煤层气地质学复习提纲

考试前复习用的,你懂的

1. 什么是煤层气？煤层气的组成？煤层气是指赋存在煤层中以甲烷为主要成分，以吸附在煤基质颗粒表面为主并部分游离于煤孔隙中或溶解于煤层水中的烃类气体。其成分大多以甲烷为主，也可能一氮气、二氧化碳或重烃等为主。 2．什么是CO2-ECBM？提高煤层气采收率，注入增加CO2提高煤层气生产能力的技术。

3.什么是瓦斯？赋存在煤层中的煤型气与采动影响带中的煤成（层）气、采空区的煤型气及采掘活动过程中新生成的各种气体的总称。

4. 煤层气的生气阶段，各阶段的产率如何？（1）褐煤至长焰煤阶段：生气38~168m3/t，CO2占72% ~92%，烃类＜20%以甲烷为主，重烃气＜4%（2）长焰煤至焦煤阶段：生气168~270m3/t，烃类气体迅速增加，占70~80%，CO2下降至10%左右。烃类气体以CH4为主，重烃可占10~20%，如壳质组含量多，则油和湿气含量也多。 （3）瘦煤至无烟煤阶段：生气270~422m3/t，烃类气体占70%，其中CH4占绝对优势(97% ~99%)，几乎没有重烃。

5.煤层气的成因，各种成因分别形成于什么阶段？

（1）生物降解煤层气 泥炭~褐煤阶段 Ro,max<0.5% （2）热解型煤层气 褐煤~瘦煤阶段 Ro,max介于0.5~2.0%

（3）裂解型煤层气 瘦煤阶段~三号无烟煤 2.0%<Ro,max<3.7%

（4）次生生物成因煤层气 0.3%<Ro,max<1.5%

6.控制煤层气组成的地质因素有哪些，分别是如何控制的？1.煤岩组分（母岩）2.煤化程3.生气过程4.埋藏深度及相应的温压条件5.次生作用（混合氧化作用）6.水动力等地质条件。

7.煤的显微组成？？？有机质显微组分：镜质组、惰性组、壳质组 无机质显微组分： 矿物质，镜质组：①透射光：橙红色、褐红色 ②反射光：灰色、浅灰色，具有弱的荧光性

惰性组：①透射光：不透明②反射光：亮白色，黄色或灰白色，无荧光，正突起

壳质组：①透射光：黄色，少数为绿黄色，红橙色②反射光：深灰色，灰色、有突起，发黄色的荧光 8.煤体的结构类型

煤的宏观结构①条带状结构：②线理状结构：煤岩成分呈<1mm的线理③透镜状结构：煤岩成分成透镜状④均一状结构：成分单一、均匀，镜煤、腐植腐泥煤⑤粒状结构：大量孢子、树脂体、矿物杂质⑥叶片状结构：树皮或角质形成⑦木质状结构：植物茎干的木质纤维组织的痕迹⑧纤维状结构：为丝炭所特有，一向延长，保存木质纤维组织结构，疏松多孔，细胞排列 煤的次生结构：①碎裂构造②碎粒构造③糜棱构造

9.内在水：指吸附或凝聚在煤颗粒内部毛细孔中的水。在实际测定中指煤样达到空气下燥状态时保留下来的那部分水。外在水：吸附在煤颗粒表面上或非毛细孔穴中的水分，在实际测定中是煤样达到空气干燥状态所失去的那部分水。化合水：又称结晶水，以化学方式与煤中的矿物质结合的水分。

10.煤的孔隙结构特征及其研究与测定方法？？？测定方法：①压汞法：利用注入汞的方法测量孔径分布曲线以及孔容、孔面积、排替压力等参数。②低温液氮吸附法：能测定煤样微孔及小孔的分布特征和孔隙结构特征，并能给出比表面积

11.孔隙度(率): 煤的孔隙度是指煤中孔隙与裂隙的总体积与煤的总体积之百分比。 孔隙率=［（真密度-视密度）／真密度］*100﹪ 12.煤层气在煤中的主要赋存状态？ 游离气（气态）、吸附气（准液态）、吸收气（固溶体） 13.储层压力指作用于煤孔隙—裂隙空间上的流体压力（包括水压和气压），又称为孔隙流体压力。 储层压力梯度指单位垂深内的储存压力增量。若大于静水压力梯度，为超压、高压；若小于静水压力梯度，为欠压、低压。 14.朗格缪尔方程 VbpabpV P-

V

mL1 bp 1 bp

p

p PL

气体压力 V-在压力P条件下吸附量

VL-最大吸附量，兰式体积 PL-对应压力最大吸附量的1/2，兰式压力

15.煤等温吸附实验的意义？？？实验证明煤层解吸等温线与吸附等温线重合，即煤层解吸过程是吸附过程的逆过程。这样，通过实验测定吸附等温线便可获得煤层的解吸特征。通过吸附等温线可以准确了解煤储层的吸附解吸能力与压力的对应关系；与煤储层压力参数结合可以确定煤层的含气饱和程度、煤层气的临界解吸压力、实际可采资源量及采收率。在没有含气量数据的情况下，根据吸附等温线及区域地质资料可预测含气范围，是储层产量历史模拟至关重要的参数。

16.解吸率：损失气量与解吸气量之和与总气量之百分比。

解吸量：损失气量与现场两小时解吸气量之和，即解吸率与该深度下实际含气量的乘积。

17.煤储层含气量的测试方法、步骤与过程？

直接法最早（1970年）由法国人Bertard首次提出，以后在美国矿业局加速甲烷排放项目研究中采用了此法，称之为直接法。其后，美国矿业局又做了关键性的修改和完善，也被称之为矿业局法（USBM） 。

直接法也称自然解吸法，其测定过程分3个部分：损失气、解吸气、残余气 。

1、逸散气量。指从钻头钻至煤层到煤样放入解吸罐以前自然析出的天然气量。逸散气的体积取决于钻孔揭露煤层到把煤样密封于解吸罐的时间、煤的物理特性、钻井液特性、水饱和度和游离态气体含量。2、解吸气量。指煤样置于解吸罐中在正常大气压和储层温度下，自然脱出的煤层气量。终止于一周内平均解吸气量小于10ml/d或在一周内每克样品的解吸量平均小于0.05ml/d。 3）残留气量。指充分解吸结束后残留在煤样中的煤层气量。 18.现场解吸步骤，残余气的测定

解吸气测试：在储层温度下，利用自然解吸来测量气体释放出的体积。 解吸步骤：（1）将装有样品并密封好的解吸罐迅速置入已达储层温度的恒温水浴中；（2）用软管将解吸罐与解吸气计量器连接；（3）打开解吸罐阀门，让罐中的解吸气进入解吸气计量器的量筒；（4）手持锥形瓶使之水面与量筒水面对齐，读取量筒水面对应的刻度数，记录量筒读数；（5）记录观测的气体体积，同时记录当时的大气温度、大气压力，分别填写在记录表格中。连续解吸时，该点量筒读数减去上次量筒读数得到解吸气体积。

（6）按照确定的时间间隔重复进行上述解吸过程，直至解吸终止限，自然解吸工作结束。

残余气：指解吸结束后，仍然残留在煤样中不能解吸出来的那部分气体。 测试方法：球磨法。解吸测定结束后，打开解吸罐，称量400~500g代表性煤样，破碎至2~3cm大小，装入球磨罐，在球磨机上球磨，球磨2-4h后，把球磨罐放入恒温水浴，间隔一定时间测定残余气体积。

残余气测定终止限：连续7天，解吸的气体量平均小于或等于10cm3，则残余气测定结束。

称重计算：打开球磨罐，筛分、称量60目以下样重作为残余气计算的基准。

19.损失气的计算方法：国内：最小二乘法 （ 图解法、 解析法）国际：直接法（USDM）史威法（S&W）阿莫可曲线拟合法（Amoco）

20.煤层含气量的预测方法，各种方法的应用条件？ 预测方法有含气梯度法：（1）同一构造单元中已有浅部勘探区含气性资料的深部地区；（2）煤级受埋深控制，煤级相当或变幅较小；（3）勘探区含气性资料较为丰富，含气梯度明显或埋深与煤层气含量关系离散性较小；（4）适用深度：止深在甲烷风氧化带下500~700米（前苏联）；800~900米（英国）；

压力－吸附曲线法：温度相差不大的情况下，与煤储层压力关系密切，其关系可由等温吸附实验得到，理论吸附量可以由朗格缪尔方程求得 。

煤质－灰分－含气量类比法：煤层含气量受煤级和煤岩组分、灰分等控制。因此，应用该方法的前提条件是预测区煤级、煤岩特征与参照区可以类比。 测井曲线法：测井响应拟合煤层气含量的工作步骤依次为数据采集、预处理、逐步回归分析、建立数学模型、进行质量检验。若效果显著，就可以利用该数学模型对有测井曲线而无煤层气含量的钻孔进行煤层含气性预测。

地质条件综合分析法等：从广义上讲，所有的地质预测方法都包含着一定程度的综合地质分析，不同方法之间存在着一些不可分离的相辅相成的关系。因此，在对同一地区煤层含气性分析预测中，往往是以某种方法为主的多种方法综合预测。 21.控气地质因素有哪些，如何控制？①煤级控气②构造类型控气1.向斜构造2.背斜构造3.褶皱-逆冲推覆构造4.伸展构造③沉积作用控气1.浅海-障壁海岸2.浅海-无障壁海岸3.三角洲4.河流5.湖泊6.冲击扇④煤层厚度控气⑤水文地质控气1.水力运移逸散控气作用2.水力封闭控气作用3.水力封堵控气作用 22.绝对渗透率：若孔隙中只存在一相流体，且流体与介质不发生任何物理化学作用，则多孔介质允许流体通过的能力称为绝对渗透率。

相对渗透率：有效（相）渗透率与绝对渗透率的比值

有效（相）渗透率：若孔隙中存在多相流体，则多孔介质允许每一相流体通过的能力称为每相流体的相渗透率，也称为有效渗透率。

23. 煤层气在煤层中的运移特征（扩散和渗流） 一、扩散。1、（准）稳态扩散——Fick第一定律煤基质显微孔隙内甲烷气体的扩散系在浓度差的驱动下进行的，单位时间内通过单位面积的扩散速度与浓度梯度呈正比。2、非稳态扩散——Fick第二定律，煤层甲烷的扩散通量既随时间变化，又随距离变化。 二、渗流：1、线性达西定律 2、渗流阶段3、渗流的非均质性 24.什么是渗透系数：渗透系数又称水力传导系数。在各向同性介质中，它定义为单位水力梯度下的单位流量，表示流体通过孔隙骨架的难易程度

渗透率与渗透系数的测定方法：一、裂隙分析二、煤体结构分析三、应力渗透率物理模拟与数值模拟 25.什么是测井，测井方法有哪些

测井是利用岩层的电化学特性、导电特性、声学特性、放射性等地球物理特性，测量地球物理参数的方法，属于应用地球物理方法（包括重、磁、电、震、测井）之一。

测井方法：电阻率测井、自然伽马测井、密度测井、声波测井、中子测井、能谱测井

26.通过测井可能获得哪些储层参数 电阻率、孔隙度、密度、成分、埋深 27.煤层气资源量：根据一定的地质和工程依据估算的赋存于煤层中的，具有现实经济意义和潜在经济意义的煤层气数量。

煤层气地质储量：在原始状态下，赋存于已发现的具有明确计算边界的煤储层中的煤层气总量。

28.煤层气资源/储量分类与分级原则及分类/分级结果。 地质可靠程度分为：潜在的、推断的、控制的、探明的 经济可行性分为：经济的、次经济的、内蕴经济的

资源的勘查程度和地质认识程度分级：待发现的、已发现的 29.煤层气资源量计算方法，类比法、体积法、数值模拟法、物质平衡法

体积法：Gi=0.01AhDadCad 或 Gi =0.01AhDdafCdaf式中：Cad=100Cdaf(100-Mad-Aad)；

Gi—煤层气地质储量，108m3； A—煤层含气面积， km2； h—煤层净厚度， m； Dad、 Ddaf—煤的空气干燥基、干燥无灰基质量密度(容重)； Cad 、Cdaf—煤的空气干燥基、干燥无灰基含气量， m3/t； Mad 、Aad—煤的空气干燥煤基水分、灰分，%； （1）煤层含气面积 单井煤层气产量达到产量下限值的煤层分布面积。

（2）煤层有效（净）厚度 扣除夹矸层的煤层厚度。 （3）煤的质量密度 纯煤质量密度和视煤质量密度 （4）煤的含气量 原位含气量

30.含气量的种类，可燃基、原煤基、空气干燥基之间的换算方法 Cad=100Cdaf（100-Mad-Aad）

31.资源/储量起算标准，含量、产气量角度

32.采收率的估算方法1、技术方法：解吸率法、类比法、等温吸附法（理论采收率）、数值模拟法、产量递减法、物质平衡法等。2、目前适用方法：数值模拟法、等温吸附法(理论采收率)、类比法。

33.煤层气地质选取评价方法

新的评价体系遵循地质研究（定性）→定量排序（定量）→地质分析（再定性）的辩证思路。第一类方法的基本思想是关键地质风险因素的递阶优选，通过地质风险分析，筛选出对不同层次评价单元煤层气前景具有关键性控制作用的风险要素，进而按聚气带→目标区→靶区的递阶层次进行选区评价和优选，称之为“关键要素递阶优选法”。第二类方法为“定量排序方法”，基于对关键风险要素和主要风险要素的考察，科学地确定各要素的相对重要性（权重），采用有关运算方法求算排序值，进而对评价单元的相对前景和类别进行分析研究。

关键要素递阶优选法、定量排序方法、递阶优选法

34.煤层气井钻井布置方式：1、垂直井（单井、井组） 2、水平井（丛式井、分枝水平井、羽状水平井）3、采空区钻井 35煤矿井下抽采瓦斯方法：从抽采的部位上：①本煤层瓦斯抽采②邻近层瓦斯抽采③采空区瓦斯抽采；从抽采时间上：①采掘前预抽②边采边抽③采后抽采；从抽采管道形状上：①钻孔抽采②巷道抽采③采空区抽采

1. 什么是测井，测井方法有哪些？

是利用岩层的电化学特性、导电特性、声学特性、放射性等地球物理特性，测量地球物理参数的方法，属于应用地球物理方法之一。电阻率测井、自然伽马测井、密度测井、声波测井、中子测井、能谱测井、中子伽马测井

2. 通过测井可能获得哪些储层参数。

模拟测井资料采集视电阻率、伽马伽马和自然伽马三种参数 数字测井资料采集电阻率、密度、自然伽马和声波时差四种参数。

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