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较高温度、压力及地应力等决定了深部煤层气地质特征的特殊性,为了实现深部煤层气的有效开发,亟需开展深部煤层气储层特征和气水产出机理研究。本文以鄂尔多斯盆地东缘临兴西区8+9#煤储层为研究对象,分析了深部煤储层含气性、物性、储层能量及气水分布特征;基于煤层气产出过程物理模拟,建立了温压条件下气体产出模型,揭示了深部温压条件下气水的产出规律。结果表明:临兴西8+9#煤层主要为中煤阶煤,显微组分以镜质组为主,为低～高灰煤,水分含量较低,挥发分产率较高。孔隙以微孔和过渡孔为主,中孔和大孔含量较少。渗透率较低。深部储层吸附量随压力增大而增加,随温度升高而减少。煤样亲水性较弱。研究区地温平面展布为以紫金山岩体附近高值区为中心向四周地温逐渐降低;储层压力为略欠压-超压。地应力在垂向上存在三次转换,当埋深<1000～1300m时,SHmax>SV>SHmin,表现为剪切型;当埋深介于1300～1850m时,地应力表现为过渡型,SHmax、SV基本相当,SHmin最小;当埋深>1850m时,SV>SHmax>SHmin,为正断层型。与浅部相比,研究区深部煤层气组分以高甲烷和重烃浓度、低氮气含量为典型特征,甲烷碳同位素较重,大部分属于煤型气,少量样品表现为油型气;气体成因主要为热成因气。深部煤层含气量高于浅部储层含气量,且多数属于过饱和状态;构建了深部煤层含气量预测模型,在平面上研究区东部低、而北部、中西部以及西南部含气量较高。饱水煤样样品的核磁共振T2谱呈现三峰态,煤中相态水含量受温度影响,表现出随温度升高,自由水饱和度增加,束缚水饱和度降低。含水饱和度与驱替时间之间的负相关关系可以用分段线性函数来描述,即低压驱替阶段（2MPa）,含水饱和度下降速率较大;在高压驱动阶段（4MPa～8MPa）,下降较慢。高温下驱替结束后,岩心含水饱和度下降值大于常温下含水饱和度下降值;同时水下降速率明显大于常温条件下煤层水产出速率,反映了深部煤储层高温条件有利于煤层水的产出。煤层气产出过程中煤储层压力随时间呈指数函数形式降低;累计产气量随时间的变化呈对数函数增长趋势。考虑煤基质收缩效应和有效应力效应,依据物质平衡方程,建立了单位体积煤层气释放量模型,求取了深部高温高压条件下单位体积煤层气释放量及产出气中吸附气与游离气所占比例。以高温下甲烷驱替过程为例,指出储层温度条件下吨煤煤层气产出量随储层压力降低呈多项式函数形式增大。煤层气排采初期,产出的煤层气主要来源于裂隙中游离气;随着储层压力的不断降低,产出的煤层气主要来源于吸附气。论文含插图101幅,表格27个,参考文献149篇。