• / 91
  • 下载费用:3 积分  

第二章 煤层气

关 键 词:
地质 储层 沉积 地化 层序地层
资源描述:
,,1,煤层气,煤层气,内 容 提 要,非常规天然气简介,非常规天然气包括煤层气(Coalbed gas)、盆地中心气(Basin-centered gas)、页岩气(Shale gas)、天然气水合物(Gas hydrate) 成为具有利用价值的资源,其代表了一个新的勘探与开发领域。,非常规天然气性质,,天然气资源金字塔,非常规资源 体积大难以开采,常规资源 体积小 容易开采,天然气资源三角,资源金字塔是用来 表示某一地区资源 及其经济可行 性的综合结构图。 特点:优质资源位 于金字塔顶部,其 资源量小,开采成 本低,而底部为低 品质资源,资源量 大,开采成本高,(1)致密气:主要指致密砂岩气,是指只有经过大型压裂改造等措施才可以获得经济产量的低孔渗砂岩气藏。其孔隙度一般小于10%,空气渗透率一般小于0.1 mD,(2)煤层气:俗称瓦斯或煤层瓦斯,是以游离、吸附、溶解等方式赋存在煤层中的典型自生自储的伴生气体。一般需要先排水减压、后排采,(3)页岩气:从自生自储在富含有机质的页岩纳米级孔隙中或致密储层页岩夹层中,经过压裂改造等工程技术才能具有商业产能的天然气。赋存孔隙为纳米孔,渗透率更低,(4)致密油:是赋存于生油岩中或与其直接接触的致密砂岩、致密碳酸盐岩等岩石中的石油聚集,只有经过大型压裂改造等措施才可以获得经济产量的油藏。其中,孔隙度一般小于12%,空气渗透率一般小于1 mD,大部分小于0.1mD,(5)油 砂:又称沥青砂,是一种含有高粘度原油或天然沥青的砂岩。其中,原油粘度大于10000mPa·S,API重度小于10,沥青含量一般超过10~12%,基本不流动,(6)重 油:是油藏次生改造过程中,轻质组分散失后残留的大分子量、高粘度的残余稠油。其中,原油粘度100-10000mPa·S ,API一般小于20°,流动性差,储层孔隙: 常规—毫米与微米 非常规—微米与纳米,地质差异性对比,流体性质及产出物的差异性对比,流动性: 常规—牛顿与达西流 非常规—非牛顿与非达西流,,,,非常规油气资源-智体一般人,实现商业化开采—培养成才,,难度较大,,常规技术可以解决,常规油气资源-高智商强肌体人,形成条件不充分,形成条件充分,需要技术政策环境配套,难度较小,煤层气——赋存在煤岩储层中的天然气,煤层气地质资源量31.5万亿方,资源量:31.5万亿方 探明储量:6266亿方 已建产能:60亿方 2015年产量:44亿方,第一节 煤成烃机理,1、煤成烃的物质基础,一、煤层气成因及地球化学特征,地质体中的有机物来源于各种生物有机质,为化石燃料提供母源有机质的生物,主要是各种细菌、真菌、浮游生物和高等植物。,2、煤的化学结构与双组分模式,煤是由带有官能团(如-OH,=C=O, -COOH,-OCH3)和侧链(胺、大分子烃)的缩合芳香核为骨架的结构单元以网状桥键相连而组成的三维空间结构的大分子化合物,其结构参数包括:缩合芳香环数、芳香度、官能团分布、碳氢和杂原子分布及桥键等。,煤的化学结构,3、煤化作用的化学过程,煤的生烃演化过程包括生物地球化学作用(生物煤化作用)和热力地球化学作用(煤变质作用)两大阶段。 第一阶段(Ro<0.5%)主要是通过微生物的分解作用,完成由生物遗体向泥炭、褐煤的转化; 第二阶段是在温度、压力作用下,发生热力地球化学变化,完成由褐煤向烟煤、无烟煤的转化。,第二节 煤层气的成因,煤层气有生物成因和热成因两种基本成因类型。 生物成因气是由各类微生物的一系列复杂作用过程导致有机质发生降解所形成; 热成因气是指随着煤化作用的进行,伴随温度升高、煤分子结构与成分的变化所形成的烃类气体。生物成因气可形成于煤化作用早期阶段(泥炭—褐煤)以及煤层形成以后的构造抬升阶段,因此又可分为原生(早期)生物成因气与次生(晚期)生物成因气。,第二节 煤层气的成因,1、生物成因气,1)、原生生物成因气,生物成因煤层气是指在微生物作用下,有机质(泥炭、煤等)部分转化为煤层气的过程。,按形成阶段可划分为原始生物成因气和次生生物成因气,(1)形成阶段:早期生物成因气形成于泥炭—褐煤阶段(RO0.5%),即泥炭化作用和成岩作用阶段。,(2)依其所利用的C源,生物气的形成途径可分为两种:⑴ CO2还原生成CH4;⑵ 醋酸、甲醇和甲胺等发酵转化成CH4。,(3)形成过程: 生物气的形成过程包括一系列复杂的生物化学作用,这个过程的实质是通过微生物的作用,使复杂的不溶有机质在酶的作用下发酵变为可溶有机质,可溶有机质在产酸菌和产氢菌的作用下,变为挥发性有机酸、H2和CO2;H2和CO2在甲烷菌作用下最后生成CH4。,(4)生物气的形成应满足两个条件:⑴ 要有丰富的有机质提供产气的物质基础;⑵ 具备有利于甲烷菌繁殖的环境条件。研究表明:在厌氧环境、低SO42-、低温(通常在50℃以下)、高pH值、适宜的孔隙空间和快速沉积等条件下,生物气会大量形成。,2) 次生生物成因气,(1)阶段:煤层后期抬升阶段,原生与次生生物成因气的阶段划分取决于有没有抬升。在煤层形成并被埋藏后,如果没有进入成熟阶段(RO0.5%),同时又没有发生抬升,次生形成的生物气为原生生物成因气;如果发生抬升,不管煤阶如何,再生成的生物气即为次生生物成因气。,(2)形成条件:a、通过补给区由大气降水由煤层气露头带入煤 层的微生物 b、 c、有机质的供给 。低分子有机质的来源是煤,大分子的煤要通过腐生菌作用才能降解为可供甲烷菌作用的低分子有机质。,2、热成因气,1)原生热成因气,煤在温度、压力作用下发生一系列物理、化学变化的同时,也生成大量的气态和液态物质。由于煤隶属III型干酪根,属于倾气性有机质,演化过程中形成的烃类以甲烷为主。,指由煤生成并就地储存的热成因气,保持了煤层气原始的组分和 同位素组成 。,从烃源岩的角度,可将煤级演化阶段分为未成熟阶段(泥炭—褐煤RO2.0%),以热裂解气形成为主,2)次生热成因气,是指热成因气形成后经过运移,再在异地聚集下来,运移造成了煤层气气体组分和同位素的分馏,第三节 煤层气的地球化学特征,煤层气的主要成分为CH4其次为CO2、湿气(C2H6、C3H8等)、N2、H2、H2S等,至今为止,结合地质历史分析,元素同位素地球化学方法不失为煤层气成因研究的有效手段之一,但应用过程必须注意:元素同位素具有母质继承性;元素同位素受有机质成熟度控制;元素同位素受生物作用、CH4-CO2碳同位素交换平衡效应、解吸—扩散—运移的影响。,煤层气成因及地球化学特征 1)传统认为, 煤层气是自生自储于煤层中的非常规天然气。 近年来研究表明,煤层气来源既有泥炭到低阶煤的原始生物成因和中高阶煤的正常热成因, 还有后期次生生物成因和煤型气- 油型气混合成因。总之, 煤层气包括煤层自生的和其他气源岩中运移到煤层中的天然气, 是一种混合天然气。 2)对于煤层气赋存形式, 过去认为主要以吸附状态,少量以溶解和游离状态存在煤的裂隙中。最近有人指出, 煤层气以游离、水溶、吸附和固溶态 4 种形式存在。 3)因此, 定义煤层气( coalbed gas--CBG) 是赋存于煤层中的天然气。可见, 煤层气仅是一个描述天然气产状的词语, 不具有成因意义。 煤层气主要组分是煤层甲烷( coalbed methane--CBM).,我国煤层甲烷碳同位素的地域分布,加拿大和美国煤层气中湿气比例随镜质组反射率的演化规律,实例,1 新疆沙尔湖地区的原生生物成因煤层气,沙儿湖构造简介:沙尔湖位于吐哈盆地南斜坡中段,其原型沉积构造可能为一小型次一级凹陷或断陷构造,沉积了一套中侏罗统煤系;后期构造变形整体为一近东西向展布的不对称向斜,区块内发育近东西和南北向两组断裂。侏罗系西山窑组(J2x)是煤层气主要勘探的目的层,煤层主要分布于西山窑组下段(J2x1)。本区煤岩热演化程度相当低,均为褐煤,所产煤层气样品的煤岩Ro值为0.40%—0.47%。煤岩类型以半亮煤和半暗煤为主,有少量暗淡煤。,沙尔湖地区构造位置图,沙尔湖地区西山窑组上含煤段柱状图 (ZK1孔资料,据新疆地质矿产局第一地质大队,1992),沙尔湖地区煤层气的地球化学组成特征,SS3井5个煤芯解吸气样的组分含量 组分含量:CH4:53.93~64.76%;C2H6:0.1~0.14%;C3H8:0.08~0.13%;N2:32.43~43.82%;CO2:1.23~2.15%;还含有微量的Ar。 C1/C1-n:0.996~0.997, C1/C2:436.2~577.6, 表现为特干煤层气。 7个煤层气样品的碳同位素组成 δ13C1 值的分布范围:-62.7~-61.5‰,几乎没有变化;沙尔湖煤层气的甲烷碳同位素组成都具有微生物成因甲烷的特征。,δDCH4值的分布范围为-225‰~-220‰, 对于氢同位素而言,可以说是相当稳定的。,原生生物成因煤层气的资源意义与潜力讨论,沙尔湖地区煤层埋深主要受构造控制,煤层埋深虽有变化,但总体较浅,主体部位煤层埋深500m—1100m,多在800m以浅; 沙尔湖煤区的主要煤层为西山窑组下段的巨厚煤体,已钻单层厚度60~154.2m,总厚度在在180m以上(见下图)。低煤阶煤层的原生孔隙保存较好,煤层渗透性好,有利于开发。,沙尔湖地区西山窑组厚度与含煤性分布图 (据新疆地质矿产局第一地质大队,1992),西山窑组下段主煤体的顶板岩性主要为炭质泥岩,底板岩性主要为泥岩,构成了很好的封闭盖层。因此,西山窑组下段煤层气的封闭保存条件较好,具有形成煤层气藏的基本条件。,煤层含气性:据测试,原煤含气量为1.45—3.01m3/t, 但因井漏严重,取芯率低,估计煤层的实际含气量要高于测试量。对于低煤阶褐煤而言,煤层含气量已不算低,而且煤层的巨厚及其较好的渗透性可在很大程度上弥补含气量较低的不足。 煤层气资源量:沙尔湖地区总面积约1038km2,概略估算煤层气总资源量约1880×108m3。,煤层气,内 容 提 要,煤层既是煤层气的源岩,又是煤层气赖以储存的载体。作为一种有机储层,必须具备一定的孔隙和足够大的比表面积,才能有效储存煤层气;同时又必须具备一定的、相互连通的裂隙,才能使煤层气有效产出。煤层气储层以其特殊的性质和与煤层气特殊的结合方式有别于常规油气储层。,第一节 储集层的孔隙与裂隙特征,煤中自然形成的裂缝称为裂隙,往往呈多组出现,组成多个裂隙体系,裂隙对煤层气的运移和产出起决定作用。这些裂隙把煤体切割成一系列形态各异的基质单元,称基质块,基质块中所含的微孔隙称基质孔隙。,一、基质孔隙,基质孔隙为煤的基质块体单元中未被固态物质充填的空间,由孔隙和通道组成。一般将较大空间称为孔隙,其间连通的狭窄部分称为通道。,1. 基质孔隙的分类,(1) 成因分类,气孔,,,残留植物组织孔,次生孔隙,晶间孔,原生粒间孔,(2)孔径分类,气孔,气孔是指煤化作用过程中气体的生成与逸出留下的痕迹,是煤体在较高的温度、压力条件下,处于近塑性状态,由其自身形成的气体作用的结果。,拉长的热变气孔,反映割理的流体压力成因,汝箕沟大峰露天矿侏罗系延安组二号煤,拉长气孔,有些已经连通,反映割理的流体压力成因,济源克井山西组二1煤,36,煤中矿物质,如黄铁矿、碳酸盐矿物和粘土矿物等,在地下水循环过程中可被溶蚀形成次生孔隙。,次生孔隙,指原生矿物或次生矿物晶粒间的孔隙。,晶间孔,割理内充填的方解石晶体内发育的晶间孔,晋城山西组3号煤,SEM。,原生粒间孔,指各种成煤物质颗粒间的孔隙。是成岩作用过程中煤物质颗粒经压实、脱水后仍保留下来的孔隙。,颗粒间的填隙物及填隙物内的原始粒间孔,灵武灵新煤矿侏罗系延安组2号煤。,煤的原始粒间、粒内孔隙,灵武灵新矿侏罗系延安组3号煤,(2) 孔径分类,39,(3) 基质孔隙的结构,,基质孔隙的结构主要指其形态,煤中基质孔隙的类型及特征(吴俊),,2. 基质孔隙度 煤的基质孔隙可用三个参数定量描述,总孔容:单位重量煤中孔隙的总体积(cm3/g); 孔面积:单位重量煤中孔隙的表面积(cm2/g); 孔隙度:单位体积煤中孔隙所占的体积(%),指岩石中互相联通的、在一般情况下可允许流体在其中流动的孔隙总体积(Ve)与该岩样总体积(Vb)之比,(常规油气储层),3 基质孔隙度的影响因素,(1) 煤化程度,1、Ro,max1.3%,该阶段大孔孔容和比表面积急剧下降,说明在压实为主的成岩作用和热力作用为主的煤变质作用下原始粒间孔的减少。而中孔、过渡孔和微孔孔容和比表面积则急剧增加,可能是煤化作用造成大量气孔生成的结果。,煤的基质孔隙决定煤的吸附能力,这种孔隙孔容和比表面积随煤阶的变化趋势造成了煤吸附甲烷能力具有类似变化趋势。,(2) 显微组分的影响,不同的显微组分含不同类型和级别的孔隙,如镜质组中的基质镜质体,多含一些小孔或微孔。对残留植物组织孔而言多属中、大孔,如丝质体胞腔。,(3) 矿物含量的影响,矿物质对煤的孔隙产生两方面的影响:① 它充填了一部分大、中孔隙,使孔隙总孔容下降;② 矿物本身可能存在一些孔隙,如晶间孔,对煤的孔隙度有微弱贡献。,(4) 煤体结构的影响,煤体结构的分类,糜棱煤与原生结构煤不同孔径孔的孔容也存在差异,在构造应力或其它力(如重力)的作用下煤体将发生变形,煤体原生结构将遭到破坏,同时也改变了煤的孔隙特征。总体上破坏程度越深,煤的孔隙度和比表面积增加越大。,(5) 断裂的影响,,断裂作用对煤的孔隙特征的影响,断裂可使煤的孔隙度增加。距断裂越近,大中孔隙体积和总孔容越大,而小孔和微孔体积变化不大。另外张性断层使煤的大中孔隙增多,压性断层使煤的中孔增加。,4. 基质孔隙的研究方法,(1) 形貌观测,光学显微镜、电子显微镜下(TEM和SEM)和原子力显微镜下,这种观测不仅能确定孔隙形态、大小和连通性,更重要的是确定其成因类型以及它们与裂隙的关系。,: 又称汞孔隙率法。是测定部分中孔和大孔孔径分布的方法。 基本原理:汞对一般固体不润湿,欲使汞进入孔需施加外 压,外压越大,汞能进入的孔半径越小。因此,测量不同外压 下进入孔中汞的量即可知相应孔大小的孔体积。 目前所用压汞仪使用压力最大约200MPa,可测孔半径范 围为3.75~750nm。,(2)压汞法研究孔隙结构,(3)低温氮吸附法,氮吸附法就是将定量的煤样置于液氮温度下的氮气流中,待煤样吸附的氮气达到平衡后,测定其吸附量,计算出煤样的比表面积。,二、煤的裂隙特征,1. 煤中裂隙的分类,根据成因将煤中裂隙区分出3类; 根据成因和形态细分为8个组; 最后根据形态与组合关系区分为17 型。,(1)割理,割理一般呈相互垂直的两组出现,且与煤层层面垂直或高角度相交。,割理中的一组连续性较强、延伸较远的称面割理; 另一组仅局限于相邻两条面割理之间的、断续分布的称端割理,割理内充填的自生石英,汝箕沟大峰露天矿侏罗系延安组二号煤,面割理和断割理均被褐铁矿充填,属次生淋滤矿物,平顶山十矿山西组戊9-10煤,割理被次生显微组分充填,因后期应力的作用沿一侧被裂开,焦作古汉山山西组二1煤,(2)外生裂隙,外生裂隙是构造应力作用的产物。 由于外生裂隙可以以任何角度与煤层层面相交,因此可以根据外生裂隙与层面的关系将其分成三类: 水平裂隙:与层面平行的裂隙,包括原生沉积的层面裂隙(或称成岩裂隙)及构造作用产生的层间裂隙。 垂直裂隙:与层面垂直的裂隙。 斜交裂隙:与层面有一定角度的裂隙。,1、2. 一期构造应力场形成的两组外生裂隙,汝箕沟大峰露天矿侏罗系延安组二号煤。3. 两组共轭的剪性外生裂隙将煤体切割成菱形基质块,平顶山一矿山西组己15。4. 两期构造应力场形成的3组剪性外生裂隙,焦作古汉山山西组二1煤。5. 一组密集排列的剪性外生裂隙和由之派生出的限于相邻两条裂隙之间的张性裂隙,平顶山一矿山西组己15煤。6. 剪切作用形成的桥构造,反光,×100,焦作古汉山山西组二1煤。7. 逆冲外生裂隙,平顶山八矿下石盒子组戊9-10煤。8. 第二期应力场形成的两条平行的剪性外生裂隙,切割了先期形成的裂隙同时派生出来的张性裂隙,晋城寺河矿山西组3号煤。,割理和外生裂隙的区别,(3)继承性裂隙,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。 内生继承是指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。 外生继承是指割理形成后,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,并穿过丝质体或暗煤分层,过渡为外生裂隙 。,3. 煤中裂隙的研究方法,煤中裂隙的研究以采集裂隙参数为途径,以识别裂隙的类型、切割关系、空间分布规律和形成机制为内容,以查明裂隙对煤层气勘探开发的影响为目的。裂隙参数包括张开度、长度、高度、产状、充填特征、裂隙密度及空间组合特征等。这些参数的获得主要通过矿井下煤壁或钻孔岩心观测查明裂隙的宏观特征,室内光学显微镜、扫描电子显微镜和原子力显微镜等的观测查明裂隙的微观特征。,裂隙的张开度或宽度:可由裂隙壁间距离来表示,取决于埋深、孔隙压力、应力场和煤体力学性质等。裂隙宽度的确定最有效的方法是通过显微镜(包括光学和电子显微镜)观测,在光片、薄片上几个张开处测定,然后平均;多个光、薄片测试平均,即得实测宽度(b实测)。 裂隙大小: 用裂隙长度与煤层厚度之间的关系表示: 较小裂隙:长度小于煤层厚度; 中等裂隙:穿过煤层,延入顶底板; 较大裂隙:延伸较远,达几十米至百米,煤层气,内 容 提 要,甲烷在常温常压的纯净水中有一定的溶解度,但溶解度很小。而煤层气储层多是饱含水的,因此在一定的地层条件下,必定有一部分煤层气要溶解于其中,其溶解度可用亨利定律描述: 甲烷在水中的溶解度主要取决于水的温度、矿化度、环境压力和气体成分。,,1.溶解态:,或,一、煤层气赋存状态,游离气指储存在煤层孔隙或裂隙中能自由移动的天然气,这部分气体服从一般气体方程,对于象煤层气这样的真实气体,可用范德华方程描述: 游离气量的大小取决于孔隙体积、温度、气体压力和气体压缩系数。,2.游离态:,或,煤层作为固体,具有固体的两个共同特点:第一,分子几乎是不动的;第二,表面中的原子或分子都处于力场的不饱和状态,且具有较大的表面自由能,属于热力学的不稳定态。 煤具有非常大的内表面积,当气体分子运动碰到煤体表面时,由于气体分子受到煤体表面不饱和力场的作用,会停留在表面上,使其表面上气体分子的浓度提高,这就是煤对气体的吸附。而解吸是指煤中吸附气由于自由气体压力减小而转变成游离气体,其结果是造成吸附量减少。气体在煤中的吸附量随着压力和温度的变化而变化 。,3.吸附态:,赋存状态的转化,图 煤层气在煤储层中赋存状态及转化关系,煤层气与常规油 气开发方法差异,项目 常规油气 煤层气 储层 孔隙裂隙 基质表面及割理 成藏 游离型 自生自储吸附型 勘探 圈闭、岩性 承压水、高饱和试气 单井 短期 大井组长期 产出 初期产量高 中期产量高 开采 注水保压 排水降压,二、煤层气的储集机理,根据国际能源署(IEA)的统计资料,全球煤层气资源量90%分布在12个主要产煤国,其中俄罗斯、加拿大、中国、美国和澳大利亚的煤层气资源量均超过10×1012m3(表)。,2.煤层气 美国-2005年,CBM产量491亿方。 加拿大-2005年,CBM产量15.33亿方。 印度-CBM资源量1万亿方,可回收5000亿方。 我国--2005年,CBM产量0.20亿方。,美国煤层气产量直线上升,1989 年为26 亿方,2005年达到491亿方,大体相当于我国天然气产量! 我国2005年CBM产量仅0.2亿方,预计2020年达到100亿方左右,2050年达到400-500亿方。,我国煤层气资源总量排前八名的省份依次为山西、贵州、陕西、甘肃、河南、河北、安徽、四川。 我国煤层气资源可以划分为五大聚气区,即华北聚气区、华南聚气区、滇藏聚气区、东北聚气区和西北聚气区。 华北聚气区的煤层气资源前景最好,华南聚气区次之,东北和西北聚气区的资源前景相对则比较差。沁水盆地、鄂尔多斯盆地、六盘水盆地、东北地区等将是未来勘探开发前景较好的地区。,目前国外煤层气理论研究和勘探取得的认识,主要有以下几个方面: 1. 利用有机地球化学手段(主要是同位素研究),开展了煤层气成因和来源分析; 2. 受岩浆岩影响的煤储层具典型的微孔结构和裂隙,且生气量大,含气量高,甲烷浓度也高,达95%; 3. 褐煤和低煤化烟煤的煤层气勘探开发深度已突破1500m。如,美国阿拉斯加州的煤盆地勘探开发深度已达1981m。 4. 开展了地质构造对煤储层割理、煤层气含量以及煤层气、水产能影响的研究; 5. 运用核磁共振技术(GMI)研究甲烷气体分子在煤孔隙中的流动; 6. 储层测试分析和数值模拟技术日趋完善.,煤层气开发技术进展(包括压裂、水平井、抽采等)-略,抬升回返时间晚且短, 煤层气散失的时间就短, 对煤层气藏的保存有利。 聚煤盆地回返抬升后的喜山期构造演化对煤层气的富集程度也有重要影响。一直处于隆起剥蚀的地区, 煤层气将不断散失; 后期发生沉降的地区有利于煤层气的保存, 但易造成煤层气饱和度的降低(图)。,宋岩,2007,三、煤层气吸附性能的主要影响因素,煤层气,内 容 提 要,煤层气开发前景评估,根据煤层气地质条件和资源状况,结合区域能源供需状况、地区经济发展水平和煤层气下游工程情况,并考虑已有的煤层气开发活动,综合分析评价区域煤层气资源的开发前景;并分析各种开发方式的适应性。,1.早期选区评价标准 上世纪八十年代末-九十年代初,是我国煤层气勘探初始阶段,当时的煤层气勘探的选区评价,基本上借鉴美国的选区标准。 这一阶段美国煤层气地质理论存在中煤阶成藏优势论: 中煤阶煤层已进入生气高峰,气源充足; 煤层孔隙保存较好,割理发育,渗透性好; 机械强度适中,适合当时以压裂改造或洞穴施工为主的煤层气开采技术。 当时认为低煤阶生气量小,吸附能力差,含气量低,不具备经济开发价值;高煤阶煤层吸附能力强,含气量高,但煤层孔隙和裂隙结构被破坏,割理闭合,煤层渗透率低,产气性差。,煤层气选区评价标准,具有分布广泛的、厚的煤层,单层厚度大于0.6m,累计厚度不小于10m; 热演化成熟度适中(0.75%Ro1.9% ,中煤阶气、肥、焦、瘦、贫煤) 埋深适中:一般300-1500m; 煤层具有发育的割理、裂隙系统,渗透率大于1md; 含气量大于10m3/t; 煤层结构完整(排除构造煤); 构造简单,位于单斜或向斜翼部低部位。 位于承压水区;煤层含水,易排水降压;,九十年代初,借鉴美国煤层气成藏理论和选区方法、标准,结合我国地质条件,形成了我国煤层气勘探选区标准,大致有以下几项:,在上述评价标准指导下,我国早期的煤层气资源评价和选区都以中煤阶含煤区为主,未考虑低煤阶褐煤、长焰煤和高煤阶无烟煤。 煤层气勘探也瞄准中煤阶区,主要在鄂尔多斯盆地东缘、开滦、两淮等地开展勘探,在河东柳林、大宁吉县等一些地区取得突破。,早期选区评价标准存在的问题: ① 我国评价标准主要根据常规煤层气开发技术,优先考虑中煤阶煤层制定,已不适合当前全国煤层气目标评价工作需要。 ②目前在我国掀起煤层气勘探开发热潮,为了扩大勘探领域,降低勘探风险,有必要对全国煤层气勘探目标进行优选排队,建立新的评价标准和评价体系是这一工作的基础。 ③由于我国煤层气规模开发尚处于探索阶段,当前建立我国煤层气勘探选区标准主要参考国内外勘探开发经验,仍然缺乏国内可靠的实例作为依据。,2.现阶段评价标准的建立,(1)首先将含煤区按照演化程度划分为高中低煤阶 低煤阶: Ro:0.7%,包括褐煤、长焰煤; 中煤阶:0.7%Ro1.9%,包括气、肥、焦、瘦煤; 高煤阶:1.9%Ro4.0%,包括贫煤、无烟煤III号。,(2)根据不同煤阶建立煤层气选区评价标准,中国煤层气勘探选区评价标准表,第一步 一票否决制,利用“一票否决制”剔除不可能进行煤层气勘探的区域,煤层气资源评价方法,第二步 面积—资源丰度筛选,主要考虑目标区规模和资源量大小对目标区进行筛选,进一步从煤层气资源的角度对目标区进行定量排序。排序时考虑的因素包括评价区面积、资源丰度、含气量、含气饱和度、煤阶、储层临界解吸压力。,第三步 渗透率筛选,在该层次中采用渗透率作为关键因素,其它因素包 括:煤级、孔隙、割理、裂隙发育程度、临界解吸压力 等,第四步 产能筛选,利用试气产量作为主要参数,考虑的其它因素包 括:资源丰度、含气量、含气饱和度、煤级、渗透率、 临界解吸压力等。,第五步 经济评价优选,对开发项目进行经济评价,主要考虑下游市场环 境、投资规模、回收期、收益率,煤层气勘探目标区应是蕴藏有一定资源量、并具有煤层气富集高产潜势的地区。因此,煤储层含气量和渗透率是应优先考虑的两个关键控气因素。 控气因素的复杂性,使煤层气勘探开发充满了地质风险。要增强勘探的主动性、降低风险性和盲目性,就必须对种种可能的地质风险因素进行分析。其中,关键要素的筛选和各种要素之间相互作用程度的定量评价,乃是地质风险分析和有利区带优选的重点。,煤层气,内 容 提 要,煤层气产出的先决条件,煤层气的产出条件可从物质基础、流动通道及能量系统等三个方面进行阐述。,产出的先决条件,一定的资源量是进行煤层气开采的基础,渗透能力的大小是连接气体赋存空间与外部环境 的重要纽带,解吸能力的强弱将直接影响煤层气的开采难易 程度及采收率,产出的主控因素,第一阶段: 仅有压降传递,无水气流动阶段 压降幅度比较小,还不足以使煤层中的水产生流动,煤层气无法解吸,处于静水阶段. 第二阶段: 饱和水单相流阶段 随着压降幅度的增大,煤层中的裂隙水开始流动, 极少量游离气或溶解气在裂隙系统中将处于运移状态,此阶段以饱和水单相流为表征. 第三阶段: 非饱和的单相流阶段 压力进一步下降,一定数量煤层气解吸出来,形成气泡,阻碍水的流动,水的相对渗透率下降,处于非饱和单相流阶段. 第四阶段: 气水两相流阶段 储层压力进一步下降,解吸气、溶解气、游离气开始在裂隙系统中扩散,气体渗透率逐渐增大,气产量逐步增多, 水产量开始下降,直至气泡相互连接,形成连续的流线, 处于气-水两相流阶段,但此阶段水的相对渗透率大于气体相对渗透率. 第五阶段: 水气两相流阶段 压力进一步下降,吸附气体的大量解吸,处于以气为主的水-气两相流阶段.,产出各阶段特征:,通过二十年的勘探开发实践,我国已从单纯的技术引进、模仿,发展到寻找适合我国煤储层特征和地质条件的关键技术,经过不断的艰苦的探索。 尤其是通过国家煤层气产业化示范工程的建设,进行了针对性的研究和试验。不仅在技术上显著进步,还加速推进了中国煤层气产业化进程。 我国煤层气产业开始起步发展,但仍然任重道远。,敬请批评指正!,
展开阅读全文
  石油文库所有资源均是用户自行上传分享,仅供网友学习交流,未经上传用户书面授权,请勿作他用。
关于本文
本文标题:第二章 煤层气
链接地址:http://www.oilwenku.com/p-71238.html
关于我们 - 网站声明 - 网站地图 - 资源地图 - 友情链接 - 网站客服客服 - 联系我们
copyright@ 2016-2020 石油文库网站版权所有
经营许可证编号:川B2-20120048,蜀ICP备11026253号-10
收起
展开