煤层气储层特征
煤层气储层测井评价方法
煤层气测井评价方法第一章前言1.1研究的目的及意义煤层气形成于煤化作用的各个阶段；绝大部分煤层气以吸附态赋存于煤层之中；煤层的生气和储气能力都受煤变质作用程度的控制，这些特性决定了煤层气储层评价的一系列关键参数, 如煤层组分、镜质组反射率、煤层含气量等。
这些参数可用常规测井方法直接或间接获得，而且测井解释快速直观、分辨率高、费用低廉等特点，可弥补取心、试井及煤心分析这些方面的不足。
因此，煤层气储层测井评价技术的研究具有十分重要的意义和非常广阔的应用前景。
煤层气储层地球物理测井评价技术总体上可以分为煤层气储层定性识别技术、煤层气储层参数定量解释技术以及煤层气储层综合评价分析技术。
其中煤层气储层参数定量解释技术是其研究的核心。
目前利用测井方法可以确定的煤层气储层参数包括: a..煤层气储层的含气量(饱和度)、孔隙度(基质孔隙度和裂缝孔隙度)和渗透率(基质渗透率和裂缝渗透率)；b.煤岩工业分析参数——煤的挥发分、固定碳、灰分、水分和煤阶；c.煤层气的吸附/解吸特性参数；d.煤层厚度、深度、储层压力、温度和产能等。
由于我国煤层气勘探开发尚处于起步阶段，煤层气勘探程度普遍偏低。
煤岩的组成组分较为复杂，且各组分含量变化较大，被认为是最复杂的岩石，加之其基质孔隙．裂缝的双重孔隙系统，共同导致煤层具有很强的非均质性，这给测井解释带来了更大的多解性和不确定性。
我国煤层气资源分布图1.2国内外研究现状目前，我国尚没有专门针对煤层气储层评价的测井方法和仪器设备，基本还是使用常规油气藏测井技术。
常用的测井方法包括自然伽马、井径、井温、补偿密度、补偿中子、声波时差、深浅侧向以及微球形聚焦电阻率测井等。
与常规天然气储层相比，煤层气储层具有明显的测井响应特征，即低密度、低伽马、低俘获截面、高中子、高声波时差、高电阻率等。
其中，体积密度测井是识别煤层的首选测井方法。
对于关键井，还应加测伽马能谱、偶极子声波(或阵列声波)、微电阻率扫描成像测井等，从而可以更加准确地进行煤质、孔渗、地层机械性能分析。
煤层气储集层课件
(4) 煤体结构的影响
煤体结构的分类
糜棱煤与原生结构煤不同孔径孔的孔容也存在差异
在构造应力或其它力（如重力）的作用下煤体将发生变形，煤体原生结构将遭到破坏，同时也改变了煤的孔隙特征。总体上破坏程度越深，煤的孔隙度和比表面积增加越大。
2、Ro,max=1.3％∼2.5%，大孔的孔容和比表面积则呈现缓慢下降趋势，这可能是由于煤中植物组织残留孔仍然存在的结果。该阶段中孔、过渡孔和微孔的孔容与比表面积达到了极大值，说明该阶段大量的烃类生成，造成气孔的大量增加。 3、Ro,max>2.5%，各类孔隙的孔容和比表面积均呈现下降趋势。这是由于此阶段煤的生烃能力显著下降，新的气孔的生成微弱，而高温高压作用下进 一步的煤化作用引起的大规模缩聚作用导致各类孔隙的减少。
一、基质孔隙
基质孔隙为煤的基质块体单元中未被固态物质充填的空间，由孔隙和通道组成。一般将较大空间称为孔隙，其间连通的狭窄部分称为通道。
1. 基质孔隙的分类
(1) 成因分类
气孔
残留植物组织孔
次生孔隙
晶间孔
原生粒间孔
（2）孔径分类
气孔
气孔是指煤化作用过程中气体的生成与逸出留下的痕迹，是煤体在较高的温度、压力条件下，处于近塑性状态，由其自身形成的气体作用的结果
割理被次生显微组分充填，因后期应力的作用沿一侧被裂开，焦作古汉山山西组二1煤
割理内充填的次生显微组分形成的次生裂隙，焦作古汉山山西组二1煤。
经有机溶剂刻蚀后显示出割理被次生显微组分充填的特征，充填的割理与现存的方向、大小基本一致，焦作古汉山山西组二1煤组3号煤，SEM
煤层气储层特征研究分解
欠饱和的
饱和煤层（A）含有最大的气含量， 这在理论上是可能的，如由实验室确定 的等温吸附曲线所定义的。在开始脱水 和压力下降时，气生产立即开始。
欠饱和煤层（B）含有比煤层可能吸 附量要少的甲烷，由于先前发生过脱气事 件。为了使气产气甚至需要几年的时间进 行脱水和降压，而最终的储力
超压——煤层气井喷
三、储层的空隙压力与原地应力
2、煤层气瓦斯压力
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。煤储层试井测得储层压力是水压，二者的测试 条件和测试方法明显不同。煤储层压力是水压和气压的总和，在封闭 体系中，储层压力中水压等于气压；在开发体系中，储层压力等于水 压与气压之和。
同一煤样吸附不同气体：CO2>CH4>N2
CH4 CO2 N2
8
10
CH4 CO2 N2
8
10
四、煤储层的吸附性
2、煤层气吸附／解吸过程的差异与解吸作用类型划分
地质条件下的煤层气吸附过程与开采条件下的煤层气解吸过程的差异对比
煤层气物理吸附
煤层气物理解吸
作用过程
吸附偶于煤的热演化生烃、排烃 人为的排水-降压-解吸过程（是一 过程之中（是一种“自发过程”） 种“被动过程”）
一、煤层气的概念
1、煤层气
煤层气是以甲烷为主要成分的矿产，是在煤化作用过程中形成、储集 在煤层及其临近岩层中的非常规天然气。
2、煤层气储层
煤层作为煤层气的源岩和储层，具有2方面的特征：一是在压力作用 下具有容纳气体的能力； 二是具有允许气体流动的能力。
二、煤储层的渗透性
1、概念
储集层的渗透性是指在一定压力差下，允许流体通过其连通孔隙的 性质，也就是说，渗透性是指岩石传导流体的能力，渗透性优劣用渗透 率表示。
沁水盆地郑庄区块煤层气储层特征及储量计算方法
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第5章 煤层气藏形成条件及特征
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（2）水压向斜型煤层气富集区：一般为中小型盆 地，这类气藏位于盆地内构造向斜部位，是由于大气水 的渗流受阻形成异常高压，阻止气体向外扩散、渗流而 聚集成藏；
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（3）气压向斜型煤层气富集区：是指在盆地深部， 煤生成的气体的扩散速率小于聚集速率，形成气压单斜 气藏。具有埋深大、渗透率低的特点，是深盆气的一种。
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（2）中煤阶煤层气藏
多数为深成变质作用的结果，一般不存在二次 变质作用。
如山西河东煤田、美国的Piceance盆地、 SunJuan盆地。
此类煤层气藏以含气量较高、储层渗透性好为 特征。
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（3）低煤阶煤层气藏
低煤阶煤层气藏可区分为两类：
① 未成熟低煤阶煤层气藏
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（1）高煤阶煤层气藏
一般情况下高煤阶煤层气藏都存在二次变质作用。 先期发生了正常古地温下的深成变质作用和与之伴随 的第一次生烃；之后在区域岩浆热作用之下发生了第 二次变质作用，使得煤阶增高并发生第二次生烃。
此类煤层气藏以煤的吸附能力强、含气量高、渗 透性较差为特征，如山西沁水盆地东南部、宁夏二道 岭煤层气藏。
（2）赵庆波等（1996）根据构造和水动力提出了 四种煤层气藏类型：压力封闭气藏、承压封堵气藏、顶 板网络微渗滤水封堵气藏和构造圈闭气藏，该分类方案 侧重于水动力影响，对其精他选版控课件气ppt 地质因素考虑不周。15
（3）孙平等（2007）以压力为主线、结合边界类 型及煤层气藏自身的构造特征，提出了一套煤层气藏分 类方案：
孙平（2007）在借鉴国外煤层气成藏条件的基础上， 结合我国煤层气藏的研究，认为煤层气成藏条件包括： 含气性、吸附特征、煤阶储层物性、压力、封闭条件、 煤层空间展布等。
浅谈我国煤层气的基本储层特点与开发对策
浅谈我国煤层气的基本储层特点与开发对策摘要：全球埋深浅于2000米的煤层气资源约为240万亿立方米，是常规天然气探明储量的两倍多，世界主要产煤国都十分重视开发煤层气。
美国、英国、德国、俄罗斯等国煤层气的开发利用起步较早。
中国煤层气资源丰富，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。
了解我国煤层气的基本储层特点，有助于对煤层气的开发利用。
关键词：煤层气储层特点开发对策煤层气俗称瓦斯，是指与煤炭共伴生、赋存于煤层及围岩中、以甲烷为主要成分的混合气体，是一种新型的清洁能源和优质的化工原料。
煤层气的化学组成有烃类气体，例如甲烷及其同系物、非烃类气体，例如二氧化碳、氮气、氢气、一氧化碳、硫化氢以及稀有气体。
其中，甲烷、二氧化碳、氮气是煤层气的主要化学成分，尤其是甲烷的含量最高。
煤层气的热值是普通煤的2-5倍，与天然气的热值相当，1立方米的纯煤层气的热值相当于1.13千克的汽油，1.21千克标准煤。
可以与天然气混输混用，而且燃烧后很清洁，几乎不产生任何的废气，是上好的工业、化工、发电、居民生活燃料。
煤层气也可用作民用燃料、工业燃料、发电燃料、汽车燃料和重要的化工原料。
用途很广泛。
没标准立方煤层气大约相当于9.5度电、3立方米水煤气、1升的柴油、接近0.8千克的液化石油气，1.2升的汽油。
中国煤层气资源丰富，居世界第三。
每年在采煤的同时排放的煤层气在130亿立方米以上，合理抽放的量应可达到35亿立方米左右，除去现已利用部分，每年仍有30亿立方米左右的剩余量，加上地面钻井开采的煤层气50亿立方米，可利用的总量达80亿立方米，约折合标煤1000万吨。
如用于发电，每年可发电近300亿千瓦时。
在国际能源局势趋紧的情况下，作为一种优质高效清洁能源，煤层气的大规模开发利用前景诱人。
煤层气的开发利用还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，产生巨大的经济效益。
中国煤层气储层特征及开发技术探讨
作者简介:刘贻军,1968年生,博士;主要从事石油天然气、煤层气的地质研究和区域评价工作,以及煤层气储层特性和开发潜力研究;已公开发表论文十余篇。
地址:(100011)北京东城区安外大街甲88号。
电话:(010)64298881。
中国煤层气储层特征及开发技术探讨刘贻军 娄建青(中联煤层气有限责任公司) 刘贻军等.中国煤层气储层特征及开发技术探讨.天然气工业,2004;24(1):68～71 摘 要 中国煤层气储层具有独特性,由于成煤期后构造破坏强烈,构造煤发育,所以具有煤层气储层低含气饱和度、低渗透率以及低压力的“三低”特性;煤层气储层的原地应力比较大;目前的煤层气开发以中、高阶煤为主;中、高阶煤具有非常强烈的非均质性。
针对中国煤层气储层的基本特性,文章提出了煤层气的开发技术,主要包括“动中之静”概念在煤层气选区评价中的应用;研究了煤层气储层封盖条件,主要包括煤层气储层的区域盖层研究和地下水动力学研究;煤层气储层保护研究,主要是指在煤层气钻井和完井工程作业过程中对煤层气储层所造成的伤害进行预防并使伤害程度最小化;煤层气储层增产措施研究,指建立有效的原地应力释放区、井间干扰效果明显、提高储层的导流能力以及有效压差;加快煤层气解吸速率和提高解吸量的研究。
主题词 中国 煤成气 储集层特征 开发 技术 我国的煤层气研究始于80年代初,而煤层气地面钻井的勘探和开发始于90年代初,至2001年底已完成煤层气勘探和先导性开发试验井210余口,形成了十多个煤层气先导性开发试验井组,获得了探明地质储量。
目前,煤层气的研究〔1～10〕和勘探、开发非常活跃。
从目前煤层气勘探和开发的情况来看,尽管有些煤层气单井的日产气量峰值超过10000m 3,但是煤层气单井和先导性开发井网的稳定日产气量普遍低。
如何预测煤层气的高渗富集区,以及提高煤层气单井稳定日产气量和增大煤层气井网的井间干扰效果,这是我国目前煤层气开发的关键之所在。
煤层气储层特征分析与开发研究
煤层气储层特征分析与开发研究近年来，随着能源需求的增长和环境问题的日益突出，煤层气作为一种清洁、高效、可持续的新能源逐渐受到人们的重视。
煤层气储层作为煤层气开发的基础，其特征分析和开发研究具有重要意义。
一、煤层气储层特征分析1. 孔隙结构特征煤层气储层的孔隙结构特征决定了煤层气的产出能力和运移性能。
煤层中的孔隙可以分为微孔、介孔和宏孔三类，其中微孔是煤层气储层的主要孔隙类型。
煤层中的孔隙分布呈现出明显的层理性，不同层段的孔隙结构特征不同，这是影响不同层段煤层气开发效益的重要因素之一。
2. 孔隙连接特征孔隙连接特征是煤层气储层中孔隙之间的连通关系，对于煤层气的产出和开发具有至关重要的影响。
煤层中的孔隙系统是一个复杂的三维网络结构，煤层气的储存和运移受孔隙之间的连接方式影响很大。
当孔隙之间存在弱连通性或断裂带等现象时，煤层气的产出难度会增加。
3. 煤层气成因特征煤层气的形成过程主要与煤炭的生生物成因、气源和生成条件等因素有关。
煤层气储层中气组分的组成与气源的降解程度密切相关，早期生成的气成分主要是甲烷、乙烷等轻烃气，随着煤炭的进一步演化，气组分中重烃气和惰性气体占比逐渐增大，这对于煤层气的开发和利用带来了一定困难。
二、煤层气储层开发研究1. 气井井下工艺研究煤层气的开发主要是通过气井进行的，因此，气井井下工艺研究是煤层气开发的核心内容之一。
目前，国内外已经有许多研究者开展了气井井下流体动力学等相关研究，以优化气井的产出效率和稳定性。
2. 联合开采煤层气的联合开采可以将煤炭和煤层气的开发有效地整合起来，提高资源的综合利用率。
联合开采的主要方式有平行开采和交错开采两种。
平行开采是指煤炭和煤层气的共同开采，交错开采则是指煤层气的开采与煤炭的开采交替进行，这可以减少资源浪费，同时对采煤和煤层气开发的影响也有所缓解。
3. 技术创新随着煤层气开发的深入，已有开发技术的局限性也逐渐显现，而技术创新是解决这一问题的重要途径。
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中国煤的分类：
贫煤(meager coal) 贫瘦煤(meager lean coal)
§2.1 煤的化学组成、岩石学特征
二、煤的化学组成与煤岩煤质特征
煤层气开发 理论与技术
煤岩特征：
煤是一种有机岩，利用研究岩石的方法来研究煤的 学科称为煤岩学。换言之，煤岩即煤的有机岩石性 质和特征。
§2.1 煤的化学组成、岩石学特征
煤层气开发 理论与技术
二、煤的化学组成与煤岩煤质特征
宏观煤岩特征：
煤的结构
煤层气开发 理论与技术
§2.1 煤的化学组成、岩石学特征
二、煤的化学组成与煤岩煤质特征
煤的结构 规则部分
煤层气开发 理论与技术
§2.1 煤的化学组成、岩石学特征
二、煤的化学组成与煤岩煤质特征
煤的结构 不规则部分
煤层气开发 理论与技术
§2.1 煤的化学组成、岩石学特征
二、煤的化学组成与煤岩煤质特征
当泥炭形成后，由于沉积盆地的沉降，泥炭被埋藏于 深处，在温度、压力增高等物理、化学作用下，形成褐煤、 烟煤、无烟煤，称为煤化作用阶段。
对于腐泥来说，则经历了硬腐泥、腐泥褐煤、腐泥亚 烟煤、腐泥烟煤到腐泥无烟煤的媒化作用。
第一次煤化作用阶跃： 水分显著减少 边基侧链脱落生成油气 煤中微孔增多，比表面积增大 吸附性增强 孔隙空间被快速充填
独特的赋存状态：以吸附态为主 非常规储层：典型的自生自储、多重孔渗的有机储层 特有的产出机理：排水—降压—解吸－采气
§2.1 煤的化学组成、岩石学特征
一、成煤物质与聚煤作用
煤层气开发 理论与技术
成煤物质：由于聚煤条件的不同，沉积了不同的成煤物质，主要
包括高等植物、高等植物的稳定组分和浮游生物等。 由高等植物形成的煤为腐植煤，在沼泽环境中形成。 由高等植物的稳定组分（角质、树皮、孢子、树脂等）富集而形
物质基础：植物遗体； 气候条件：温暖潮湿； 古地理条件：常年积水洼地； 古构造条件：缓慢下沉。
§2.1 煤的化学组成、岩石学特征
一、成煤物质与聚煤作用 聚煤环境
煤层气开发 理论与技术
§2.1 煤的化学组成、岩石学特征
一、成煤物质与聚煤作用 聚煤环境 —— 沉积相分布
煤层气开发 理论与技术
河流相
沼泽相
一、成煤物质与聚煤作用
煤： 由高等植物、浮游生物经过复杂的物理化学作用形成固体可
燃矿产，包括有机和无机化合物，由于生物化学作用的不同 和地质化学因素的差异，使煤成为含有几十种煤岩显微组分 的复杂混合物。组成、结构非常复杂且不均一。
由于成煤物质和聚煤条件 的不同，煤分为：
☞ 腐植煤 ☞ 残植煤 ☞ 腐泥煤
2.1 煤的化学组成、岩石学特征 2.2 煤层特征描述及煤层气赋存状态 2.3 煤储层的孔隙与天然裂隙 2.4 煤储层的渗透性 2.5 煤储层的孔隙压力与原地应力 2.6 煤储层的吸附性、含气性 2.7 吸附饱和度与临界解吸压力 2.8 煤的煤阶概念及特点
§2.1 煤的化学组成、岩石学特征
煤层气开发 理论与技术
按宏观煤岩成分的组合及其 反映出来的平均光泽强度，可划 分为四种宏观煤岩类型，即：
光亮型煤 半亮型煤 半暗型煤 暗淡型煤
宏观煤岩成分是用肉眼 可以区分的煤的基本组 成单位，包括：
镜煤 亮煤 暗煤 丝炭。
§2.1 煤的化学组成、岩石学特征
煤层气开发 烟煤（anthracite)
《煤层气开发与开采》
第一章 绪论 第二章 煤层气储层特征 第三章 煤层气钻井技术与工程设计 第四章 煤层气工程管理与质量控制 第五章 煤层气测井 第六章 煤层气钻井 第七章 煤层气增产技术 第八章 煤层气排采控制理论与工艺技术 第九章 煤层气数值模拟
煤层气开发 理论与技术
煤层气储层特征
煤层气开发 理论与技术
煤层气生成－吸附性增强－煤层气储集
煤层气开发
第二次煤化作用阶跃：
理论与技术
热裂解气生成
湿润热、内在水分、环缩合度等极小
孔隙率、总孔容、微孔孔容、孔比表面
积等继续增大
生气作用和吸附性进一步增强
含气量增高主要依赖于有限新生孔容空间
第三次和第四次煤化作用阶跃： 甲基大量脱落 大分子结构有序化程度明显增强 孔隙率、孔容、孔比表面积、基本结
§2.1 煤的化学组成、岩石学特征
一、成煤物质与聚煤作用
煤层气开发 理论与技术
煤层：自然界中在特定环境由植物遗体转变而来沉积成层 的可燃矿产，由有机质和混入的矿物质所组成。
§2.1 煤的化学组成、岩石学特征
一、成煤物质与聚煤作用
煤层气开发 理论与技术
煤储层：鉴于煤层是煤层气的载体，煤层气界将煤层 称之为“煤储层”(即煤层气储层)，以示与 煤层、常规油气储层的概念区别。
煤的结构
煤层气开发 理论与技术
§2.1 煤的化学组成、岩石学特征
二、煤的化学组成与煤岩煤质特征
煤的结构
煤层气开发 理论与技术
§2.1 煤的化学组成、岩石学特征
二、煤的化学组成与煤岩煤质特征
煤层气开发 理论与技术
煤质特征：—— 通过工业分析指标来表征
煤的工业分析又叫煤的技术分析或实用分析。它包括 水分、灰分和挥发分产率以及固定碳四个项目，用作评价 煤质的基本依据。
冲积相
§2.1 煤的化学组成、岩石学特征
煤层气开发 理论与技术
一、成煤物质与聚煤作用
成煤作用：是原始成煤物质最终转化成煤的全部作用，它分 为泥炭化作用、煤化作用两个阶段。
§2.1 煤的化学组成、岩石学特征
煤层气开发 理论与技术
一、成煤物质与聚煤作用 成煤作用：
从成煤原始物质的堆积，经生物化学作用直到泥炭的 形成，称为泥炭化作用阶段；
成的为残植煤，在沼泽环境中形成。 由沼泽、泻湖中的藻类等浮游生物在还原环境下经过腐解形成的
煤称为腐泥煤。
§2.1 煤的化学组成、岩石学特征
煤层气开发 理论与技术
一、成煤物质与聚煤作用
聚煤作用：聚煤作用是古气候、古植物、古地理和古构造诸 因素综合作用由高等植物及浮游生物经过复杂物 理化学变化聚集成煤的过程。
构单元等达到极大 孔隙空间明显增大 吸附性极度增强
第四次煤化作用阶跃之后： 生气作用基本停止，气源消失 镜质组孔隙率、总孔容、微孔孔容、
孔比表面积等显著变少 内在水分从增大变为减小 吸附热开始急剧降低 吸附能力趋于消失
生成作用停止－吸附性消失－煤层气残留/逸散
§2.1 煤的化学组成、岩石学特征
二、煤的化学组成与煤岩煤质特征