[科普中國(guó)]-割理

煤層中的割理是由許多復(fù)雜因素造成的，雖然不能完全了解，但是已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，它們和煤階，顯微組分、灰分含量、灰層厚度和煤層厚度有關(guān)。這些關(guān)系(除厚度外)在計(jì)算割理和生產(chǎn)能力的計(jì)算機(jī)模型中將要涉及。要使煤與井眼之間形成可滲透流道，必須對(duì)煤進(jìn)行水力壓裂造縫。1

割理的規(guī)模類型割理的規(guī)模存在很大差異，小者數(shù)微米長(zhǎng)，大者數(shù)米長(zhǎng)。不同規(guī)模的割理在煤層中的發(fā)育程度相差較大。不同規(guī)模的割理，對(duì)氣體的滲流起著不同的作用。按照割理的規(guī)模以及割理與煤層、煤巖類型及煤巖成分的關(guān)系對(duì)其進(jìn)行分類。

割理的三維幾何形態(tài)割理系統(tǒng)有互相大致垂直的兩組，其中延伸長(zhǎng)度大，且發(fā)育的一組叫面割理；被面割理橫切的另一組叫端割理。割理的長(zhǎng)度在層面上可測(cè)量到，發(fā)育的面割理呈等間距分布，其長(zhǎng)度變化范圍很大。受煤巖成分在平面上相變的控制，有的鏡煤或亮煤分層在幾米甚至幾十米內(nèi)分布都很穩(wěn)定，而有的在幾厘米內(nèi)出現(xiàn)變化。不發(fā)育的面割理在層面上以短裂紋的形式出現(xiàn)，宏觀下從幾毫米到幾厘米。面割理的高度受煤巖類型分層、煤巖成分厚度控制，總體上煤的光澤越亮、鏡煤和亮煤越多、厚度越大，割理越發(fā)育、割理高度越大，割理高度小到幾微米，大到幾十厘米。
端割理一般與面割理是互相連通的。端割理的長(zhǎng)度受面割理間距的控制，面割理間距越寬，端割理越長(zhǎng)。端割理與面割理的高度受控因素相同，主要與煤巖類型和煤巖組分分有關(guān)。
割理的寬度與其規(guī)模有關(guān)。割理規(guī)模越大，寬度亦越大，變化范圍一般為1微米-幾厘米。
割理形態(tài)也是多姿多態(tài)的，在層面上主要有：①網(wǎng)狀。這種割理連通性好，屬極發(fā)育；②一組大致平行排列的面割理極發(fā)育，而端割理極少，這種割理屬于發(fā)育，連通性屬較好；面割理呈短裂紋狀或斷續(xù)狀，端割理少見(jiàn)，這種割理連通性差，屬于較發(fā)育。剖面上，割理主要呈垂直于層理或微斜交層理平行排列。

割理的評(píng)價(jià)方法及標(biāo)準(zhǔn)
通過(guò)多年來(lái)對(duì)割理的研究，割理的數(shù)量、幾何形態(tài)、連通性等相差很大，若無(wú)統(tǒng)一評(píng)價(jià)方法和標(biāo)準(zhǔn)，很難對(duì)煤中割理的發(fā)育程度、對(duì)滲透性的貢獻(xiàn)做出客觀的評(píng)價(jià)，不便于資料的對(duì)比和綜合使用。鑒于此，現(xiàn)對(duì)割理密度、連通性及發(fā)育程度提出以下評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)及方法。
(1)割理密度：表示一定距離內(nèi)割理數(shù)量的多少，反映割理發(fā)育的程度。密度的測(cè)量與研究方法有關(guān)，肉眼的分辨率僅可見(jiàn)>0．1mm的割理；而光學(xué)顯微鏡下可分辨出>1mm的割理；掃描電鏡下放大倍數(shù)500倍可分辨出長(zhǎng)度0．6ttm的割理。由于分辨率的限制，不同研究方法所測(cè)得的割理是不同類型割理，其密度也相差很大，如汪家寨11—13煤層，手標(biāo)本觀察統(tǒng)計(jì)面割理密度20—50條/10cm，塊煤光片肉眼統(tǒng)計(jì)面割理38—42條/cm，偏光顯微鏡下統(tǒng)計(jì)為210條/cm，而掃描電鏡下放大480倍則為3333條/cm，可見(jiàn)不同統(tǒng)計(jì)方法，其割理的規(guī)模、密度相差很大。根據(jù)我國(guó)煤中割理特征，我們根據(jù)尺度不同，將割理的密度劃分為三個(gè)級(jí)別。
(2)割理的連通性：連通性包括同一割理類型之間的連通以及不同割理類型之間的連通狀況。僅有超微型割理之間的連通，而缺少微型、小型及其他更大型割理，即使超微型割理再發(fā)育，流體也難以滲透；同理巨型和大型割理發(fā)育，而更小型的割理不發(fā)育，孔隙的流體無(wú)法與巨型和大型割理溝通，成為死孔隙。要使?jié)B透性好，產(chǎn)氣量高，從超微型一微型一小型一中型一大型一巨型割理等各級(jí)別的割理內(nèi)部及相互之間形成網(wǎng)絡(luò)，互相連通，才會(huì)出現(xiàn)真正高滲透性儲(chǔ)層。根據(jù)割理之間的連通狀況、對(duì)滲透性的貢獻(xiàn)以及幾何形態(tài)特征，我們將連通性劃分為三級(jí)。

(3)割理發(fā)育程度：包括割理的密度、長(zhǎng)度、高度、裂隙寬度及割理的連通性，它在整體上反映了割理的發(fā)育狀況及其對(duì)煤儲(chǔ)層滲透性的影響。我們主要采用割理的密度、連通性兩個(gè)指標(biāo)對(duì)割理發(fā)育程度進(jìn)行劃分。2

本詞條內(nèi)容貢獻(xiàn)者為:

郭亮 - 副教授 - 中國(guó)海洋大學(xué)