等方面研究岩浆岩对煤岩影响,发现离岩浆岩愈近,煤的变质程度愈高,灰分愈大,而水分和挥发分愈小,在距岩体较近的位置,储层的综合物性条件最佳[13,17-18]。然而通过此次研究,笔者在某些方面却有不同的认识。

图5　煤储层沉积演化进程中深度与孔隙度、渗透率的关系Fig.5 Relationship between depth and porosity,permeability of coal reservoir in the process of sedimentary evolution

本次研究所用样品来自煤田西区4个不同矿区的2号煤层,按与狐偃山距离远近不同而分别采样,距离由远至近依次为:嘉乐泉矿( JLQ),屯兰矿(TL),石千峰矿(SQF),东塔矿(DT),所采煤样均在岩浆影响区内。工业分析使用的仪器5E-MACⅢ红外快速煤质分析仪;采用ASAP-2020在77.35 K的条件下对样品进行低温液氮吸附(实验前,样品均被研磨至60~80目,在120℃的温度条件下真空脱气处理3 h),分析的孔径范围为1.7~300 nm,实验结果见表2。所有测试结果表明,除工业分析和比表面积测定外,同一矿区的煤岩其他实验结果差异均较小,故挑选每个矿区典型样品进行对比分析(JLQ-1, TL-1,SQF-1,DT-2)。

4.1 岩浆活动影响下煤质的变化规律

由表2可知,邻近狐偃山岩体,煤岩的反射率显著提高( JLQ - 1,1.29%; TL - 1,1.46%; SQF - 1, 1.65%;DT-2,3.51%),固定碳FCd虽有变化但规律性不明显,与岩体的距离变小,挥发分Vdaf有明显减小的趋势(图6(a)),但水分Mad却表现为高—低—高的趋势(DT,5.51%),这是由于煤岩在一定程度上受到烘烤,使其中水分降低,但据压汞实验分析知样品DT的束缚水饱和度为所有样品中最高,这是造成其Mad偏高的主要原因。以上煤质分析的变化规律皆说明,岩浆侵入所伴随的热效应使得研究区的煤储层热演化程度提高。

表2　样品实验结果Table 2 Experimental results of samples

4.2 煤的比表面积、孔容的变化

比表面积是指单位质量物质所具有的总面积。煤层中的气体大都以吸附状态存在于煤的孔裂隙中,因而煤岩的比表面积是决定煤层吸附能力的一项重要指标。

据表2可知,实验所用样品多为焦煤-无烟煤,所得煤岩的BET比表面积皆较小,在0.5 m2/ g以下的居多。此次研究表明,与火成岩距离变小,煤样BET比表面积和孔容表现出高—低—高的趋势,在东塔矿煤样的BET比表面积和孔容均达到最大,分别为1.46 m2/ g和0.002 546 cm3/ g(图6(b))。

图6　工业分析及BET比表面积分析结果Fig.6 Results of industrial analysis and BETsurface area analysis

4.3 煤岩孔隙形态及孔径的变化

具有毛细孔的固体吸附-解吸试验,吸附分支和解吸分支会出现分离和重叠两种现象[19]。“吸附回线”就是二者分离的结果,“吸附回线”的形态反映了孔形结构的一些情况[20-21]。因此,可从低温液氮吸附-脱附曲线形态着手,分析对吸附起主要作用的孔径分布,以及煤的孔隙形态类型。陈萍和唐修义[22]根据“吸附回线”形态,把吸附等温线分为L1,L2,L3三种,据图7 (a)~(c)可知,样品JLQ-1,TL-1,SQF-1均属于“L2型”回线,该类回线表明其孔隙系统较为复杂。压力相对较低时(<拐点处0.5),吸、脱附曲线基本重合,结合Kelvin方程可知,直径小于4 nm的孔基本都为一端封闭的不透气孔;压力相对较高时,出现明显的吸附回线,说明对应较大孔径的孔,肯定存在开放型孔,包括两端开口的圆筒形孔、墨水瓶形孔和狭缝平板形孔,同时也可能存在着一端封闭的不透气孔。样品DT-2属于“L3型”回线,该类回线滞后现象特别明显,表明墨水瓶形孔尤其发育。

从以上分析可以得出以下认识:岩浆活动对煤岩的孔形进行了一定程度的改造,与岩体距离越近,煤岩低温液氮吸-脱附曲线的滞后现象愈加明显,墨水瓶形孔、狭缝形平板孔明显增多。

图7　样品氮气吸附实验曲线Fig.7 Nitrogen adsorption isotherms of samples

据资料记载屯兰井田曾发生过8次瓦斯突出,其中在侵入体附近高达6次。这是由于大量瓦斯存储于墨水瓶形孔的瓶体中、狭缝形平板孔的狭缝中,透气性极差,在平衡压力条件下近似处于“憋气”状态[23]。一旦瓶口和狭缝口处压力降低,在瓶口和狭缝口处会立即形成“风口”,顷刻间,瓶体内、狭缝中的大量瓦斯气体由解吸转变为游离态,对容身空间的需求突然增大,气体短时间内涌向“风口”,部分气体甚至冲破孔壁向外扩散。

笔者对孔径分类采用国内应用较多的霍多特[24](1966)的分类方案:大孔( > 1 000 nm)、中孔(100~1 000 nm)、小孔或过渡孔(10~100 nm)、微孔(<10 nm)。

由图8可知样品JLQ-1的微孔最为发育,其次是小孔,中大孔相对不发育。样品TL-1的孔径分布情况和JLQ-1类似。样品SQF-1明显以微、小孔占绝对优势,中孔基本不发育,大孔比例有小幅提高。样品DT-2与前3者差异较大,最明显的特点就是中、大孔的比例显著上升,小、中、大孔发育程度基本相当,孔隙分布不集中,从图9(d)可以看出,其进汞曲线无平台段,此外该图表明DT-2的退汞效率较低,孔隙结构差,此类储层的气体采收率较低[25]。因而孔径变化规律为:离岩体距离越小,煤岩的中、大孔的数量呈现出增大的趋势。

图8　孔直径与阶段孔体积关系Fig.8 Chart of pore diameter and stage pore volume

图9　压汞实验分析Fig.9 Analysis chart of mercury experimental

这种现象合理的解释是整个西山地区在地质历史上共经历了2次生烃,第1次生烃作用的生气量占总生气量的比重只有34%,而后者则达66%,后者明显强于前者[8]。在较短时间内,煤岩大量2次生气,在高温、高压的双重作用下,气体突破煤基质使煤体产生大量气孔,而这些气孔大多是大孔级别的,所以热成因气孔大大提高了西山地区煤岩的大孔数量(图10(d))。

在基本稳定的应力条件下,煤体受到岩浆烘烤后,其中大量的挥发性物质析出,留下密集的管状气孔,煤分子有了更大的自由空间,而且其排列的方向性和有序性遭到破坏,使得分子间距增大,孔隙变多。同时,气体的大量逸出可以留下沟通裂隙的气孔构造。

4.4 岩浆活动对煤储层渗透率的影响

岩浆热变质作用的特点是压力变化小、温度骤升,因此煤层在埋深上基本不会发生变化。生成同等变质程度的煤,所受的围岩压力较深成变质作用所受的围岩压力小,裂缝系统更容易被保存下来。

核磁共振法(简称NMR)对煤岩伤害较小,能较为准确地测定出其孔径分布特征。此次实验所用仪器为苏州纽迈电子科技有限公司生产的全直径岩心核磁共振成像分析系统MiniMR-60,该仪器的频率为23.15 MHz,磁感应强度可达0.54 T,磁场均匀度为30×10-6,仪器和样品均保持在(21.5±0.5)℃。实验步骤为:①将样品制作成直径约2.5 cm的人造岩芯样品用于实验分析;②实验前将样品放在70℃的干燥箱内干燥24 h,然后抽真空8 h,最后放入蒸馏水中饱和8 h;③对样品开展100%水饱和的低磁场核磁共振实验。

煤的核磁共振横向驰豫时间(T2)为0.5~2.5, 20~50,>100 ms时所对应的3个谱峰分别代表了微小孔、中大孔和裂隙,谱峰越大则该峰所代表的孔裂隙越发育[26-27](图11)。由图8可发现,所有样品的吸附孔均不甚明显,都以渗流孔和裂隙发育为特点,但由JLQ-TL-SQF吸附孔也逐渐开始显现,样品DT的渗流孔和裂隙峰值特别明显,而且两峰合二为一,说明渗流孔和裂隙间连通性非常好。岩浆的高温效应明显增大了研究区煤岩的裂隙度,如弧偃山岩浆岩体附近的屯兰井田高变质煤裂隙密度为52条/ m,天然焦裂隙密度为122条/ m。

图10　煤岩扫描电镜照片Fig.10 The scanning electron micrographs of coals

以西山煤田埋深在900 m左右的9号煤为例,GJ03,GJ07,GJ08,GJ10井的资料表明这4口井的渗透率分别为0.1×10-15,0.05×10-15,0.04× 10-15,0.04×10-15m2,然而,若抛开岩浆热变质成因,理论上9号煤的渗透率值应小于0.01× 10-15m2,显然研究区的岩浆活动提高了煤岩渗透率。煤层割理中的自生伊利石矿物K/ Ar同位素测年也表明,数量众多的割理形成时间与燕山期构造热事件是同期的。

图11　核磁共振T2谱特征Fig.11 Characteristics of NMR T2

4.5 岩浆活动影响下煤岩吸附特性变化

岩浆侵入产生的热变质作用,同时增大了煤岩中微观孔隙和宏观孔隙的数量,煤层的吸附能力和煤层对自由气的储集能力同时得到提高,吸附能力的增大对我国欠饱和煤层气藏而言更为重要[28]。前人大量研究[29-30]表明,煤的吸附能力是随其反射率增高而增加的。按此规律,岩浆热变质引起煤的吸附能力提高是比较合理的,然而事实并非如此。为探讨规律,采用温吸附测试系统KT-100对样品进行测试分析。据图12可知,SQF-1的吸附能力最高,其次是TL-1,最后是JLQ-1和DT-2,在低压阶段,DT-2的吸附能力甚至是4个地区中最低的,由于DT-2的中、大孔因受岩浆剧烈烘烤变得很是发育,但其吸附孔数量却较少,吸附能力故而较低,这与之前的分析吻合。东塔地区以西的ZK3和ZK8钻孔中2号煤含气量分别为3.72 m3/ t和4.09 m3/ t也恰可验证DT-2的瓦斯吸附能力低。距岩体越近,煤岩吸附能力整体表现为低-高-低的变化趋势。这是由于岩浆热变质对煤的影响是多方面的,不单会影响其煤级,还改变煤的孔隙结构等,这导致岩浆活动对煤吸附能力的影响产生了复杂的效果。

图12　煤岩吸附等温曲线对比Fig.12 Coal isothermal adsorption curves comparison

4.6 物性条件的平面变化规律

研究区最北的加乐泉地区距狐偃山岩体较远,受岩浆活动影响相对较小,变质程度低,孔渗不发育, BET和孔容也均较低,瓦斯吸附能力较小;屯兰地区煤岩变质程度稍高,BET和孔容、瓦斯吸附能力均有增大趋势,但不甚明显;石千峰地区煤岩孔隙度高,渗流条件好,瓦斯吸附能力最大;东塔地区煤岩孔隙率虽较高,且裂隙很发育,但综合物性条件反倒变差,首先,其吸附孔以墨水瓶形孔、狭缝形平板孔为主,不利于煤层气的解吸和运移,其次,退汞效率最低,气体采收率低,最后,煤岩吸附孔数量少,同时高水分也会增大水分子对甲烷分子的排挤作用,最终导致煤岩对瓦斯的吸附能力极低。这是岩浆活动对储层改造过度的体现。

5 结 论

(1)西山煤田西区煤层经历了燕山中—晚期构造热事件,位于煤田西部中段的狐偃山岩体是该区构造热事件的源头所在,煤级呈条带状有规律地分布。在岩浆活动的影响下,该区煤层普遍经历了2次生气,且由异常热流导致的生气量高于由埋深变质所导致的生气量。

(2)煤层沉积形成之后,岩浆活动较大程度上改造了该区煤储层的物性条件,具体表现为与岩体距离变小,煤岩变质程度提高、挥发分较低、水分呈现出高—低—高的趋势、BET和孔容整体上为增大的趋势。

(3)煤岩在2次生气过程中,会形成大量的大孔,压汞和核磁共振实验均证明,愈靠近岩体,中、大孔的数量明显增加,渗流孔所占比例也随之提高。短时间内大量生气,使煤层产生众多割理和次生裂隙,提高了煤层的渗透率。相比于单纯由埋深变质所达到的同等变质程度煤岩,其渗流条件显然更好。

(4)综合各项实验分析来看,岩浆活动对储层的改造具有双重性,在一定范围内,岩浆活动对煤层改造程度越高,煤层气勘探和开发条件越有利,但过犹不及。结合西山煤田的实际情况而言,屯兰和石千峰矿区的储层综合物性条件在西区范围内为最佳,是煤层气富集高产的有利地区。

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Magmatism effect on different transformation characteristics of coal reservoirs physical properties in Xishan coalfield

WANG Lei1,2,TANG Da-zhen1,2,XU Hao1,2,LI Song1,2,PANG Jian-dong3, YAO Chang-hua3,LI Jing-jing3,YU Ting-xu1,2

(1.School of Energy Resources,China University of Geosciences(Beijing),Beijing 100083,China;2.Coal Reservoir Laboratory of National Engineering Research Center of Coalbed Methane Development & Utilization,China University of Geosciences(Beijing),Beijing 100083,China;3.Energy Technology & Services-Engineering Technology Co.,CNOOC,Tianjin 300457,China)

Abstract:In order to investigate the difference transformation characteristics of coal reservoirs’physical properties in Xishan coalfield that resulted from thermal effects of high temperature magmatic intrusion causes,based on basin simulation,combing with several experimental methods including reflectance test,industrial analysis,nuclear magnetic resonance,isothermal adsorption,low temperature nitrogen adsorption,and micro fracture statistics,the coal samples,which were taken at different distances from the magmatic rock,were tested.Results show that the pore shape,pore size,and adsorption law have different characteristics as the distance from the center of magma intruded changes.As the distance from magma changes to shorter,the coal reflectivity increases obviously,volatile reduces and ash content increases,at the same time,the BET and pore volume increases and the gas adsorption capacity shows the regularity from low to high,then to low.In addition,in the dual roles of high temperature and high pressure,coal seam forms a large num-book=8,ebook=196ber of cleat,originating from igneous intrusion,which improves the permeability of coal seam.The above results indicate that the transformation from igneous intrusion to coal reservoir has dual roles for exploration and development.At last,it concludes that the reservoir physical property of Tunlan and Shi Qianfeng areas in the middle-west region of Xishan coalfield are in the best condition.They are the favorable zones for coalbed methane enrichment and high yield.

Key words:Xishan coalfield;igneous activity;properties of reservoirs;transformation;difference;coalbed methane

通讯作者:汤达祯(1957—),男,教授,博士。E-mail:tang@ cugb.edu.cn

作者简介:汪 雷(1990—),男,四川南充人,硕士研究生。E-mail:wanglei_1011314@126.com。

基金项目:国家重点基础研究发展计划(973)资助项目(2009CB219604);国家自然科学基金资助项目(41272175);中海油能源发展重大专项“非常规油气勘探关键技术”资助项目(WBS:E-J313N020)

收稿日期:2015-03-14

中图分类号:P618.11

文献标志码:A

文章编号:0253-9993(2015)08-1900-11