第五章煤层气储集层
煤层气开发流程
煤层气开发流程煤层气是一种以煤炭为主要储集层的天然气资源，其开发利用对于实现能源结构调整、保障能源安全具有重要意义。
煤层气的开发流程主要包括以下几个步骤。
第一步：煤层气资源评价煤层气资源评价是煤层气开发的第一步，主要是通过采集和分析地质勘探数据，对煤层气资源进行全面的评估。
这包括煤层气的存在性、储量、产出能力等方面的评价，以确定煤层气的开发潜力。
第二步：井场建设与钻井在确定了煤层气的开发潜力后，需要进行井场建设和钻井作业。
井场建设主要包括选址、平整场地、建设井口等工作，而钻井作业则是通过钻机将钻头钻入地下，获取煤层气的样品和数据。
第三步：煤层气采集与测试煤层气采集与测试是煤层气开发的关键步骤，通过井口设备对煤层气进行采集，并进行实时监测和测试。
这些测试数据可以用于评估煤层气的产能、气体成分、渗透性等参数，为后续的生产决策提供依据。
第四步：井筒完善与增产措施在煤层气开发过程中，为了提高产量和增加煤层气的开采效果，需要进行井筒完善和增产措施。
井筒完善包括井壁固井、井下设备安装等工作，而增产措施则可以采取增压、增产化学品注入等手段，提高煤层气的产量。
第五步：煤层气的收集与处理煤层气的收集与处理是煤层气开发的最后一步，主要是通过管道将采集到的煤层气输送到处理站进行处理。
处理站会对煤层气进行除尘、脱硫、脱水等工艺处理，以提高煤层气的质量，使其符合使用要求。
第六步：煤层气的利用与销售经过处理后的煤层气可以用于供暖、发电、工业燃料等领域。
煤层气的利用与销售是煤层气开发的最终目标，通过建设燃气管网，将煤层气输送到用户，满足能源需求，实现经济效益。
总结：煤层气开发流程主要包括煤层气资源评价、井场建设与钻井、煤层气采集与测试、井筒完善与增产措施、煤层气的收集与处理以及煤层气的利用与销售。
每个步骤都是煤层气开发的重要环节，需要科学规划和精细操作，以确保煤层气的高效开发利用。
煤层气资源的开发对于推动清洁能源的发展、实现可持续发展具有重要意义。
第五章地下储层研究
第五章地下储层研究(Chapter5 reservoir description)学时：16 学时，讲授10学时，实验4学时，练习2学时基本内容：①储层研究的目的、意义、主要内容②储层格架（沉积相研究），包括沉积相研究依据、流程、岩心观察及微相分析、测相分析、平面相编制方法等③储层非均质性研究，包括非均质性概念、分类、表征方法和内容④储层裂缝研究，裂缝识别方法、表征内容⑤储层敏感性研究，敏感性性的概念、含义、水敏、速敏、酸敏、盐敏、碱敏、对开发影响、测量⑥储层评价，评价目的、意义、方法流程⑦储层地质模型，概念、分类、建模方法、建模流程教学重点：沉积相研究、储层非均质性研究。
教学目标：通过本章学习，把握储层研究的主要内容，掌握油气储层研究基本方法教学内容提要：第一节储层沉积相研究（本章重点）一、概述1 沉积相⑴概念地貌单元：沉积环境：沉积相：指沉积环境及在该环境下形成的沉积岩（物）特征的综合。
相模式：相模式是指对某一类或某一沉积相组合的全面概括。
目前较为典型的相模式有冲积扇、辫状河、曲流河、三角洲、扇三角洲、滨岸沉积、风暴沉积、近岸水下扇、湖底扇等。
⑵原理两个基本原理，Walther相序、沉积过程与沉积响应原理Walther相序：只有哪些没有间断的、现在能看到的相互相邻的相和相区，才能在垂向上叠加在一起。
2 沉积相研究的意义砂体分布储层物性储层非均质性3 地下沉积相研究的特点资料种类：区域地质资料、地震资料、录井资料、测井资料、露头资料、其它资料工作特点：（1）区域地质资料类型：研究报告、背景图件解决问题：构造背景、物源、大致相带、相类型（2）地震资料类型：地震剖面、地震数据体、地震地层解释结果解决问题：地层格架、沉积体系、储层分析、非均质性表征（3）录井资料类型：岩心、岩屑、岩心录井综合柱状图、岩屑录井综合图解决问题：沉积体系、沉积微相（4）测井资料类型：测井组合图、数字化测井数据文件解决问题：相类型、相分布（5）露头（现代沉积）（6）其它资料（分析化验）古生物、地球化学、水介质、粒度、分选二、沉积相研究的资料基础1 直接资料：岩心、岩屑录井、井壁录井、分析化验资料2 间接资料：测井资料、地震资料、动态资料三、沉积相研究的流程及关键技术（本节重点）1 研究流程2 关键技术⑴岩心观察及单井相分析技术①岩心观察观察内容：岩相、岩序、观察方法：岩性标志、古生物标志、地球化学标志观察流程：岩性标志、古生物标志、地球化学标志②单井相分析：岩心观察与描述、照相垂向相序列（沉积层序）分析适应的相模式对比其它资料验证单井相剖面相模式总结编制单井综合柱状图⑵测井相分析技术测井相：是指具有一定特征的曲线段或曲线组合，包括测井曲线的形态、顶底接触关系、包络线形态、齿化程度及组合特征等，反映特定的岩石组合、岩石序列和沉积环境。
第五章煤与含煤岩系第三节
第五章 煤与含煤岩系
第三节 含煤岩系和煤田
（四)煤层的顶板、底板
1．顶板
(3)基本顶：又称“老顶”。位
于直接顶之上。岩性多为砂岩或石 灰岩，一般厚度较大，强度也大。 基本顶一般采煤后长时期内不易自 行垮塌，只发生缓慢下沉。
第五章 煤与含煤岩系
第三节 含煤岩系和煤田
（四)煤层的顶板、底板
2．底板 底板指位于煤层下方一定距离的
岩层。其岩性多为粉砂岩或砂岩， 厚度较大。
第五章 煤与含煤岩系
第三节 含煤岩系和煤田
（五) 煤系地层的标志层
煤系中常有一些岩层，其岩性比较特殊，容易识 别，层位稳定或分布规律明显，它们与煤层或某些地 质界线间距比较固定，这样的岩层可以用作寻找或对 比煤层的标志层。如华北石炭二叠纪煤系中常以石灰 岩层作为标志。其它作为标志的还有砾岩、成分或颜 色特殊的砂岩、铝土岩等。
于海侵海退使得海相和陆相地层交互出现。
煤系特点：分布广、横向上岩性、岩相变化不大，煤
层层位比较稳定。碎屑沉积物成分单一、分选好、磨圆 度好。煤层厚度不大，但煤层数目较多。标志层石灰岩
层数也较多。煤层含硫量高。
第五章 煤与含煤岩系
第三节 含煤岩系和煤田
第五章 煤与含煤岩系
第三节 含煤岩系和煤田
2、内陆型含煤岩系 也叫陆相含煤岩系，形成离海比较远的
蒙） 聚煤期：晚侏罗，早白垩 分区：大兴安岭西侧、松 辽盆地及阴山构造带以北， 内蒙东、黑龙江、吉林、辽 宁 资源量占全国8%左右。
三个主要聚煤期形成五大聚煤区
第五章 煤与含煤岩系
第三节 含煤岩系和煤田
六、中国的聚煤区
（2）西北聚煤区 聚煤期：早、中侏罗世； 石炭纪 分布：贺兰山-六盘山一 线以西，昆仑山-秦岭一 线以北，新疆、甘肃、青 海、宁夏、内蒙西部。 资源量占全国的33%。
煤层气储量
（2）《煤层气资源/储量规范》 规定夹矸的起扣厚度为0.05m-0.10m。 目前测井解释精度难以达到。综合考虑，起扣厚度下限定为0.2m。
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煤层有效厚度
储量计算参数
面积权衡法 适用于井网不均匀的评价钻探区。 （1）等值线面积权衡法 以直线内插法编制的有效厚度等值图为基础，将井与井之间煤层厚度视为 线形变化，即煤层厚度呈楔形变化。
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储量计算参数
煤层有效厚度
夹矸扣除标准
（1）煤田勘探中 可采煤厚＞0.7m时，夹矸＜0.05m，不需要剔除。 0.05m＜夹矸＜0.70m时，必须剔除夹矸。 夹矸≥0.70m时，夹矸上下煤层单独计算有效厚度 结论：煤田勘探中有效厚度的确定精度高，可直接用于储量计算。
4
基本概念
煤层气资源量——是指根据一定的地质和工程依据估算的赋 存于煤层中，当前可开采或未来可能开采的，具有现实经济 意义和潜在经济意义的煤层气数量。 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。
5
基本概念
煤 层 气 资 源 储 量 分 类 与 分 级
Gi=A× h× D× C
Gr=Gi × Rf
Gr --- 煤层气可采储量，m3 Rf --- 采收率，%
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储量计算方法
数值模拟法
（1）煤层气模拟软件：Comet-II、COALGAS、ECLIPSE、CMG等。 （2）技术步骤： 模型建立；敏感性分析；历史拟合；累积产气量预测曲线。 （3）对储层参数和生产数据进行拟合匹配，获得气井预测产量。 （4）求取采收率，计算可采储量。
煤层气资源／储量规范
DZ 中华人民共和国地质矿产行业标准DZ／T 0216—2002煤层气资源／储量规范Specifications for coalbed methane resources／reserves2002-12-17发布 2003-03-01实施中华人民共和国国土资源部发布目次1 范围2 规范性引用文件3 总则4 定义4.1 煤层气4.2 煤层气资源4.3 煤层气勘查4.4 煤层气开发5 煤层气资源／储量的分类与分级5.1 分类分级原则5.2 分类5.3 分级5.4 煤层气资源／储量分类、分级体系6 煤层气资源／储量计算6.1 储量起算条件和计算单元6.2 储量计算方法7 煤层气资源／储量计算参数的选用和取值7.1 体积法参数确定7.2 数值模拟法和产量递减法参数的确定7.3 储量计算参数取值8 煤层气储量评价8.1 地质综合评价8.2 经济评价8.3 储量报告附录A（规范性附录）煤层气储量计算参数名称、符号、单位及取值有效位数的规定附录B（规范性附录）煤层气探明地质储量计算关于储层的基本井（孔）控要求附录C（资料性附录）煤层气探明储量报告的编写要求C.1 报告正文C.2 报告附图表C.3 报告附件前言煤层气是重要的洁净新能源，制定一个适合我国国情并与国际（油气）准则相衔接的煤层气储量计算、评价和管理规范，可以促进煤层气资源的合理利用。
由于目前没有通用的储量分类标准和计算方法，为规范我国煤层气资源／储量分类和计算，并促进国际交流，根据GBn／T 270—88《天然气储量规范》、GB／T17766—1999《固体矿产资源／储量分类》，并参考了美国石油工程师学会（SPE）和世界石油大会（WPC）、联合国经济和社会委员会以及美国证券交易管理委员会（SEC）等颁布的有关储量分类标准，制定本标准。
本标准自实施之日起，凡报批的煤层气储量报告，均应符合本标准的规定。
本标准的附录A、附录B是规范性附录。
本标准的附录C是资料性附录。
5第五章 储层成岩作用PPT课件
孔
②阴极发光鉴定－研究矿物世代关系，识别自生隙的矿物，判别
识
其成因和来源等。
别
标
志
(
据 吕 正 谋
)
26
③扫描电镜及能谱测量 a．粘土矿物及产状，结晶程度， 转化情况； b．自生矿物发育状况等等； c． 应用能谱测量对矿物进行元 素定量分析。
④ 包裹体测量－选部分石英加大边或碳酸盐胶结物做包 裹体测量，包括均一化温度、压力、盐度、密度、PH、Eh 及烃类性质等。
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借助于偏光显微镜和扫描电镜观察，可以将石英 加大边划分为四个级别∶
I 级加大 少量石英具窄的加大边或自形晶面 II 级加大 大部分石英和部分长石具次生加大，
自形晶面发育，有时可见石英小晶体
III级加大 几乎所有石英和长石具次生加大，且 加大边较宽，多呈镶嵌状
IV 级加大 颗粒之间具缝合接触，自形晶面基本 消失
● 主要目的 揭示储集层的成岩作用类型和特征、成岩强
度、成岩序列、成岩阶段等,了解岩石孔隙及孔隙 结构的变化，通过成岩史了解孔隙演化史。 ● 研究方法
偏光显微镜、阴极发光显微镜、扫描电子显 微镜、X衍射、稳定同位素、电子探针、包裹体等。
3
碎屑岩储层成岩作用研究
4
一、 碎屑岩的主要成岩作用类型
1. 机械压实作用 2. 化学压实作用 3. 胶结作用 4. 交代作用 5. 溶解作用 6. 自生矿物的形成
在不同的成岩阶段，由于成岩作用对孔隙演化的影响 不同，会出现不同的孔隙发育带。
成岩阶段
早成岩
成岩期
A
B
接触类型
点状
原生孔 孔隙类型 发育
原生孔 及少量 次生孔
A 点线状 次生孔 发育
第五章+煤层和油气藏的形成和变化1 (1)
湿地扇或湿扇 旱地扇或干扇
裂谷带 构造
走滑断裂
断陷盆地 拉分盆地
1、湿地扇沉积特征
扇顶近源相
亚 相
扇中中段相
特
扇尾远端相
征
辫 水道浅
状 常见冲刷现象 河 水道呈辐射状分布
粒度 分选性 层理 泥石流、水流搬运 垂向结构
(a) 冲积扇表面相分布；(b) 上凸的扇体横剖面；(c)上凹的扇体纵剖面；
1-泥石流舌状体；2-筛状沉积；3-天然堤沉积；4-河道沉积；5-泛滥和旧河道沉 积
体
系 分
6—湖泊相
布
图
7—剥蚀区
四、湖泊沉积体系
（一）特征
1、湖泊的碎屑沉积速度比海盆要快 2、湖水波浪的影响范围要小 3、湖泊对气候因素的影响反应较快
中
（1）岩性
上
（2）粒度概率曲线
游
（3）沉积构造
（4）C-M图（帕塞加图）
（5）生物化石
（6）地球化学
下
（7）地球物理特征
游
（8）横向、垂向变化
楔状层理
2、网结河的沉积特征
河道在平面上交织成网状，河道十分稳定，河 道间发育河心岛或植被岛的河流。
河道坡度小，弯度多变，导致频繁的溢岸洪泛。 湿地环境占60~90%，河道环境分布局限。
河道相 与河道沉积有关的相 决口扇相
天然堤相 湖泊相 与湿地有关的相 沼泽相 泥炭沼泽相
1-浅湖 2-湿地 3-扇三
角洲 4-冲积沉积 5-河道相 6-辫状河
阜新盆地海州组网结河沉积体系古环境图
思考题：
① 曲流河与网结河的河道砂岩的沉积特征？ ② 冲积扇、顺直河、辫状河、曲流河可能
的平面配置关系？
（二）沉积体系概述
河南理工大学煤层气地质学
《煤层气地质学》第1章煤层气成因1. 煤层气成因：（一）生物成因气：生物成因煤层气是指在微生物作用下，有机质（泥炭、煤等）部分转化为煤层气的过程。
按形成阶段可划分为原始生物成因气和次生生物成因气。
（二）热成因气：在温度、压力作用下发生一系列物理、化学变化的同时，也生成大量的气态和液态物质。
演化过程中形成的烃类以甲烷为主。
1. 原生热成因气2.次生热成因气。
（三）混合成因气：（1）原地混合，即原地形成的热成因气和原地形成的次生生物气相混合，不发生运移，一般出现在浅部。
（2）异地混合气，热成因气和次生生物气发生了运移，在地下水滞留区聚集、混合。
（四）无机成因气2. 煤层气成因判别：（一）有机成因气的判别-Whiticar 图示法。
二）无机成因气的判别：有烃类气体的成分、烷烃碳同位素系列、与烃类气体伴生的非烃类气体、稀有气体的含量与同位素，以及地质背景综合分析3.煤层气的地球化学特征：同位素分布，镜质组反射率。
第2章煤层气储层孔、裂隙特征1. 煤中孔隙的研究方法：(1) 形貌观测：光学显微镜、电子显微镜下（TEM和SEM）和原子力显微镜下。
2）压汞法研究孔隙结构：是测定部分中孔和大孔孔径分布的方法。
（3）低温氮吸附法：氮吸附法就是将定量的煤样置于液氮温度下的氮气流中，待煤样吸附的氮气达到平衡后，测定其吸附量，计算出煤样的比表面积。
2. 割理（内生裂隙）和外生裂隙的区别割理的力学性质以张性为主外生裂隙可以是张性、剪性及张剪性等。
外生裂隙不受煤岩类型的限制。
割理在纵向上或横向上都不穿过不同的煤岩类型或界线，一般发育在镜煤和亮煤条带中，遇暗煤条带或丝质终止。
割理面垂直或近似垂直于层理面。
外生裂隙面可以与层理面以任何角度相交。
割理面上无擦痕，一般比较平整。
裂隙面上有擦痕、阶步、反阶步。
割理中充填方解石、褐铁矿及粘土，极少有碎煤粒。
外生裂隙中除了方解石、褐铁矿、粘土外，还有碎煤粒。
割理外生裂隙3.割理的成因：割理一般呈相互垂直的两组出现，且与煤层层面垂直或高角度相交。