中国低煤阶煤层气地质特征_王勃
我国煤层气的地质特征和勘探开发技术
我国煤层气的地质特征和勘探开发技术摘要：本文初步分析了影响煤层气的生成，保存和富集的三个主要地质因素：构造和热事件、沉积环境及地下水因素；讨论了我国煤层气的资源状况、分布区域及分布特点；最后对我国煤层气的勘探开发前景进行了展望。
关键字：煤层气；地质特征；勘探技术引言;煤层气俗称“瓦斯”，与煤炭伴生、以吸附或游离状态储存于煤层内的非常规天然气，主要成份是甲烷（ch4）。
其热值是通用煤的2-5倍，与天然气热值相当，可以与天然气混输混用，是上好的工业、化工、发电和居民生活的洁净燃料；当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。
因此，从能源、安全和环保的角度看，煤层气的开采具有重要意义。
1 中国煤层气的资源潜力和分布特征我国煤层气资源丰富，我国埋深2000m以内煤层气地质资源量约36万亿立方米，与常规的天然气资源量相当，约占世界煤层气总资源量的10%，居俄罗斯、加拿大之后排第3位。
目前，中国煤层气可采资源量约10万亿立方米，累计探明煤层气地质储量1023亿立方米，可采储量约470亿立方米。
全国95%的煤层气资源分布在晋陕内蒙古、新疆、冀豫皖和云贵川渝等四个含气区，其中晋陕内蒙古含气区煤层气资源量最大，为17.25万亿立方米，占全国煤层气总资源量的一半左右。
中国五大聚煤区包括西北、华北、东北、滇藏及华南聚煤大区，华北和西北聚煤大区为主，分别占全国总资源量的62.67％和27.98%，其次为华南聚煤大区，东北聚煤大区煤层气资源量相对较低，滇藏聚煤大区煤层气资源量极少[8](表2)。
煤层气资源具有主要含气盆地集中分布，中小盆地资源量有限的特点[9，10]。
地质资源量大于1×1012m3的含气盆地有鄂尔多斯、沁水、准噶尔、滇东黔西、二连、吐哈、塔里木、天山和海拉尔9个盆地，其中鄂尔多斯盆地资源量最大，约9.86×1012m3，占全国的26．79％，其次为沁水盆地，资源量为3.95×1012m3，占全国的10．73％；资源量在1×1011～1×1012m3之间的含气盆地有川南黔北等16个盆地；地质资源量在2×1010～1×1011m3之间的含气盆地有阴山等6个盆地；资源量小于2×1010m3的含气盆地有辽西等11个盆地。
低煤阶煤层气成藏特点与勘探开发技术
低煤阶煤层气成藏特点与勘探开发技术随着时代的进步，科技的发展，我国煤炭开发工作随之有了很大的进步。
我国的煤炭储备主要在华北、东北以及西部地区。
本文结合低煤阶煤层气成藏实际情况分析，浅谈煤炭勘探开发技术，希望能够对煤炭开发工作提供一些帮助，并展望一下煤炭产业未来的发展方向。
标签：低煤阶煤层气；特点；勘探开发；前景煤阶的含义是煤炭开发工作中汽化步骤煤炭所能到达的等级，能够随着温度的变化而变化。
随着煤藏深度的增加，煤阶的等级也不尽相同。
从煤炭开发来看，煤炭位于哪个煤阶很重要，直接关系到煤炭的转化。
低煤阶的煤层具有很小的发射率，能够大量储存在褐煤和周围岩石中。
1 低煤阶煤层气成藏特点1.1 低煤阶煤层吸附能力低下低煤阶煤层是因为岩石挤压作用产生的，相对而言其封闭能力就很差。
煤的质量能够直接影响到煤层气的产生量以及煤层的吸附能力，煤阶越低煤层的吸附能力就越低，煤气含量就越低。
如果低煤阶煤层进行很好的开发利用，就应该要选取渗透效果好的煤层，否则就会得不偿失。
此外，煤层的孔缝相对很多，假如不能够对煤层进行有效填充，那么就会使煤层含量降低，不具备开发价值。
1.2 储集层渗透率高低煤阶煤层不容易降低质量，而且它的孔缝相对很多，基质松散。
因为煤层的渗透效果主要是煤层的自然构造产生的，所以在对低阶煤层进行开发工作时，煤层的压强就会降低，如果降低到一定范围，煤层就开始解体，基质收缩，导致周围的孔隙加大，提高煤层储集层的渗透率。
1.3 成藏步骤简便低煤阶煤层的气成藏步骤相对较为简便，主要是通过大自然的沉降作用。
没有成熟的煤层成藏周期短，煤层形成以后就会经过短期的上升作用，引起煤层结构的改变，促进煤层气成藏，所以煤层气成藏是一个循环的过程。
除此之外，低煤阶煤气成藏还具有阶段性的特征，因为在煤气层的演变过程中，要经过高温作用才能够形成。
2 低煤阶煤层气勘探开发技术随着时代的发展，社会的进步，煤层开发技术取得了不小的进步，相对于以往采用了大量的新型设备，提高了技术手段。
毕业设计开题报告_128
研究的目的与意义煤层气资源作为一种新的接替能源其勘探开发对于我国的经济发展和国家安全都有着重要的战略意义。
煤层气的生成、保存及开采直接受到储层环境的影响,如果在采煤之前不先抽采煤层中的煤层气, 它将在采煤过程中逐渐排放到大气中, 一方面造成资源的浪费, 另一方面给环境带来了巨大的压力。
再者不合理的开采还会造成矿井灾害。
因此需要研究煤层气保存条件及其主控因素, 这些主控因素对不同煤层气富集控制的差异将影响其成藏的差异, 从而导致针对不同煤层气的勘探过程需要采用不同的评价方法和开采技术。
这对寻找和开采煤层气资源都是十分重要的一项工作。
另外对煤层气含气区带进行综合评价和确立评价标准是煤层气研究中的一个关键因素, 它是煤层气探研究最基础的工作: 煤层气是一种高潜力洁净能源, 中国煤层气资源丰富, 目前国内外资金已经纷纷投入到煤层气的开发中来。
不同煤层具有不同的煤层气地质特点与选区评价标准。
为此,通过重点煤层气盆地的煤层气评价参数对比研究,确定出最优的煤层气选区是关系到其勘探开发设计能否成功, 是煤层气勘探的基础工作。
因此迫切需要对煤层气特别是基于矿区层次的资源状况进行整体分析和评价。
进而为为参数井设计和产能预测打下基础。
二、研究现状1. 工区现状: 煤层气作为一种新型能源, 其开发利用价值已逐渐为世人瞩目。
中国具有丰富的煤炭资源, 也是煤炭生产大国。
现已证实中国的煤层气资源也非常丰富, 具有广阔的开发前景, 华北大城地区即是其中的有利区之一。
大城区煤层气的勘探研究始于1991 年, 由华北油田在静海县境内施工了煤层气试验井大参1井.它钻穿了晚古生界煤系, 发现了多组煤层中含有煤层气.为该地区煤层气的研究提供了重要的科学依据。
大参一井的初步成功引起了勘探家的广泛关注。
随后, 华北石油管理局该区实施钻探了5口井, 即大城凸起南段的大试1井, 大参1井区试验井组大1—1.大1—4.大1—5和大1—6井。
大试1井在石炭—二叠系煤层录井均未见含气显示, 气测录井无异常, 岩心无明显的含气显示, 现场解吸煤层含气量为0m3/t；97年4月8日~5月29日分别对三煤组和六煤组试气, 无煤层气产出。
低、中煤阶煤层气地质选区评价体系
低、中煤阶煤层气地质选区评价体系孙美蓉(中联煤层气有限责任公司晋城分公司， 山西 晋城 048000)摘要：近年来，随着人们对能源需求量的不断上升，我国的煤层气开发规模也在不断扩大，煤层气勘探开发工作取得了显著进展。
我国有着丰富的低、中煤阶煤层气资源，这为其的开发提供了良好的条件。
而在煤层气勘探开发过程中，地质选区乃是一项最基础的工作。
为了有效做好地质选区工作，要深入分析影响低、中煤阶煤层气勘探开发潜力的各项因素，找出最主要的影响因素，然后建立科学的地质选区评价体系。
本文主要研究了低、中煤阶煤层气地质选区评价体系的建立。
关键词：低、中煤阶；煤层气；地质选区；评价体系我国有着丰富的煤层气资源，其中低、中煤阶煤层气资源占有很大比例。
据相关统计显示，我国的低煤阶煤层气约占煤层气总量的39%，中煤阶煤层气约占煤层气总量的40%，两者都比高煤阶煤层气的所占比例要高，两者相加更是远超过高煤阶煤层气总量。
但是，目前我国对于高煤阶煤层气的开发已经取得了很大的进展，鄂尔多斯盆地东缘、沁水盆地等煤层气开发基地就是其主要成果。
但是对于低、中煤阶煤层气，尤其是低煤阶煤层气的开发，仍未取得进展性突破。
这其中一项主要原因就是低、中煤阶煤层气地质选区评价体系不够完善。
1 低、中煤阶煤层气地质选区评价方法(1)评价指标 在煤层气勘探开发过程中，地质选区乃是一项最基础的工作，也是一项十分重要的工作。
对于不同煤阶煤层气的勘探开发而言，地质选区评价指标也有所不同，所以要根据实际情况合理选择地质选区评价指标。
一般情况下，对于低、中煤阶煤层气，尤其是低煤阶煤层气的初期勘探而言，应当要着重考虑到以下几项因素：煤层的生气潜力、煤层的储集性能、煤层的保存条件、煤层的厚度、煤层的含气量、煤层的稳定性、煤相以及顶板厚度、岩性、构造类型等等。
而在煤层气的实际开发阶段，除要考虑上述因素外，还要充分考虑到宏观煤岩类型、顶板保存条件、水文地质条件以及临储比等。
关于煤层气资源量估算中可采边界的探讨
第18卷第1期 2021年2月中国煤层气CHINA COALBED METHANEVol. 18 No. 1February.2021奚彳螵屬气资源量信I中可象边界的稼付杨曙光1魏敏2黄涛3王刚1来鹏1张娜1(I.新疆维吾尔自治区煤田地质局煤层气研究开发中心，新疆830009;2.新疆乌鲁木齐国盛新能源投资开发（集团）有限公司，新疆830001;3.新疆维吾尔自治区煤田地质局一六一煤田地质勘探队，新疆83_)摘要：以往煤层气勘探资源量计算过程中，在有些低煤阶煤矿区存在含气量很高，但甲烷含量 不足80%的情况，按原标准仍然处于风化带内，而这些区域则正在进行商业开发，但却不能估 算煤层气资源量〇本文通过对煤层气风化带的划定标准及各类区域煤层气含气特征的分析，以及 从资源量计算的实际需要出发，提出仍然用煤层气含量和甲烷农度两项指标确定低煤阶煤层气含 气量下限边界，但不考虑风化带因素的解决方案。
关键词：煤层气低煤阶资源量含气量估算边界Discussions on Recoverable Boundary during Estimations ofCoalbed Methane ResourcesYANG Shuguang1,W EI M in2,HUANG Tao3,W ANG Gang1,L A I Peng1,ZHANG Na'(1. Coalbed Methane Research and Development Center,Coalfield Geology Bureau of Xinjiang UygurAutonomous Region,Xinjiang830009 ； 2.Xinjiang Urum qi Guosheng New Energy Investment and development (Group)Co. ,Ltd,Xinjiang830000 ； 3.No. 161 Coalfield Geological Exploration Team, Coalfield Geology Bureau of Xinjiang U ygur Autonomous Region,Xinjiang830009)Abstract ：During the previous processes of the coalbed methane (CBM)resources calculations,in some low-rank coal mining area,the gas content of coal reservoir is very high while the methane concentration is less than 80% .According to the original standard,those low-rank coals are still in the weathering zone,leading to that the C B M resources of those low-rank coals cannot l)e calculated,though the business development of those low-rank coal mining area is already in progress.A solution to solve this contradiction is presented in this paper according the actual requirement for the C B M resources calculations, by means of analyzing the definition criteria of the methane weathering zone and the gas l)earing characters of coals deposited in different kinds of regions.In this solution,indexes of gas content and methane concentration are still applied to define the recoverable boundary while the influences of methane weathering region are not considered.The solution presented in this paper can provide new insights for the C B M resources calculations and can also be applied for the C B M resources calculations of high-rank coals.作者简介杨曙光，男，本科，现主要从事煤层气地质及科研T.作第1期关于煤层气资源量估算中含气量估算边界的探讨37 Keywords：Coalbed methane；low-rank coal；resources；recoverable boundary在煤层气勘探过程中，计算煤层气资源量时，首先要确定估算范围，其中含气量估算边界的确定就涉及到煤层含气量边界和煤层气风化带边界的问题，一般情况下确定为风化带以下且含气量大于最低下限标准，这在中高煤阶地区一般没有问题，但在某些低煤阶地区，比如新疆的乌鲁木齐矿区、陕西彬长大佛寺矿区、鄂尔多斯盆地乌审煤田等地，风化带边界和含气量下限标准确定的边界差别很大，显然不能简单的以两种边界求交集来解决。
煤层气成藏地层水化学特征研究_王勃
[收稿日期]2007-07-28 [基金项目]国家“973”重点基础研究规划项目(2002C B211705)。
[作者简介]王勃(1979),男,2002年大学毕业,硕士,现主要从事煤层气地质综合研究工作。
煤层气成藏地层水化学特征研究 王 勃 (中国石油勘探开发研究院廊坊分院,河北廊坊065007) 李 谨,张 敏 油气资源与勘探技术教育部重点实验室(长江大学),湖北荆州434023长江大学地球物理与石油资源学院,湖北荆州434023[摘要]我国煤层气资源中高煤阶和低煤阶的煤层气资源相当可观,但高、低煤阶的煤层气成藏的地层水地球化学特征存在着一定的差异,这间接地制约着我国煤层气产业化的进程。
本文结合低煤阶煤层气成藏的水化学场物理模拟实验,对高、低煤阶煤层气成藏的水地球化学特征进行了对比分析。
研究认为高矿化度有利于高煤阶煤层气富集成藏,低矿化度是低煤阶煤层气的富集成藏的有利条件。
[关键词]煤层气;成藏;煤阶;地层水化学[中图分类号]T E122[文献标识码]A [文章编号]1000-9752(2007)05-0066-03良好的水文条件对煤层气的保存、成藏具有重要意义[1,2]。
不同地区的地下水地球化学特征引起不同的水文地质条件,对高、低煤阶的煤层气成藏富集造成不同的影响。
正常地质条件下,水对岩石的侵蚀性越强,表明所处循环交替条件越好。
侵蚀性强弱,决定于水中侵蚀性化学成分的多少。
同时,地下水化学场反映地下水交替和径流特征[3],对煤层气的富集条件具有一定的指示作用。
笔者分别以高煤阶煤层气藏———沁水盆地和低煤阶煤层气藏———吐哈盆地为研究对象,结合低煤阶水化学场物理模拟试验,重点分析和探讨水地球化学条件对高、低煤层气成藏的影响。
1 高煤阶煤层气藏的水地球化学特征研究1.1 沁水盆地上石炭统太原组含水层地下水地球化学场沁水盆地石炭系含水层主要为H CO 3·SO -4K ·Na 型。
准噶尔盆地南缘含煤岩系层序结构、成煤环境及聚煤规律
准噶尔盆地南缘含煤岩系层序结构、成煤环境及聚煤规律支东明;刘敏【摘要】准噶尔盆地南缘发育丰富的低阶煤炭资源.通过野外露头观测,岩心、钻井、测井资料分析,利用基准面旋回和可容纳空间的变化关系,采用岩相古地理等研究手段,揭示了准噶尔盆地南缘含煤岩系的层序结构、成煤环境及聚煤规律:区内含煤岩系由底到顶可划分为5个三级层序、15个体系域；各沉积体系内的沉积相、亚相、微相由山向盆呈有规律变化,其中的扇间洪泛平原沼泽、三角洲平原沼泽和滨湖沼泽是主要的成煤微环境；古地貌与古沉积环境决定了区内煤层的宏观分布和发育程度,而厚煤层主要发育于低位和高位体系域中.【期刊名称】《新疆石油地质》【年(卷),期】2013(034)004【总页数】4页(P386-389)【关键词】准噶尔盆地;南缘;含煤岩系;层序结构;成煤环境;聚煤规律【作者】支东明;刘敏【作者单位】中国石油新疆油田分公司勘探开发研究院,新疆克拉玛依834000;中国石化胜利石油工程有限公司地质录井公司新疆项目部,山东东营257000【正文语种】中文【中图分类】P536准噶尔盆地南缘位于北天山山前冲断带，呈近东西向带状展布。
区内发育有丰富的低阶煤含煤岩系。
这些低阶煤含煤岩系的层序结构、成煤环境及聚煤规律与我国中东部地区的中、高阶煤聚煤盆地存在较大差别[1-8]。
早在20世纪70年代，准噶尔盆地南缘区带内即已开始了煤田地质勘查工作，至90年代，随着美国粉河盆地低阶煤层气开发取得突破[9-11]，区带内的煤层气研究也逐渐成为人们关注的重点[12-15]。
进入21世纪以来，先后钻了21口煤层气专层探井，系统录取了含煤岩系的各种资料，为深入开展含煤岩系层序结构、成煤环境及聚煤规律研究奠定了坚实的基础。
本文在前人研究成果的基础上，应用现有资料，系统研究并总结了区内低阶煤含煤岩系的层序结构、成煤环境及聚煤规律，以期对开展低阶煤煤层气勘探有所裨益。
准噶尔盆地南缘聚煤期构造及沉积演化可以分为聚煤前盆地的填平补齐（C2—T）、盆地聚煤（J1—J2）、聚煤后期盖层形成（J3—N）和盆地改造（Q）4个阶段。
中国低煤阶煤层气多元成藏特征及勘探方向
（ｉ．ＰｅｔｒｏＣｈｉｎａ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｐｅｔｒｏｌｅｕｍ Ｅｘｐｌｏｒａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ，Ｂｅｉｊｉｎｇ １ ０００８３．Ｃｈｉｎａ；２．Ｗｅｌｌ Ｔｅｓｔ— ｉｎｇ Ｃｏｍｐａｎｙ，ＣＮＰＣＢｏｈａｉＤｒｉｌｌｉｎｇＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．，Ｌａｎｇｆａｎｇ，Ｈｅｂｅｉ ０６５００７，Ｃｈｉｎａ；３．Ｎｏ．４ Ｇａｓ Ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ Ｐｌａｎｔ，ＰｅｔｒｏＣｈｉｎａ Ｈｕａｂｅｉ Ｏ＠ ｅｌｄ Ｃｏｍｐａｎｙ，Ｌａｎｇｆａｎｇ，Ｈｅｂｅｉ ０６５００７，Ｃｈｉｎａ） ＮＡＴＵＲ．ＧＡＳ ＩＮＤ．ＶＯＬＵＭ Ｅ ３８，ＩＳＳＵＥ ６，ＰＰ．１０—１８，６／２５／２０ｌ８．（ＩＳＳＮ １０００—０９７６；Ｉｎ Ｃｈｉｎｅｓｅ）
摘 要 我 国低煤阶含煤 盆地地质背景复杂，煤 层气 富集成藏具有 自身的特殊性 ，煤层气勘探 一直处于小型试验 阶段。为 了促 进 我国低煤 阶煤层气的勘探开发 ，在系统分析、总结 我国含煤 盆地 类型、煤层气成因、赋存状态、富集模 式的基础上，梳理 了目前 勘探开发工作面临的挑战与科研攻 关目标，并提 出低煤 阶煤层气的有利勘探方 向。结果表明：①我国低煤 阶煤层气具有盆地类型多元、 煤层 气成 因类型多元、赋存状 态多元、富集 类型 多元 的成藏特征 ；②低煤 阶煤 层气勘探 面临 目标 区优选 、深层煤系气共探共采系统 评价 、钻完井及增产 改造 工艺等 ３个方面的挑 战 ；③应加 强对煤层气成藏过程及动力学机制、气源成 因及其资源贡献、吸附态和游 离态煤层气空 间分布 规律及地质控制 因素等的研 究攻关，开展煤层 气资源有效性和可采性评价，形成 一套深部煤系气勘探开发评价 方 法 。结 论 认 为 ：① 我 国 浅层 煤 层 气 资源 有 利 勘探 区包 括 二 连盆 地 吉 尔 嘎 朗 图、 霍林 河 、 白彦花 等 凹陷 ，海 拉 尔 盆地 伊 敏 、 呼和 湖 、 陈旗 等凹陷，鄂尔多斯盆地彬县、焦坪 、黄 陵、乌审旗东部等地 区，以及准噶尔盆地 南缘地 区 ；②深层煤层气资源则主要分布在准 噶 尔 、 吐 哈 、 三塘 湖 、海 拉 尔 和 三 江等 盆 地或 盆 地 群 。
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文章编号:100020747(2009)0120030205中国低煤阶煤层气地质特征王勃1,李景明1,张义1,2,王红岩1,刘洪林1,李贵中1,马京长1(1.中国石油勘探开发研究院廊坊分院;2.中国石油大学(北京))基金项目:国家重点基础研究发展规划(973)项目(2002CB211705)摘要:低煤阶煤层气是中国煤层气勘探开发一个相当重要的潜在接替领域。
中国含煤盆地的地质构造背景复杂,多数煤田经历了不同期次、不同性质构造及其组合以及应力2应变对煤储集层的改造,煤层气的富集成藏有自身的特点:厚度大、层数多、含气量低、渗透性较好、煤层气资源量和资源丰度大,厚度大而分布广泛的煤层及巨大的煤炭资源弥补了含气量小的缺点,使得低煤阶煤层气具有良好的勘探开发前景。
低煤阶煤层气藏开发过程中解吸引起的基质收缩效应造成储集层渗透率增大,从而有利于低煤阶煤层气的开发,易形成工业性气流。
低煤阶煤层气成藏过程简单,多为一次沉降,一次调整,如果构造、成煤环境及水文地质等主控因素能够有利匹配,有可能形成煤层气高产富集区。
图1表1参18关键词:煤层气;低煤阶;渗透性;水文;成藏过程中图分类号:TE122.2 文献标识码:AG eological characteristics of low rank coalbed methane,ChinaWang Bo1,Li Jingming1,Zhang Yi1,2,Wang Hongyan1,Liu Honglin1,Li Guizhong1,Ma Jingzhang1(1.L ang f ang B ranch,Pet roChina Research I nstitute of Pet roleum Ex ploration&Development,L ang f ang065007,China;2.China Universit y of Pet roleum,B ei j ing102249,China) Abstract:Low rank coalbed methane is a very important and potential field of coalbed methane exploration and exploitation in China.The geological structure backgrounds of coal2bearing basins are complicated,and many coalbeds are reconstructed by multi2period and multi2property structures and combinations,as well as stress2strain.The accumulation and enrichment of coalbed methane have the following characteristics:big thickness,multiple beds,low gas content,preferable permeability,great resource and abundance.The thick and widely distributed coalbeds and huge coal resources off set the shortcoming of low gas content,probably leading to the good prospect of exploration and exploitation.Matrix shrinkage effect induced by desorption causes high permeability in exploitation of low rank coalbed methane reservoirs,which is good for coalbed methane exploitation,and prone to form industrial gas flow.Low rank coalbed methane reservoirs have a simple forming process,including one deposition and one adjustment.If the main controlling factors,such as structure,coal2 forming environment and hydrologic geology,are matched well,the enriched coalbed methane zone with high production would be formed.K ey w ords:coalbed methane;low coal rank;permeability;hydrological condition;reservoir formation0引言低煤阶煤层气是指赋存于褐煤(R o值小于0.50%)与长焰煤(R o值为0.50%～0.65%)及其围岩中以甲烷为主要组分的煤层气[1]。
中国低煤阶煤层气资源为16×1012m3[225],约占煤层气总资源量的27.2%。
随着美国、澳大利亚等国外低煤阶煤层气藏商业开发的成功和国内高煤阶煤层气勘探开发规模的逐渐形成,低煤阶煤层气成为中国煤层气勘探开发一个相当重要的潜在接替领域。
但中国含煤盆地的地质构造背景要比美国复杂得多,煤层气的富集成藏有其自身的特点,而且多数煤田经历了不同期次、不同性质构造及其组合以及应力2应变对煤储集层的改造,从而造成了中国低煤阶煤层气成藏的特殊性。
因此,研究低煤阶煤层气成藏条件、成藏过程及成藏的主控因素,对于指导中国低煤阶煤层气勘探开发具有重要意义。
1低煤阶煤层气特点1.1煤层厚度大、层数多、资源量丰富中国典型的低煤阶含煤盆地煤储集层展布具有煤层厚度大、层数多的特点,煤层最大累计厚度近200m,单煤层最大厚度逾100m,煤层层数超过50层[6]。
厚03石 油 勘 探 与 开 发2009年2月 PETROL EUM EXPLORA TION AND DEV ELOPM EN T Vol.36 No.1 度大而分布广泛的煤层及巨大的煤炭资源弥补了含气量小的缺点,使得低煤阶煤层气具有良好的勘探开发前景,这也是美国粉河盆地煤层气取得产业化开发的重要原因之一。
低煤阶煤层气藏以美国的粉河盆地为代表,该盆地主力煤层为TongueRiver段煤层,埋深在500～600 m,总厚度为457～549m,煤层净厚达102m,共含煤32层。
煤层含气量普遍较低,一般为0.78～1.60 m3/t,最高不超过4.00m3/t。
由于煤层广泛分布,该盆地煤层气资源量可以达到0.4×1012m3[7]。
在盆地开发初期,认为低含气量、低地层压力将阻碍煤层气的发展,但独特的地质条件和煤储集层特征、理论和技术进步带来的全新完井工艺技术理念,推动了该盆地煤层气商业性开发,2004年该盆地的煤层气日产量为342×104m3[7],成为低煤阶煤层气开发的示范。
中国准噶尔盆地煤层气藏与美国粉河盆地煤层气藏的成藏特征极为相似,总厚度最大为207m,煤层单层厚度最大近100m,共含煤32层。
煤层含气量较低,一般为4.0～13.8m3/t。
在煤层埋深2000m以浅地区煤层气地质资源量为22133.87×108m3,平均资源丰度1.51×108m3/km2[8]。
该盆地的含气量明显高于美国的粉河盆地,且准噶尔盆地的煤层气成藏条件与粉河盆地较为相似,粉河盆地的煤层气商业开发给准噶尔盆地煤层气的勘探开发提供了好的思路和借鉴。
1.2储集层渗透率高,利于低煤阶煤层气开采在变质作用过程中,由于不同煤阶煤层气藏所经历的埋藏史、热演化史及生烃史的特征不同,因而造成了不同煤阶煤储集层在煤层气开发过程中因受不同性质构造及其组合以及应力2应变的改造而产生不同的力学效应[9],而这些不同的力学效应是引起煤储集层渗透率变化的主要原因。
低煤阶煤层气藏在开采过程中,储集层压力降低。
当储集层压力降到临界解吸压力时,煤层气开始解吸,煤基质开始收缩,其收缩量如下式所示[10]:εv=εmax p ip i+p50-εmax p jp j+p50(1)式中 εv———压力p下吸附的体积应变,无因次;εmax———最大应变量,即无限压力下的渐进值,与朗缪尔体积数据含义相当,无因次;p50———煤岩体达到最大应变量一半时的压力,与朗缪尔压力数据含义相当, M Pa;p i———前一状态下的储集层压力,M Pa;p j———后一状态下的储集层压力,M Pa。
基质收缩加剧了割理2裂隙的张开程度,使得割理2裂隙渗透率进一步增大。
同时由于气体的解吸排出,有效应力增大,从而造成基质渗透率降低。
有效应力与渗透率之间存在如下关系[10]:K a=K ai e3CΔδ(2)式中 K a———一定应力条件下的绝对渗透率,10-3μm2;K ai———无应力条件下的绝对渗透率,10-3μm2;Δδ———从初始状态到某一应力状态的有效应力变化值,M Pa;C———体积压缩系数,MPa-1。
由于有效应力增大引起基质渗透率降低的负效应小于基质收缩引起的煤割理2构造裂隙渗透率增大的正效应,而低煤阶煤层气储集层渗透率的主要贡献者是割理2构造裂隙[11],因此解吸引起的基质收缩有利于低煤阶煤层气藏的开采。
中国东北阜新煤田刘家区煤层气田是以长焰煤为主要煤质的低煤阶煤层气藏,自1999年至今共完成煤层气井11口,共有9口井产气。
本文以LJ21井为例进行讨论。
LJ21井在2001年12月8日至2002年4月5日进行井网排水采气试验,历时119d。
初期平均产气量为3027.37m3/d,后期为3136.47m3/d,表明该井的产气量稳步上升,其主要原因是排水采气过程中,气体解吸产出引起的基质收缩效应导致储集层渗透率增大。
同时结合排水采气试验采集数据分析,该井产气量可稳定在3500m3/d以上,产能有增加的趋势。
但在实际生产中,由于捞砂作业、关井等因素,会造成对储集层的伤害,从而影响该井的产能。
因此,实际生产过程中产气量会有所波动。
1.3成藏过程简单,利于形成生物成因煤层气藏低煤阶煤层气藏成藏过程简单,多为一次沉降,一次调整[12]。
未熟煤层气藏在煤层形成后只经历一次抬升[13];成熟气藏多以深成变质作用为主,即便存在岩浆活动影响,也仅为接触变质,影响范围有限。