煤层气藏工程原理
简述煤层气的赋存及开采机理
简述煤层气的赋存及开采机理煤层气是一种以煤层作为富集和储存层的天然气资源。
它与石油和天然气一样，属于化石燃料的一种，具有高热值、清洁环保等特点，被广泛应用于工业、民用和交通等领域。
煤层气的赋存和开采机理涉及到地质学、煤学、岩石力学等多个学科，下面将从煤层气的赋存状态和开采过程两个方面进行简述。
一、煤层气的赋存状态煤层气主要以吸附气和游离气的形式存在于煤层中。
吸附气是指煤层中气体分子与煤质表面发生物理吸附作用形成的气体，它主要存在于孔隙中和煤质表面的微孔中。
游离气是指煤层中气体分子不与煤质发生吸附作用，直接存在于煤体的裂隙中。
煤层中的孔隙主要包括微孔、裂隙和堆积孔隙等，其中微孔是煤层气主要的储存空间。
煤层气的赋存状态与煤质、煤层厚度、地下温度和地下压力等因素密切相关。
二、煤层气的开采过程煤层气的开采过程主要包括勘探、开发、生产和利用四个阶段。
1. 勘探阶段勘探是确定煤层气资源储量和分布的阶段。
通过地质勘探、地球物理勘探和钻探等手段，获取煤层气地质储层参数和地下地质构造信息，以确定适宜的开采地点和开采方式。
2. 开发阶段开发是指利用各种开采技术将地下的煤层气资源转化为可利用的气体。
常见的开发技术包括水平井钻探、压裂和抽采等。
水平井钻探是将钻井技术与井筒完井技术相结合，钻设水平井以提高开采效率。
压裂是指通过注入高压液体将煤层裂缝扩展，以增大气体流动通道。
抽采是通过抽取地下水和降低地下压力，从而促使煤层气向井筒中流动。
3. 生产阶段生产是指煤层气从地下储层中抽采到地面，并进行处理、净化和输送的过程。
煤层气经过地面的分离、除水、脱硫和除尘等工艺处理后，可以供应给工业、民用和交通等领域使用。
4. 利用阶段利用是指将生产的煤层气应用于各个领域。
煤层气可以作为燃料供应给发电厂、工业企业和居民用户使用，也可以作为替代燃料用于交通运输。
煤层气的赋存及开采机理是一个复杂而系统的过程，涉及到多个学科的知识。
通过深入研究煤层气的赋存规律和开采技术，可以有效开发和利用煤层气资源，实现能源的可持续利用。
煤层气成藏机理分析
• 举例：新田井田煤岩监定结果：区内煤的 微观煤岩类型，均为微惰镜煤，煤的有机 总量占71.19-88.65%, 一般在81-88%之间。 镜质组占有机显微组分的80.61-87.82%, 平 均84.24%。煤岩有机显微组分含量中镜质 组含量高，煤层生气潜力大。
• 5、热动力条件好，有利于煤层气的大量生 成。煤岩热演化生气与温度条件密切相关。
三、煤层气保气条件
• 1、良好的封闭条件 • 2、构造运动 • 3、地下水动力条件
1、封闭条件
良好的封闭条件才能使煤层气得以保存，封闭层对 于煤层气藏的作用主要是维持吸附与解吸的平衡， 减少游离气的逸散和减弱交替地层水的影响。上覆 岩层是超致密层，具有良好的毛细封闭能力，气体 扩散运移速度是相当缓慢的。上覆岩层是渗透层， 排替压力很小，扩散运移快，气体则会向砂岩中运 移，再加之水动力的影响，煤中吸附气也会从基质 中解吸出来转移到渗透层中去。上覆岩层是具有生 气能力强的烃源岩，则会阻止煤层甲烷气向上逸散。 总之，盖层的质量越好，封闭能力越强，煤层气逸 散很慢；盖层差，失去毛细封闭能力，气体逸散速 度快。
2、构造运动
地壳的升降运动可以改变地层的温压条件， 打破煤层中原有的平衡条件，使吸附气与 游离气相互转化，从而影响煤层气的保存， 断裂运动会使地层发生断裂，断裂对于常 规天然气藏无疑会成为油气散失的通道， 岩浆活动及其它热运动也会改变煤层气的 平衡条件，从而影响煤层气的保存条件。
3、地下水动力条件
• 2 、地质沉积环境。国内外煤层气勘探与研 究表明在海陆交互沉积中形成的煤层生气 潜力大，有利于煤层气气藏的形成。 • 3 、煤层情况。 煤层气是伴随煤炭形成而 产生的一种清洁、高效的非常规天然气资 源。一般来说，煤层厚度大，分布稳定是 煤层气成藏的物质基础。
煤层气
一、名词解释1煤层气：是指煤层生成的气体经运移、扩散后的剩余量，包括煤层颗粒基质表面吸附气，割理、裂隙游离气。
2煤型气：是相对于油型气的概念，是煤成气和煤层气的总和。
3割理：是指煤层中近于垂直层面的天然裂隙。
4构造煤：是指煤层中分布的软弱分层，是煤层在构造应力作用下发生破碎或强烈的韧、塑性变形及流变迁移的产物。
5煤层气吸附平衡：当吸附和解吸两种作用速度相等（单位时间内被固体颗粒表面吸留的气体分子数等于离开表面的分子数）时，颗粒表面上的气体分子数目就维持在某一定量，称为吸附平衡。
6煤层气藏：是指在地层压力（水压和气压）作用下保有一定数量气体的同一含煤地层的煤岩体，具有独立的构造形态；是在煤层演化作用过程中形成的，在后期构造运动中未被完全破坏，呈层状产出。
7煤层气地质储量：是指在原始状态下，赋存于已发现的具有明确计算边界的煤层气藏中的煤层气总量。
8煤成气：是煤层和煤系中分散有机质在热演化过程中生成的气态烃，经运移到煤系中或煤系以外的储层中聚集的煤型气。
9瓦斯突出煤体：构造严重破坏并具有发生瓦斯突出的瓦斯能（即含有大量瓦斯）介质条件的煤体称为瓦斯突出煤体。
10坚固性系数：用于表示岩石抗冲击能力的大小或破坏时破碎功的大小。
11瓦斯放散初速度△P：是指煤在0.1MPa压力吸附瓦斯的条件下，向一固定体积的真空空间放散时，某一时间段内所散放的瓦斯量。
12原生结构煤：指煤原生构造未受构造变动，保留原生沉积结构和构造特征，每层原生层理完整、清晰，仅有少量内、外生裂隙发育，煤体呈块状的煤；原生结构煤的煤岩成分、结构、构造与内生裂隙清晰可辨。
13煤与瓦斯突出：采煤生产过程中，在一瞬间（几秒钟）采煤工作面或巷道某处突然被破坏，迅速放出大量瓦斯，同时抛出大量的煤、岩碎块和煤粉，这种现象称为煤与瓦斯突出。
14吸附等温线：按照气体解吸特性描述的煤的响应性曲线称为吸附等温线二填空题1煤层气形成阶段：原生生物气生成阶段、热降解气生成阶段、热裂解气生成阶段和次生生物气生成阶段。
简述煤层气的赋存及开采机理。
简述煤层气的赋存及开采机理。
煤层气是一种以天然气为主要组成成分的有机矿物质，位于煤层中，具有重要的经济价值。
煤层气的形成是由煤级经历了自然热熔、长期压实形成的，其中以煤炭质部分发生的化学转化形成的烃类物质为主。
煤层气的赋存机理主要有渗漏、储存和驻留三种。
渗漏机制是指地质构造形成的胸部面上出现的渗漏洞口，天然气可以从地底深处穿过凝聚层形成流体，也可以从悬崖壁、地层剪切面等再渗漏到胸部，从而被抽出煤层，形成较高的渗漏通道，以及不同煤层产气更多的原因。
储存机制是指瓦斯以气体相存在油层中，被油层作为贮容空间，保持油层的结构特征和气体的流动状态。
驻留机制是指瓦斯驻留在煤级的微孔内，在煤层中构成“贯通型”的天然气储量，并受变形、裂隙和煤层特征的影响而分布均匀。
煤层气的开采机理是指为了开发煤层气而采取的一系列石油勘
探开采、处理和利用技术手段。
开发煤层气的目的，是为了实现其规模经济价值，采取合理的勘探开发策略和技术，开拓煤层气藏的量、质和利用率，为石油燃料供应和国家经济发展作出重要贡献。
煤层气的开采机理主要有顶板封堵开采、高抽进封堵体系开采、抽洞堵塞开采和水果眼体系开采4种。
- 1 -。
煤层气井采气机理及压降漏斗
煤层气井采气机理及压降漏斗1. 煤层气井采气机理煤层气（Coalbed Methane，简称CBM）是一种天然气，主要存在于煤层中。
煤层气的产生是由于煤层中的有机质在地质历史过程中经过压力和温度的作用，将有机质分解成甲烷等气体。
煤层气的开采是将这些天然气从煤层中采集出来供应给市场。
煤层气井的采气机理主要涉及以下几个方面：1.1 煤层气的吸附和解吸过程煤层气是以吸附形式存在于煤层中的，即气体分子通过静电力和万有引力相互作用，附着在煤表面。
随着压力的增加，煤层气开始解吸，即气体分子从煤表面脱附出来。
1.2 渗流过程煤层气在煤层中的渗流过程主要是通过煤层中的孔隙和裂缝进行的。
煤层中的孔隙主要是由于煤中的胶结物质、粒间隙和微孔隙所形成。
当煤层气压力高于地层压力时，气体就会顺着渗透率较高的通道进行流动。
1.3 煤层气的产量衰减机理在采出一定量的煤层气后，煤层气井的产气速度会逐渐减小，甚至停产。
这是由于煤层中的渗透度减小，孔隙和裂缝被压实等因素造成的。
产气速度衰减的快慢与煤层的物性、渗流路径的连通性以及采气方式等因素有关。
2. 压降漏斗在煤层气井中的应用压降漏斗是一种常用于煤层气井的流体传输设备。
煤层气井中的压降漏斗主要用于以下几个方面：2.1 调节产气速度压降漏斗可以通过调节产气速度，控制煤层气从井中产出的速度。
产气速度过快可能导致煤层中的渗透率不足以支撑气体的流动，造成井壁的塌陷和井内压力的下降。
而产气速度过慢则会降低煤层气的采集效率。
压降漏斗可以通过调节流量来平衡产气速度和煤层渗透率之间的关系，有效地控制产气速度。
2.2 分离沉积物煤层气井中存在着一定量的沉积物，如煤粉和水分。
这些沉积物会对煤层气的采集造成一定的影响。
压降漏斗可以通过设计合理的结构，将沉积物从气流中分离出来，确保采集到的煤层气的纯度。
2.3 减小压力损失在煤层气井中，气体需要克服一定的阻力才能从地层中流出。
压降漏斗可以通过设计合理的结构和优化流体动力学，减小气体在流动过程中的压力损失。
中国煤层气富集成藏规律
中国煤层气富集成藏规律
中国煤层气富集成藏规律是指煤层气在地质环境下形成富集和保存的规律。
煤层气是一种天然气，在煤炭矿井中富集而成，是一种重要的能源资源。
煤层气的形成、富集和保存受到地质构造、煤层特性、气体来源和运移等因素的控制。
根据中国煤层气资源的分布特点，可以将中国的煤层气富集成藏规律分为以下几个方面：
一、地质构造控制法则：地质构造是煤层气形成、富集和保存的重要因素之一。
在中国煤层气资源的分布中，大部分都分布在古近系地层，随着地质历史的演化和构造变化，煤层气的富集和保存也受到了不同的控制。
比如，华北地区的煤层气主要富集在向阳坡和背风坡的下部，沿断裂带较为富集；而川西南地区的煤层气则主要分布在下凹区和向东倾斜的断块带内。
二、煤层特性控制法则：煤层物性是影响煤层气形成、富集和保存的重要因素之一，包括孔隙度、渗透率等。
不同类型的煤层气田，其物性特点亦不尽相同。
例如，北部地区的煤层气孔隙度较大、渗透性较强，而华南地区的煤层气则相对较为粘稠，导致开采难度较大。
三、气源和运移控制法则：煤层气的气源主要来自于煤层中的天然气、生物气等，在煤层中运移和富集后形成煤层气。
不同气源的煤层气，其成藏规律也有所不同。
例如，华北地区的煤层气以天然气为主，成藏主要受到气源控制；而四川盆地的煤层气以生物气为主，成藏主要受到热演化和构造运动的控制。
以上是中国煤层气富集成藏规律的一些基本介绍，其中的细节和相关数据还需要根据实际情况进行研究和分析。
煤层气开发地质学理论与方法
煤层气开发地质学理论与方法首先，煤层气的分布与形成机理是煤层气开发地质学的重要研究内容。
煤层气是在煤层埋藏过程中由有机质在高压高温条件下转化而成的天然气。
煤层气的分布受到煤层的厚度、埋深、含气量等因素的影响。
在煤层埋藏过程中，有机质在压力和温度作用下经历干酪根、初级、中级和成熟等不同阶段，形成煤层气。
煤层气的形成机理研究可以为煤层气的勘探和开发提供科学依据。
其次，煤层气的储集是煤层气开发地质学的核心问题之一、煤层气的储集形式主要有吸附储集和自由气储集两种。
吸附储集是指煤层气分子在煤矸石孔隙、裂隙和微孔等微观空间中吸附，形成紧密结合的状态；自由气储集是指煤层气分子在煤体孔隙中以自由状态存在。
煤层气的储集特征受到煤层的孔隙结构、孔隙度、构造变形等因素的影响。
通过对储集特征的研究可以确定煤层气的开发方式和有效开采方法。
此外，煤层气的运移规律也是煤层气开发地质学研究的重要方向之一、煤层气的运移受到多种因素的控制，包括煤层压力、渗透性、孔隙度、温度等。
煤层气的运移机理主要有扩散、脱附和解吸等过程。
研究煤层气的运移规律可以为煤层气开发提供指导，如确定煤层气开发的合理排采策略，优化井网布置等。
在煤层气开发地质学中，还需要开展煤层气资源量评价和勘探技术研究。
通过对煤层气资源量的评价，可以为资源开发提供基础数据。
勘探技术的研究则是为了提高煤层气的勘探效率和开发成功率。
目前，常用的勘探技术包括地球物理勘探、地质钻探和测井技术等。
总之，煤层气开发地质学是研究煤层气在地质中的分布、形成、储集、运移等规律的学科，其理论与方法的研究对于煤层气的勘探和开发具有重要意义。
通过对煤层气开发地质学的深入研究，可以为煤层气资源的高效开发和利用提供科学依据。
第五章煤层气成藏机理
煤层 露头线
500
断层
地下水水 位等值线
水动力边界
水动力封堵边界是最常见的煤层气藏边界。 水动力封堵的机理为：要使储层内保存一定量的煤层气，就必须具备一
定的储层压力，即地下水静水位面（对应于储层压力）具有一定的高程。 这一高程可通过经济边界对应的含气量和兰氏方程计算的储层压力换算。
水动力边界
沁南煤层气藏的东部和南 部为水动力封堵边界，对于15 号煤而言，最大吸附容量为 39.91～46.84 m3/t，平均为 43.37 m3/t；兰氏压力为 3.034～3.184MPa，平均为 3.109MPa。如果取最大吸附量 46.84 m3/t，兰氏压力 3.184MPa，以8 m3/t为经济边 界则对应的极限储层压力在 1.3MPa 左右，即地下水的水 位高差最低应为130 m 左右 z
如对沁南煤层气藏的作图分析（图5.4），图中甲烷组分含量随 煤层埋藏深度的增加而增加，甲烷组分含量大于80%对应的煤层埋深 为180 m，即可确定风氧化带的深度为180 m 左右。
风氧化带边界
CH4含量(%)
120
3号煤
9号煤
100
15号煤
如果以甲烷
80
浓度80%为
风氧化带底
60
界，沁南煤
40
层气藏风氧
5. 断层边界
断层边界可以分为封闭性断层边界和开放性断层边界两类
1)封闭性断层边界
断层封闭性原理可用下列公式定量表达：
pc
2r
cos
R
式中：R-相互连通的孔喉半径；r-烃水界面张力；-润湿角。
被封烃类压力是指烃柱的浮力：
p w hgh
式中：w-储层内水的密度；h-储层内烃的密度；g-重力加速度；h储层内烃柱的高度。 当pc>p时，断层的封闭性好，反之差。
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煤层气藏工程原理
煤层气藏工程主要是通过钻井、水力压裂等方式来提高煤层气的采收率，其原理包括以下几个方面：
1. 煤层气运移规律：煤层气处于煤层孔隙和吸附态之间，存在于煤层中的毛细管、微孔和微缝中。
在煤层中，煤层气的运移主要取决于渗透性、孔隙度和岩石物性等因素。
2. 压裂技术：通过利用高压液体将水或气等注入到煤层中，使煤层裂开，以增加渗透性，从而提高煤层气的采收率。
3. 孔隙压缩：煤层气被压缩在煤层中，当煤层被抽取时，煤层内部的压力会下降，这将导致煤层气从孔隙中释放出来。
4. 井筒参数控制：在钻井过程中，井筒的直径、壁面质量和物理性质等参数对煤层气的开采产生影响。
正确地控制井筒参数可以增加煤层气的产出。
总之，煤层气藏工程原理是通过改变煤层内部的渗透性、压力和孔隙度等因素，来提高煤层气的采收率。