煤层气储层特征

煤层气储层破坏机理及其影响研究

煤层气储层特征：

煤层气储层孔隙结构分为基质孔隙和裂隙孔隙,具有双重孔隙结构。煤层中基质被天然裂缝网分成许多方块(基质块体):基质是主要的储气空间,而裂隙是主要的渗透通道。

煤层气储层基质孔隙基质孔隙又称微孔隙,直径一般为0.5～1nm,煤的微孔隙极其发育,煤层气的绝大部分是吸附在微孔隙的表面,由于微孔隙的直径很小,一般认为水不能到达微孔隙系统中。煤基质微孔隙与一般砂岩孔隙结构不同的是煤层的孔隙大都是煤层本身整体结构的一部分。在煤层的微孔中常填充了不同组成的物质,这些物质的组成和体积常随着煤阶的改变而变化。一般煤储层中的孔隙大小约1～1000μm,而与一般砂岩的孔隙相比小一个数量级。这种超微孔隙结构随着煤化作用的进展而发生变化,因而会对煤层的储层特性产生很大的影响

表1 煤层气藏储层孔隙大小分类 微孔 中孔 大孔 孔径﹤2nm 孔径2nm-50nm 孔径﹥50nm 煤的孔隙相差很大,大到数微米级的裂缝,小到连氮分子(直径为0·178nm)都无法通过。比较常用的孔隙大小分级标准见表1。

煤层气储层裂隙特征

裂隙是煤中自然形成的,人们认识到其存在至今已有一百多年的历史。在总结前人对裂隙的分类的基础上,苏现波按照

章　　煤层气储层地质特征分析第（据等修改，

自，其中，俄罗斯、中国和美国等根据国内外大量的煤田与油气勘探开发工作可知，地球上的煤层中蕴藏着丰富的煤层气资源。据估算，世界上主要产煤国的煤层气资源约为（

国的煤层气资源潜力最大（见表

表世界上几个主要产煤国煤炭与煤层气资源数据表世纪年代以来，人们深刻认识到合理开发与利用煤层气，不仅能够解决煤矿开采中瓦斯爆炸问题，而且还可以为人类提供一种洁净能源。因此，对煤层气的勘探开发已经引起国内外的广泛重视，而且相继开展了相关的勘探开发研究工作。目前美国等西方国家已开始商业性开发，我国也已进行了相关的勘探开发工作。因此，关于煤层气储层地质和储集特征等方面已取得了

许多可喜成果，下面就介绍有关这方面的研究成果。

其主要成分是煤层气就是指在煤层内产生和赋存的天然气煤层气储集特征和产出机理

℃时，腐植型干酪根受厌氧微生

），约占甲烷以上，又称煤层甲烷煤层吸附气或煤层瓦斯，它是煤层气的一种，是一种非常规天然气。煤层气与常规天然气最大不同点就在于煤岩既是它的储集岩又是生气原岩，它是煤层煤化作用的结果。煤的储集性和煤中天然气的储集是整个成煤作用过程的结果。因此，在研究煤层气储集和产出机理时应首先简述一下成煤作用过程；其次，讨论煤化作用与

中国科学技术大学

学士学位论文

论文题目：煤层气储层的数值模型及初步应用

作者姓名： 谢岳松 所在学院： 工程科学学院 学科专业： 近代力学 作者学号： PB06005025 导师姓名： 张均锋 完成时间： 二○一○年六月八日

University of Science and Technology of China

A dissertation for Bachelor’s degree

Study of Coalbed Methane Reservoir Numerical Simulation Model and Simple Application

Author’s Name： Yuesong Xie

speciality： Mechanical Engineering Supervisor： Junfeng Zhang Finished time: June 8, 2010

目 录

摘要············································

实验四 煤层气的解吸特征

一、实验目的

掌握解吸法测试煤层气含量的方法；掌握损失气（逸散气）的推算方法；掌握吸附时间的计算方法。

二、实验内容

1、逸散气量（损失气量）的推算

逸散气量（损失气量）与取心至样品密封解吸罐中所需时间有关，取心、装罐所需时间越短，则计算的逸散气量（损失气量）越准确。当逸散气量（损失气量）不超过总含气量的20%时，直接法所测的含气量比较准确。

解吸气和逸散气（损失气量）是煤层气的可采部分，因此准确测定逸散气（损失气量）至关重要。美国矿业局采用的直接法计算逸散气的理论依据是：煤体内的空隙是球形的，且孔径的分布是单峰的，气体在孔隙中的扩散是等温的且服从菲克第一定律，所有孔隙中气体的初始浓度相同，球体的边界处浓度为零。则解吸最初几个小时释放出的气体与解吸时间的平方根成正比，总的解吸量可由下式表示：

V总?V1?at?t0

式中：V总—总解吸量，ml；V1—逸散气量，ml；a—系数；t—解吸罐解吸时间，min；t0—逸散时间，min。令T?t?t0，则上式写为：

V总?V1?aT

煤层气复习重点

一名词解释

1. 煤炭勘探：是以煤田地质学为理论指导，使用多种勘查手段发现煤田和评价煤炭资源的开发远景，并为矿井的开发设计提供地质资源依据的地质勘查工作。

2. 煤层气资源勘查：是指在充分分析地质资料的基础上（煤和煤层气地质理论），利用钻井、地震、遥感以及生产试验等勘探技术手段，调查地下煤层气资源赋存条件和赋存数量的评价研究和工程实施过程。

3. 复合勘探系统：是指在基本勘探系统的基础上，为准确地查明影响采掘顺利进行的开采地质条件，需要加密一些专门的勘探工程，使勘探后期形成不均匀的勘探网，故称为复合勘探系统。 4. 详终: 构指造复杂、煤层不稳定的井田，钻探用375m或250m的基本线距最高只能圈定“控制的”类别资源储量,提交的报告即为详终报告。

5. 普终：指构造复杂、煤层不稳定的井田，钻探用375m或250m的基本线距最高只能圈定“推断的”类别资源量，提交的报告即为普终报告。

6. 可行性研究：是对矿床开发经济意义的详细评价。通常应在勘探后进行。其结果可以详细评价拟建项目的技术经济可靠性，计算不同的资源／储量类型，得出拟建项目是否应该建设以及如何建设的基本认识。

7. 经济的资源量/储量：其数量和质量是依据符合市场价格的生

第七章 煤层气地面开发技术

煤层气地面开发包括煤层气生产井的施工和后期的排采管理两部分内容，涵盖了煤层气生产井的钻井、测井、固井、增产改造、设备安装、排采等一系列程序。

第一节主要内容： 一、煤层气井完井方式

1、裸眼完井

裸眼完井又分为常规裸眼完井和裸眼洞穴完井。 （1）常规裸眼完井

通常，煤层气井裸眼完井是在煤层顶部下表层套管后，一直钻进煤层至设计深度终孔，将煤层用砂或砾石填满，然后将套管下到煤层上方并注水泥返至地表，再用空气或水冲洗井眼，使煤层裸露。

（2）裸眼洞穴完井

裸眼洞穴完井适用于高压、高渗透性厚煤层。该方法是在井底造一个大的洞穴，下入割缝衬管后进行排采作业。

2、套管射孔完井

套管射孔完井时钻穿煤层直至设计井深，然后下生产套管至煤层底部“口袋”，注水泥固井，最后射孔，射孔弹射穿生产套管、水泥环并穿透煤层某一深度，建立起气流的通道。

3、混合完井

混合完井也叫多煤层完井，根据各煤层的特点和上下围岩的性质，使裸眼完井和套管完井在同一口井同时使用。混合完井的形式包括套管射孔完井、套管射孔+裸眼完井、裸眼洞穴完井等几种类型。一般情况下，上部煤层采用套管射孔或套管割缝完井，下部煤层采用裸眼完井或裸眼洞穴完井。

4、水平井完井技术

水平井

煤层气作业应急预案

作业井号：

作业队号：

1

煤 层 气 作 业 排 采 应 急 预 案

编写单位：时 间 ：编写： 审核：

2

目 录

一、井喷事故应急预案…………………………………………………..……5

1．井喷事故发生后应采取的工艺处理措施 2．应急救援及抢险和救护措施

3．有害物料的潜在危险及应采取的应急措施 4．人员的撤离、警戒及危险区隔离、管制计划

二、防H2S中毒应急预案……………………………………………………..8

1、H2S气体的特性 2、H2S气体浓度与危害 3、H2S气体中毒途径 4、H2S气体的预防 5、井内涌出大量的H2S气体执行程序 6、发生硫化氢泄漏时的注意事项 7、硫化氢检测仪及硫化氢检测 8、H2S气体中毒急救

9、含硫化氢油（气）区域井下作业施工安全注意事项

三、防CO中毒应急预案……………………………………………………..12

1、一氧化碳特性 2、一氧化碳危险性 3、一氧化碳中毒症状 4、一氧化碳毒理 5、一氧化碳中毒机制 6、一氧化碳中毒临床症状 7、预防 8、急救措施 9、消防措施 10、泄漏处置 11、标准

12、一氧化碳的监

煤层气复习重点

一名词解释

1. 煤炭勘探：是以煤田地质学为理论指导，使用多种勘查手段发现煤田和评价煤炭资源的开发远景，并为矿井的开发设计提供地质资源依据的地质勘查工作。

2. 煤层气资源勘查：是指在充分分析地质资料的基础上（煤和煤层气地质理论），利用钻井、地震、遥感以及生产试验等勘探技术手段，调查地下煤层气资源赋存条件和赋存数量的评价研究和工程实施过程。

3. 复合勘探系统：是指在基本勘探系统的基础上，为准确地查明影响采掘顺利进行的开采地质条件，需要加密一些专门的勘探工程，使勘探后期形成不均匀的勘探网，故称为复合勘探系统。 4. 详终: 构指造复杂、煤层不稳定的井田，钻探用375m或250m的基本线距最高只能圈定“控制的”类别资源储量,提交的报告即为详终报告。

5. 普终：指构造复杂、煤层不稳定的井田，钻探用375m或250m的基本线距最高只能圈定“推断的”类别资源量，提交的报告即为普终报告。

6. 可行性研究：是对矿床开发经济意义的详细评价。通常应在勘探后进行。其结果可以详细评价拟建项目的技术经济可靠性，计算不同的资源／储量类型，得出拟建项目是否应该建设以及如何建设的基本认识。

7. 经济的资源量/储量：其数量和质量是依据符合市场价格的生

主要有四点区别： 1 储集机理不同

常规天然气是以游离状态储集在储层的孔隙空间当中，在气源充足的情况下，其据计

量主要与孔隙空间的大小有关。煤层气则以吸附状态赋存在孔隙的表面之上，其据计量与煤层的吸附性密切相关。 2 成藏过程不同

常规天然气由源岩生成后，经过一定距离的一次运移和二次运移在储层中聚集成藏，

运移方向受流体动力场控制，即天然气主要是在浮力和流体压力的驱使下进行运移；煤层气由煤源岩生成之后直接被煤储层吸附而聚集，这种聚集不受流体动力场的控制而受温压场的控制。 3 气藏边界不同

常规天然气有明显的气藏边界，并且气藏边界内外天然气含气是具有“有”和“无”质的

变化；而煤层气藏与常规天然气藏最大的区别之一就是气藏边界不确定，只要有煤就有煤层气的存在，在某些地质条件下，煤层气相对富集形成煤层气藏。因此，煤层气藏内外是含气丰度的差别，而不是有气和无气的差别。 4 流体状态不同

常规天然气藏和煤层气藏都有气、水两相存在，但二者所处的状态不同：常规天然气

藏一般以气相为主，即储集空间被游离的气相所占据，存在少量束缚水，水主要以边水和底水的形式存在于气藏的边部和底部，具有统一的气-水界面；而煤储层中大的孔隙空间主要是被水所占据，水中含有一定量的溶

[煤层气] 【煤层气知识一百问】1.什么是煤层气？

煤层气俗称“瓦斯”，其主要成分是CH4（甲烷),与煤炭伴生、以吸附状态储存于煤层内的非常规天然气，热值是通用煤的2-5倍，主要成分为甲烷。1立方米纯煤层气的热值相当于1.13kg汽油、1.21kg标准煤，其热值与天然气相当，可以与天然气混输混用，而且燃烧后很洁净，几乎不产生任何废气，是上好的工业、化工、发电和居民生活燃料。煤层气空气浓度达到5%-16%时，遇明火就会爆炸，这是煤矿瓦斯爆炸事故的根源。煤层气直接排放到大气中，其温室效应约为二氧化碳的21倍，对生态环境破坏性极强。在采煤之前如果先开采煤层气，煤矿瓦斯爆炸率将降低70%到85%。煤层气的开发利用具有一举多得的功效：提高瓦斯事故防范水平，具有安全效应；有效减排温室气体，产生良好的环保效应；作为一种高效、洁净能源，商业化能产生巨大的经济效益。

煤层气或瓦斯的热值跟甲烷(CH4)含量有关，地面抽采的煤层气甲烷(CH4)含量一般大于96.5%，当甲烷含量97.8%时，在0℃, 101.325kPa下， 高热值：QH=38.9311MJ/Nm3(约9299 kcal/ Nm3) 低热值：QL=34.5964MJ/Nm3(约826