储层压力与吸附性

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储层压力状态是按>、=或<淡水静水压力梯度来判 定的。因此，地下水矿化度是影响储层压力状态的重 要因素：
地下水矿化度越高其比重越大，在相同的压力水 头高度下，高矿化水比低矿化水的水头压力要大。因 此，在封闭、滞流、地下水补排条件较差的高矿化度 水分布区段，往往出现储层压力的高压异常状态。
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4、煤层气（瓦斯）压力
MPa/100m； H—煤层中心埋藏深度，m
p =h·Gw p —视储层压力，MPa
Gw—静水压力梯度；0.98MPa/100m（淡水）； 0.98MPa/100m（咸水）
h—煤层中点处水头深度，m
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在煤系地层中，由于各个煤层主要含水层间无明 显的水力联系，往往构成不同的水动力系统，储层压 力主要是由储层本身的直接充水含水层的水头高度来 度量。
如华北地区太原组煤层的直接充水含水层是其顶 板的石灰岩含水层，山西组煤层的直接充水含水层是 其上部的砂岩含水层。这两个含水层之间没有或水力 联系微弱，具有相互独立的补排系统。因此，同一个 测试井的上下两个煤层，可能具有完全不同的原始储 层压力状态，与储层的直接充水含水层的富水性、补 给条件、水头高度等有关。
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第二节 煤储层的吸附特征
吸附方式：物理吸附，范德华力
吸附模型：单层吸附，多层吸附，容积充填理论
一、吸附理论模型
8
12
1、Langmuir模型
7
10
6
VL,daf / m 3 t·-1 VL,daf / m 3 t·-1
5
8
VVmbpabp VLp
4
1bp1bp ppL 3
30℃
40℃
6
50℃
4
压力=上覆岩层压力。 3、半封闭体系 在煤储层渗透性很差且与地下水连通性不好的条件下，
由于岩性不均而形成局部半封闭状态。 上覆岩层压力由储层内孔隙流体和煤基质块共同承担： σV＝P＋σ σV—上覆岩层压力，MPa；P—煤储层压力，MPa； σ—煤储层骨架应力，MPa。
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二、储层压力状态
压力系数：即实测储层压力与同深度静水压力之比，% ① 超压：压力系数>1，压力梯度>0.98 MPa/100m； ② 正常压力：压力系数=1，压力梯度=0.98 MPa/100m; ③ 欠压：压力系数<1，压力梯度<0.98 MPa/100m。 我国三十二个矿区试井结果表明，各煤级煤储层超压状
态占33.2%，正常压力状态占21.9%，欠压状态占45.3%，各 煤级煤储层中三种状态均有分布，其中中煤级煤储层大多处 于欠压状态。
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超压——煤层气井喷
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三、储层压力的地质控制
储 层 压/ M力P a
1、埋深
12 11 10
9 8 7 6 5 4 3 2 500
线 性 (实 测 压 力 ) 线 性 (正 常 压 力 )
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注： 我国晚古生代、中生代煤储层为无水煤层或
弱含水煤层，只有新生代个别煤层为含水层，试 井方法以水流体为载体得出的煤储层压力，很难 反映我国煤储层压力的全貌，因为煤储层压力中 包括水压和气压，对应于煤储层三元结构系统， 实际上存在三级压力场。
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3、水文地质
开放体系
P=Gp·H P—储层压力，MPa； Gp—压力梯度（单位垂深内的储层压力增量），
不同地区地应力的大小是不同的，当应力增大，孔 裂隙被压缩，体积变小，储层压力变大；当地应力变小， 孔裂隙体积变大，储层压力则变小。因此，地应力与储 层压力存在相关性。
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煤层气井的注入/压降试井的微型压裂法可测到煤储层 的闭合压力，最小主应力实际上是指煤体被压开的裂缝开启 后闭合时的闭合压力。
煤储层压力与闭合压力的关系 .
储层压力与最小主应力之间的这种规律，对于煤层气 开采是一对矛盾：
储层压力大，容易排水降压，形成压力差，气体易解 吸；
最小主应力对煤层气开采有负面影响，应力对孔裂隙 起着闭合作用，应力越大，孔裂隙的开启程度越小，对 流体的渗流通道有影响，降低了煤储层的渗透率，也就 影响到产气量。
因此，煤层气开采应选择应力小的区域和储层压力高 的区域。
第四章 煤储层压力及吸附/解吸特征
第一节 煤储层压力 第二节 煤储层的吸附特征 第三节 等温吸附曲线的应用 第四节 影响煤的吸附性因素 第五节 煤储层的解吸特征
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第一节 煤储层压力
一、定义
指作用于煤孔隙—裂隙空间上的流体压力(包括水 压和气压)，故又称为孔隙流体压力。多通过试井获取.
煤储层压力与煤层含气性密切相关，它与吸附性 （特别是临界解吸压力）之间的相对关系直接影响采气 过程中排水降压的难易程度。因此，煤储层压力的研究， 不仅对煤层含气性和开采地质条件的评价十分重要，同 时也可为完井工艺提供重要参数。
煤储层流体要受到三个方面力的作用，包括上覆岩 层静压力、好并与地下水连通。 孔隙流体所承受的压力为连通孔道中的静水柱压力，即
储层压力=静水压力。 2、封闭体系 若煤储层被不渗透地层所包围，由于储层流体被封闭而
不能自由流动。 储层孔隙流体压力与上覆岩层压力保持平衡，这时储层
煤层气(瓦斯)压力是指在煤田勘探钻孔或煤矿矿 井中测得的煤层孔隙中的气体压力。煤储层试井测的 储层压力是水压，二者的测试条件和测试方法明显不 同。
煤层气（瓦斯）压力梯度值的变化幅度很大， 介于1.2~13.4kPa/m之间，抚顺矿区的气压最低，天府 矿区的气压最高。气压高低与煤层含气饱和度、煤层 风化带的深度有关。
VL或Vm或a—最大吸附量； VL 、PL——朗格缪尔体积
和压力，PL等于1／b
2
42号煤样
2
1
0
0
0 2 4 6 8 10 12 p /MPa
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2、BET多分子层吸附模型
V—吸附量（m3/g）； P—平衡气体压力（MPa）； Vm—单分子层达到饱和的吸附量（m3/g）； P0—实验温度下吸附质的饱和蒸气压（MPa）； C—与吸附热和吸附质液化有关的系数。
y = 0.0114x - 1.4369 r= 0.8214
600 700 800 900 1000 1100 煤层埋深／m
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2、地应力
构造应力增加，有利于煤储层压力的保持，但往 往导致渗透率降低，并给煤储层的排水、降压以及煤层 气的解吸、运移、产出造成一定困难，在高地应力区尤 为如此。总体上来看，构造应力过高会对煤层气井的高 产带来消极影响，过低则不利于煤层气的富集。