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利用图件确定煤层气有利区域

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利用 确定 煤层气 有利 区域
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利用图件确定煤层气有利区域 一、前言 评价一个煤层气区块,或者在一个煤层气区块内找相对有利的区域,我们往往会做一些图件,比如煤层底板等高线图、煤层厚度等值线图、含气量等值线图等等。在勘探初期,一般会把井位部署在煤层厚度大,含气量高,煤层埋深较浅的位置。后期,随着勘探不断深入,煤层数据不断增多,除了更新以上图件之外,还会再补充一些其它的图件,比如煤层渗透率等值线图、储层压力等值线图、压力梯度等值线图、含气饱和度等值线图等等。 每张图描述的只是煤层的某一个参数,对煤层进行系统评价,需要一张张看,一张张对比,比较繁琐。其实,决定产气效果好坏的因素主要有两个,一个是物质基础,即地下有多少气;另一个是能采出多少气。物质基础的好坏主要由两方面来决定,一是煤层厚度大小,另一个就是含气量的高低。采出气的多少也主要由两方面来决定,一是控制面积的大小,另一个是采收率的高低。 二、储气系数 为了使用方便我们可以把煤层厚度与含气量的数据结合起来, 做一张反应煤层气资源丰度大小的等值线图,可以称之为储气系数等值线图,储气系数计算公式如下: 储气系数 =煤层厚度×煤视密度×含气量 这样得出的数据是单位面积上,即地面 1 图 1 柳林区块 4(3+4)号煤厚度等值线图 图 2 柳林区块 4(3+4)号煤含气量等值线图 图 3 柳林区块 4(3+4)号煤储气系数等值线图 图 1、 2、 3 分别是柳林区块 4(3+4)号煤层厚度、含气量和储气系数等值线图。从等厚图上看以看出区块北部,尤其是东北部煤层厚度大。从含气量等值线图上可以看出无论北部还是南部,都存在几个含气量的局部高区,但从这两张图上都不能准确地判别出哪个区域物质基础好,哪个区域物质基础差。但是把这两个数据结合后,在生成的储气系数等值线图上,我们就能够非常清晰的看出北区总体上来说比南区物质基础好, 在北区的东南部和西北部又分别存在两个局部富集区。有了这样的图,对我们布井的指导性就非常强了。 另外,还可以利用这张图来计算区块内这层煤的煤层气地质储量。可以先按一定密度划分网格网,求取单个网格内的储气系数平均值,乘以网格的面积,得到的就是单个网格内的煤层气量,再把区块内所有网格的煤层气量求和,就得到了整个区块内这层煤的煤层气地质储量。 三、采控系数 有了一个好的物质基础,并不代表着一定能有一个好的采出气量。物质基础是一个前提条件,在这个基础之上采出气量的大小和多少还受制于控制面积的大小和最终采收率的高低。 对于相同井型而言,控制面积的大小取决于煤层渗透率的高低,在渗透率高的区域,单井控制面积大, 在渗透率低的区域, 单井控制面积就小。 煤层渗透率高低受多种因素的影响,比如煤层割理的发育程度、煤层灰分含量的高低以及煤层地应力的大小等。在取得一定的煤层渗透率数据后,可以做区块内煤层的渗透率等值线图,这样煤层渗透率的变化特征就能看得比较清楚了。一个区块内,煤层渗透率的变化范围往往是非常大的,即使在较小的区域范围内,渗透率的变化也是比较大的。图 4 是柳林区块 4(3+4)号煤渗透率等值线图,从图中可以看出渗透率的变化可以达到上百倍。 图 4 柳林区块 4(3+4)号煤渗透率等值线图 一个区块内不同区域煤层气最终采收率也是不同的。最终采收率的大小受多种因素影响,其中最主要的影响因素是含气饱和度。在相同的条件下,含气饱和度高,最终采收率就会高,含气饱和度低,最终采收率就低。含气饱和度的高低与煤层含气量的高低以及煤层压力大小有关。国内的煤层气区块基本上都是欠饱和的,柳林也是这样的特征,总体上是欠饱和的,但在部分区域却达到了饱和(图 5) 。 图 5 柳林区块 4(3+4)号煤含气饱和度等值线图 有了储气系数这一个物质基础,再加上渗透率和采收率(可以用含气饱和度来代替) ,就可以得到一个反映最终采出气量相对大小的指数,可以称之为采控系数。图 6 即为柳林区块 4(3+4)号煤的采控系数等值线图,采控系数值为储气系数、渗透率和含气饱和度的乘积。针对柳林区块的 4(3+4)号煤来说,煤层气勘探开发的有利区域基本上是从东北向西南变化的,东北方向最有利,往西南方向逐渐变差,当然,其中也会存在一些局部异常区域,但总的趋势不变。 从目前柳林区块已有煤层气井的生产数据来看, 也是支持这一规律的, 高产井,无论是直井还是水平井,基本上都集中在区块东北部采控系数高值区域内。 图 6 柳林区块 4(3+4)号煤采控系数等值线图 四、如何获得真实的煤层含气量 在这里,还想讨论一个问题,就是用煤芯测得的含气量数据能否代表煤层的真实数据。我们知道,煤芯解吸样品含气量是由损失气、解吸气和残余气组成的。解吸气和残余气是测量出来的,基本上没有什么误差,而损失气是推测出来的,误差比较大。 为了减少气体的损失,煤层气井煤层取芯要求使用绳索取芯,目的是为了尽量缩短煤芯提离井筒的时间。但只缩短时间还远远不够,还应该尽量保持煤芯的完整性。若取上的煤芯破碎严重的话,损失气量将会大大加大,推测损失气量与实际损失气量误差也会增大。柳林区块的煤层处于中等变质程度,主要为焦煤,还有少量瘦煤和肥煤。煤层割理发育,煤质软,取上来的煤芯很难保证其完整性,所以对煤芯损失气量的影响也比较大。在柳林区块的一口煤层气井,遇到过这样一种情况,在用常规取芯工具取煤层顶板时,带上来了几十厘米完整的煤芯,当时取了一个岩芯样品,进行了解吸测量。后期煤芯全部使用绳索取芯工具,但煤芯都比较破碎。按大家的普遍理解,后者的含气量应该比前者高,因为常规取芯提离井筒的时间太长了,但解吸测量完成后,出来的数据却让人觉得有点不可思议,常规取芯样品的含气量比绳索取芯样品的含气量还要高。其实,从这一组试验样品数据对比上也可以看出,煤芯是否完整,要比提离井筒的时间要重要得多。 柳林区块取上来的煤芯整体都比较破碎,所以测出来的煤层含气量都比实际偏低。但到底偏低多少呢?我们可以用一种方法来进行测量和比较。煤层气井转入试生产后,会得到一个临界解吸压力数据,利用这一数据,通过等温吸附曲线,就可以反推出一个含气量数据,这一个含气量数据,就是代表了煤层真实的含气量。 通过把柳林有取芯含气量测试和生产试验数据煤层气井的数据进行分析对比后, 发现反推出来的煤层气含气量数据要比试验室测得的数据高 25~ 40%。利用反推出来的含气量数据做等值线图后,与用岩芯实验数据所做等值线图进行对比,发现前者比后者高约 20%。 所以,在柳林区块实验室测得的煤层含气量数据比实际含气量要低 20%左右。在其它煤层气区块低多少,也可以用这种方法来进行一下比较。 由于反推出来的煤层含气量数据更接近真实情况, 所以使用这些数据做出的等值线图就更具参考价值,用这些数据做出的含气系数等值线图和采控系数等值线也才更具有指导意义。 图 7 等温吸附曲线 图 8 柳林区块 4(3+4)号煤层由生产数据推测含气量等值线图 五、结论 从使用的实用性及高效性出发, 可以把煤层厚度和含气量结合, 生成储气系数等值线图,来确定资源丰度高的区域; 在储气系数此基础上,再考虑煤层渗透率和采收率(可以用含气饱和度代替) ,得到采控系数等值线图,对预测煤层气有利区有很强的指导意义; 煤层含气量是一个十分重要的煤层参数, 可以利用临界解吸压力在等温吸附曲线上反推出一个含气量,这个值更能准确代表煤层的真实含气量。
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