煤的裂隙PPT学习教案.pptx

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1、会计学1煤的裂隙煤的裂隙(li x)第一页，共20页。煤中裂隙煤中裂隙(li x)的分类的分类n n煤中裂隙的分类一般从成因和形态两方面(fngmin)入手，根据成因将煤中裂隙区分出4 类；根据成因和形态细分为9 个组；最后根据形态与组合关系区分为17 型.第1页/共20页第二页，共20页。煤中裂隙类组型割理（内生裂隙）面割理网状规则网格状不规则网状孤立状直线型端割理S型叠加型外生裂隙张性外生裂隙羽状网状树枝状锯齿状（跟踪式）纵张裂隙剪性外生裂隙叠瓦状阶梯状X型桥构造张剪性外生裂隙压剪性外生裂隙辫状构造劈理褶劈理流劈理继承性裂隙第2页/共20页第三页，共20页。(1)割理割理n n割理：割理等

2、同于内生裂隙n n割理是指煤中天然存在的裂隙，一般呈相互垂直的两组出现，且与煤层(micng)层面垂直或高角度相交。n n面割理：割理中的一组连续性较强、延伸较远的，是煤层(micng)气渗透的主要通道n n端割理：煤中一组次要割理。发育在两条面割理之间，其延伸受面割理的制约第3页/共20页第四页，共20页。割理的成因割理的成因(chngyn)n n关于煤中裂隙的成因，关键是割理的成因机理探讨，外生裂隙与继承性裂隙关于煤中裂隙的成因，关键是割理的成因机理探讨，外生裂隙与继承性裂隙基本上是构造应力作用的结果。基本上是构造应力作用的结果。n n割理的成因与煤化作用、煤岩组分、流体的生成以及构造应力

3、等关系密切。割理的成因与煤化作用、煤岩组分、流体的生成以及构造应力等关系密切。n n(1)(1)割理密度与煤阶、煤岩组分的关系割理密度与煤阶、煤岩组分的关系n n第一种关系：在第一种关系：在1963 1963 年年Ammosov Ammosov 与与EreminEremin指出割理密度从褐煤到中挥发分烟指出割理密度从褐煤到中挥发分烟煤逐渐增加，然后向无烟煤又逐渐降低煤逐渐增加，然后向无烟煤又逐渐降低(jingd)(jingd)，割理密度随煤阶增高呈偏，割理密度随煤阶增高呈偏正态分布正态分布第4页/共20页第五页，共20页。第5页/共20页第六页，共20页。第二种关系：Laubach 指出割理密

4、度从褐煤到低挥发分烟煤(ynmi)（Ro1.5%）呈逐渐增加趋势，之后随煤阶进一步增高保持稳定。第6页/共20页第七页，共20页。n n第三种关系：割理密度(md)随煤阶升高而增加，在Ro,max=1.3%时达到极大值，而后在Ro,max=1.3%to 4%之间缓慢降低，当Ro,max 超过4%后割理密度(md)不再变化。第7页/共20页第八页，共20页。n n割理密度除了(ch le)受煤阶控制外，还受煤岩组分厚度的控制。如前所述，割理一般发育在镜煤和亮煤中，割理密度与这两种光亮型组分的厚度密切相关。光亮型组分的厚度越大，割理密度越小，但当组分厚度小于2 mm 时，密度不再变化。第8页/共2

5、0页第九页，共20页。n n（2）割理的矿化作用n n割理的矿化是指煤化作用，甚至后生作用过程中，割理被矿物质充填形成脉体。割理的充填直接影响其导流能力和储层的强化，因此为人们所普遍关注。割理多数情况(qngkung)下是被方解石充填，其次为黄铁矿、石英以及其它一些自生或后生矿物。n n煤中裂隙如果被矿物质充填形成脉，则储层渗透性降低。第9页/共20页第十页，共20页。n n（3）割理的成因n n迄今为止关于割理的成因有几种假说：内张力作用、基质收缩作用、流体压力作用和构造应力作用等。实际上割理的形成是其自身性质和外部环境共同作用的结果。前者包括煤岩组成(z chn)、煤化作用以及煤化作用过程

6、中形成的流体；后者包括构造应力与地下水动力条件等。不同地质背景下煤中割理的形成机制不同，可区分为三种情形。第10页/共20页第十一页，共20页。n n内张力作用：在泥炭化作用和煤化作用过程中，由于植物遗体在微生物、温度、压力的作用现要发生凝胶化作用，变成塑性、半塑性的物质，并且伴随着大量流体的生成。随着流体的生成与产出，煤基质发生收缩产生内张力，形成不规则的网状割理，类似于熔岩冷却(lngqu)和泥裂产生的裂隙。此类割理多发生在煤化作用的早期阶段。第11页/共20页第十二页，共20页。n n流压力的作用：这类割理一般形成与煤化作用的中期阶段、烃类大量生成时刻。流体压力与构造应力的耦合决定了割理

7、的发n n 育程度和延伸方向。n n构造应力：煤作为一种低杨氏模量、高泊松比的特殊沉积岩石，在微弱的构造应力作用下即可发生(fshng)相对强烈的变形。因此，叠加在内张力和流体压力之上的构造应力场决定了煤中割理的几何形态。第12页/共20页第十三页，共20页。n n图图2.21 I12.21 I1中面割理沿最大主应力场方向延伸，端割理则沿最小主应力场影响中面割理沿最大主应力场方向延伸，端割理则沿最小主应力场影响(y(y ngxingxi ng)ng)延伸，从而形成规则的网状割理。当构造应力场各向同性或较延伸，从而形成规则的网状割理。当构造应力场各向同性或较弱时，形成不规则网状割理（图弱时，形成

8、不规则网状割理（图2.212.21中中I2 I2）。如果主应力差较大，则形成线）。如果主应力差较大，则形成线性连续或孤立状割理（性连续或孤立状割理（II1II1）。剪切应力作用下形成）。剪切应力作用下形成S S型割理型割理(II2)(II2)。多期构。多期构造应力场作用下形成复杂的割理类型（造应力场作用下形成复杂的割理类型（IIIIII）。）。第13页/共20页第十四页，共20页。nn煤中割理的分类煤中割理的分类nnaa规则网状割理，面割理和端割理将煤体切割成立方体基质块规则网状割理，面割理和端割理将煤体切割成立方体基质块nnbb不规则网状割理，无法区分面割理与端割理不规则网状割理，无法区分面

9、割理与端割理nncc直线型断续、连续割理，仅发育一组面割理直线型断续、连续割理，仅发育一组面割理nnd sd s型割理，仅发育一组断续展布的张性面割理型割理，仅发育一组断续展布的张性面割理nnee多期叠加型，反映两期构造多期叠加型，反映两期构造(guzo)(guzo)应力场的作用结果应力场的作用结果第14页/共20页第十五页，共20页。割理和外生割理和外生(wi shn)裂隙的区裂隙的区别别割理外生裂隙1割理的力学性质以张性为主外生裂隙可以是张性、剪性及张剪性2割理在纵向上或横向上都不穿过不同的煤岩类型或界限外生裂隙不受煤岩类型的限制3割理面上无擦痕，一般比较平整裂隙面上有擦痕4割理面垂直或近

10、垂直与层理面外生裂隙面可以与层理面以任何角度相交5割理中充填方解石、褐铁矿及粘土，极少有碎煤粒外生裂隙中除了方解石、褐铁矿及粘土外，还有碎煤粒第15页/共20页第十六页，共20页。(2)外生裂隙外生裂隙(li x)n n外生裂隙是构造应力作用的产物，据成根据其形成外生裂隙是构造应力作用的产物，据成根据其形成力学性质可区分为剪性外生裂隙、张性外生裂隙和力学性质可区分为剪性外生裂隙、张性外生裂隙和劈理。此外还有一些过度类型，如张剪和压剪性质劈理。此外还有一些过度类型，如张剪和压剪性质的外生裂隙。的外生裂隙。n n由于外生裂隙可以以任何角度与煤层层面相交，因由于外生裂隙可以以任何角度与煤层层面相交，

11、因此可以根据外生裂隙与层面的关系将其分成三类：此可以根据外生裂隙与层面的关系将其分成三类：n n水平裂隙：与层面平行水平裂隙：与层面平行(pngxng)(pngxng)的裂隙，包括原的裂隙，包括原生沉积的层面裂隙（或称成岩裂隙）及构造作用产生沉积的层面裂隙（或称成岩裂隙）及构造作用产生的层间裂隙。生的层间裂隙。n n垂直裂隙：与层面垂直的裂隙。垂直裂隙：与层面垂直的裂隙。n n斜交裂隙：与层面有一定角度的裂隙。斜交裂隙：与层面有一定角度的裂隙。第16页/共20页第十七页，共20页。n n煤中外生裂隙类型煤中外生裂隙类型n na-Xa-X型剪性裂隙型剪性裂隙n nb-b-剪切形成剪切形成(xng

12、chng)(xngchng)的桥构造的桥构造n nc-c-剪性裂隙以及与之共剪性裂隙以及与之共生的张性裂隙生的张性裂隙n nd-d-张性裂隙张性裂隙n ne-e-追踪式裂追踪式裂n n隙隙n nf-f-同期形成同期形成(xngchng)(xngchng)的剪性裂的剪性裂隙和张性裂隙隙和张性裂隙n ng-g-褶皱轴部的纵张裂褶皱轴部的纵张裂隙隙n nh-h-脆韧性变形形成脆韧性变形形成(xngchng)(xngchng)的褶劈理的褶劈理n ni-i-韧性变形形成韧性变形形成(xngchng)(xngchng)的流劈理的流劈理n nJ-J-右旋应力场下形成右旋应力场下形成(xngchng)(xng

13、chng)的剪性裂的剪性裂隙和与之垂直的张性隙和与之垂直的张性裂隙裂隙n nK-K-挤压剪切形成挤压剪切形成(xngchng)(xngchng)的叠瓦状的叠瓦状逆冲裂隙逆冲裂隙n nl-S-Cl-S-C构造构造,S,S面理和面理和C C面面理将煤体切割成透镜理将煤体切割成透镜体，体，第17页/共20页第十八页，共20页。n n对煤层气井排采至关重要的是外生(wi shn)裂隙，特别是高煤阶无烟煤，外生(wi shn)裂隙是煤层气井产能的主要贡献者，无烟煤储层更是如此。第18页/共20页第十九页，共20页。(3)继承性裂隙继承性裂隙(li x)n n继承性裂隙实际上是先期形成割理的再改造，按其性质可分为内生继承和外生继承两种。n n内生继承：晚期形成的割理与早期割理的方向一致，沿早期的面割理或端割理发育，但仍局限在光亮煤分层内，属割理范畴n n外生继承：割理形成后，如果构造应力场的方向不变，割理受逐渐增强的构造应力场的作用，沿原来的产状扩展、延伸，并穿过(chun u)丝质体或暗煤分层，过渡为外生裂隙第19页/共20页第二十页，共20页。