第四章 煤储层储层压力与吸附性
煤储层评价
补偿方式
过度补偿：当沼泽水面上升速度小于植物遗体堆积加厚的 速度时。。 均衡补偿：当沼泽水面上升速度与植物遗体堆积加厚的速 度大体一致时。。
不足补偿：当沼泽水面上升速度大于植物遗体堆积加厚的速度时。。
（二）煤厚变化的控制因素
1、概念
煤储层厚度：煤层顶底板岩石之间的垂直距离
煤层总厚度
有益厚度
可采厚度
0.2-1.9 1.00
薄煤层 28.1051.62 40.04
简单 泥岩
粉砂岩 粉砂质泥 岩
泥岩 粉砂岩
15
0.3-6.17 3.21
中厚煤 层
简单 泥岩
含钙质泥 岩
泥岩
较 稳 定
四、煤储层厚度对煤层气井产能的影响
煤分布对产能的影响
1、目标煤层的层数
2、煤储层厚度及其稳定性 3、煤层结构
煤储层厚度对煤层气井产能的控制
厚煤层
煤层间 结 距 构
39.8953.83 47岩
稳 定 性 稳 定
较 稳 定
赋存特征
3 9
简单 泥岩
粉砂岩
粉砂质泥 岩
位于山西组下部 ，煤层稳定、厚 度大、全区可采 位于太原组三段 下部，较稳定， 大都可采煤层， 结构较简单 太原组一段上部 ，厚度较大，较 稳定可采煤层
不同煤类的产气量和吸附能力
煤类 褐煤 长焰煤 气煤 肥煤 焦煤 瘦煤 贫煤 无烟煤 产气量m3/t 38~68 138~168 182~212 199~230 240~270 257~287 295~330 346~422 吸附能力m3/t <8 8~9 9~11 11~14 18~20 14~18 20~24 24~36
热解时，侧链和桥键形成自由基，与H相遇时，形成以CH4 分子为主的气态烃分子。煤中可溶有机质的烷烃含量大大
煤储层理论临界解吸压力与实际排采对比研究
・
山 西 焦 煤 科 技
Ｓ ａ ｘ ｋ ｎ ａ ｃｅ ｅ ＆ Ｔｅ ｈ ｏ ｏ ｙ ｈ ｎ ｉＣｏ ｉ ｇ Ｃｏ ｌＳ ｉｎｃ ｃ ｎ ｌｇ
Ｎｏ ．１
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试验研究 ・
煤储层理论Ｉ界解吸压力与实际排采对 比研究 临
张永 生 ， 文 卿 ， 孙 高学 通
过排 水降低 压力 而达 到 采气 的 目的 ［ 。所 以在 生 产 １ ｊ
过程 中 ， 以临界解 吸 压 力作 为 参 照 ， 要 根据 它 确 定 排 采强度 指导 生产 ， 是直接 用理论 临界 解吸压 力指 导 但
实践时有 一 定 误 差 ， 因为 它 常 与 实 际 排 采 情 ７ 兕不一
一
朗格缪 尔 体积 ， ｔ Ｉ ／。 ｎ
的气体开始 解 吸时 的压 力 。理 论上 ， 当储 层压力 降低 到 临界解 吸压力 以下 时 ， 煤孔 隙 中吸附 的气体开 始解
吸， 向裂 隙方 向扩 散 ， 压力差 的作用 下 ， 裂 隙 向井 在 从 筒流 动 。 目前 ， 煤层 气 开 采 大 多是 基 于 这一 原 理 ， 通
图 ｌ 据 等 温 吸 附 曲线 计 算 的 临 界 解 吸压 力
致， 两者需 要进行 拟合 ， 使理论 更符 合实 际 ， 则可能 否 会 给生产带 来很 大问题 。
１ 解 吸压 力
１ １ 临 界 解 吸 压 力 ．
１ ２ 实 际产 气 压 力 ．
实 际产气 压力 是在煤 层气 排采 过程 中 ， 原始储 层 状 态下 吸附 着 的 甲烷 气 体 开 始 解 吸 时 的井 底 流 压 。 随着 排采 的进 行 ， 底 压力降 低到煤 层气 临界解 吸 当井 压力 以下 时 ， 体开 始 解 吸产 出 ， 口套 压从 零 开 始 气 井 有 了读 数 。此 时 ， 准 确 地计 算 气 井 的井 底 流压 ， 为 通
煤层气复习资料
煤层气地质学复习参考资料煤层气地质学复习参考资料1. 煤层气储层压力及分类指作用于煤孔隙—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。
可分为来自水的压力和来自气体的压力2. 渗透率的概念及相互关系渗透率是指煤层对气体的通过的能力。
3. 等温吸附曲线及朗格缪尔方程的意义等温吸附曲线是指在某一固定温度下，当吸附达到平衡时，吸附量（V）与游离气相压力（p）的曲线。
根据曲线可得随游离气相压力的增大，吸附量也在增大。
朗格缪尔方程的数学表达式为V=a·b·p/1+bp其中V指吸附量，p为平衡气体压力，a为吸附常数，反映吸附剂的最大吸附能力，与温度，压力无关，而取决与吸附剂的性质，b为压力常数，取决与吸附剂的性质。
朗格缪尔方程另一种表达形式为V=V L P/P L+P其中V L的意义与a相同。
而P L=1/b。
4. 煤层气资源量及储量煤层气资源量是指根据一定的地质和工程依据估算的赋予煤层中，当前可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数量。
煤层气储量是指矿井井田范围内煤层和岩层中所含有气体的总量。
5. 煤层气生成的阶段可分为3各阶段1原生生物气生成阶段2热成因气生成阶段（含热降解和热裂解作用），3次生生物气生成阶段6. 煤储层特征7. 煤层气藏的概念、划分煤层气藏是指在地层压力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。
可根据煤储层特征，构造形态，含气饱和度来进行分类。
8. 煤层气井气水产量曲线的变化其变化可分为3个阶段，1排水降压阶段，这一阶段若压力低于临界解析压力后继续排水，则气含饱和度将逐渐升高，渗透率下降，产气量增加2稳定阶段，这一阶段继续排水作业煤层产气两处于最佳解吸状态，产气量稳定3产气量下降阶段，随这煤内表面煤层气吸附量的减少尽管继续排水作业，但气和水产量都不断下降。
9. 煤中气体从煤层孔隙介质向井筒的流动煤层气开发的成功始自井低，一般井筒应钻至最低产层之下，以产生一个口袋，使得产出水在排出地面之前，在次口袋汇聚。
煤层气
煤层气煤层气（Coalbed Methane）储层参数，主要包括煤的等温吸附特性参数、煤层气含量、渗透率、储层压力、原地应力，以及有关煤岩煤质特征的镜质组反射率、显微组分、水分、灰分和挥发分等，相应的测试分析技术有：煤的高压等温吸附试验（容量法）、煤层气含量测定、煤层气试井和煤岩煤质分析等。
煤的高压容量法等温吸附实验，是煤层气资源可采性评价和指导煤层气井排采生产的关键技术参数，等温吸附数据测定准确性，直接关系到煤层气开发项目的成败和煤层气产业的发展。
许多研究表明，煤是具有巨大内表面积的多孔介质，象其它吸附剂如硅胶、活性碳一样，具有吸附气体的能力。
煤层气以物理吸附方式储存在煤中，主要证据有：甲烷的吸附热比气化热低2—3倍（Moffat ＆Weale，1955；Y ang ＆Saunders，1985），氮气和氢气的吸附也与甲烷一样，这表明煤对气体的吸附是无选择性的；大量试验也证明，煤对气体吸附是可逆的（Daines，1968；Maver 等，1990）。
结合国内外资料，推荐吸附样粒度为60—80目。
煤的平衡水分—当煤样在温度30℃、相对湿度96%条件下，煤中孔隙达到水分平衡时的含水量。
测试平衡水平的主要目的是：恢复储层条件下煤的含水情况，为煤的吸附实验做准备。
煤层气含量—指单位重量煤中所含的标准状态下（温度20℃、压力101.33kpa）气体的体积，单位是cm3/g或m3/t。
它是煤层气资源评价和开发过程中计算煤层气资源量和储量、预测煤层气井产量的重要煤储层参数之一。
煤层气含量的测定方法大体上可分为两类：直接法（解吸法）和间接法（包括等温吸附曲线法和单位体积密度测井法）。
在直接法中，保压取心解吸法是精确获得原地煤层气含量最好的方法。
直接法的基本原理煤心煤样的煤层气总量由三部分气体量构成：一是损失气（lost gas）,二是实测气（measured gas），三是残余气（residual gas）。
煤层气储层压力测试实验研究
产， 亦称煤层 甲烷或煤层瓦斯 。煤层储层压力是煤层气的重要参数之一 ， 是指煤层孔隙中的流体 （ 包括气 体和水 ） 压力 ； 而且直接控制着煤储层吸附气体 的含气量 （ 含气饱和度 ）煤层气开发过程直接影 响后期排 ， 采 作业 过程 ¨ 。煤层 储层 压力 对煤 层 气含 量 、 体 赋 存 状 态起 着 重 要 作用 。 同时 ， 层 压 力 也是 水 和 气 ｊ 气 储
头 相 比就更 加小 ， 以忽 略不 计 ， 所 因此总 能量 可 以表达 为
Ｈ ：Ｚ ＋
它 就是 表 示 煤 层 气 储 层 中流 体 一 个 点 的 总 能 量 ， 是 我们 通 常所 说 的势 能 ， 压 力 和 重 力 就 是 的结 果 。它 是 煤 层 气 储 层 流 体 流 动 的 驱 动 力 。 流体 在裂缝 中流动 遵 循 达西 定 律 ， 常 以压 力 形 通
率 、 断储 层 压力 的状 态 、 判 判断 流体 两 相界 面 、 断层 间 连 通 与 隔离 ， 判 以及 测 定 井 眼 总 深度 以下 的气 水 界
面等 。
由流体 力学 可 以知道 ， 煤层 气 储层 中除 了具 有 压 能 外 ， 具 有 位 能 ， 果 处 于运 动 状 态 的话 ， 具 有 还 如 还 动 能 。因此 任一 点 的单位 质量 的 流体所 具 有 的总能 量为
工集 团西安研究 院青年创新基 金资助 作者简介 ： 景兴鹏 （ ９２一 ） 男 ， １８ ， 陕西子洲人 ， 士研究生 ， 硕 主要从事煤层气资 源勘探及测试方 面的研究和安全技术方面的工作．
第 ５期
景 兴 鹏 ： 层 气储层 压 力测试 实验 研 究 煤
５５ ５
由于在 煤层 气储 层 中流动 的流 体 ， 在孔 隙通 道 中的流 速很 小 ， 量 级为 １ ¨ｍ ｓ而其 平方 项 与静 水 数 ０Ｉ ／ ，
煤层气地质
煤层气吸附量
• 华北石炭-二叠纪煤的
– 平均临界解吸压力为 1.98MPa ， – 平均理论采收率为 34.2%， – 吸附时间变化大，变化于 １ｈ到20ｄ之间。
• 我国各煤级的平均解 吸率为34.1％。
– 西北、东北中新生代平 均为21.5％、 – 华北石炭纪一二叠系煤 层甲烷解吸率平均为 32.6％， – 华南中二叠统平均为 40.8％。
• 中国主要成煤期在晚古生代和新生代，有五大 主要成煤期：石炭纪一二叠纪、晚二叠世、晚 三叠世、早中侏罗世、早白垩世。 • 按地理位置划分：华北地区主要为石炭纪一二 叠纪成煤期，东北地区主要为早白垩世和第三 纪成煤期，华南地区主要为晚二叠世，晚三叠 世成煤期，西北地区主要为早中侏罗世成煤期。 • 其中90％多的煤层气资源储存于石炭纪一二叠 纪和早中侏罗世形成的煤层中（即华北与西 北）。
• 山西沁水盆地煤层结构 完整，其吸附时间较长； • 安徽淮南煤田因煤层构 造形变，其吸附时间很 短。
第二章煤层气地质
1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 成煤年代 煤田沉积环境与沉积相 区域构造 煤岩分析：煤变质与煤级、煤阶、构造煤 煤层气水文地质 储层评价与成藏规律 总结
2.1 成煤年代
高
直接盖层厚，煤层气保 存条件好，含气量高。
河间湾沼泽相灰分低、煤层厚，盖层好， 含气量高；湖洼相灰分高、低含气；河边 高地相煤层薄、灰分高、盖层差，含气量 更低。
3、潮间沼泽相煤层厚，滞留泻湖湖洼相煤层薄
鄂尔多斯盆地东缘太原组主煤层也是 北厚南薄：主要受沉积相和时空控制， 由于海水向南退出，北部聚煤时间长 于南部，使潮汐三角洲平原（潮间） 沼泽相形成的煤层厚，而南部滞留泻 湖相多为草本湖洼相煤层薄。
2.4 煤岩分析
第四章 煤层气地质录井 测井 试井 及其工艺简介
目前国内外先进的测井方法有： 超声成像、多极子阵列声波成像、微电阻率扫描成像、 核磁共振成像、地球化学测井等方法。
煤层气测井
测井分类 II
形成相对独立的几门测井技术
¾石油天然气测井技术 ¾煤田测井技术
按应用 领域不 同划分
¾金属与非金属测井技术 ¾水文、工程与环境测井技术
(简称水工环测井技术或水工环测井)
为了获得准确的煤系地层信息测量结果，应该尽可能进行裸眼井测井。
据侯俊胜《国外地质勘探技术》，1998
煤层气测井
煤层气储层测井技术 储层信息类别 煤层识别 有效厚度 裸眼井测井方法 密度、自然伽马、井径、声 波时差、岩性-密度测井 高分辨率密度、煤层倾角测 井 套管井测井方法 脉冲或补偿中子 脉冲或补偿中子 高分辨率密度，密 度，补偿中子、自 然伽马， 另：采用水泥胶结 测井和声波变密度 测井检查煤层气井 固井质量等。 密度 生产井测井方法 密度、补偿中子测 井、脉冲中子测 井，自然伽马测井、 自然伽马能谱等。
煤层气录井 钻井液录井及简易水文观测 由于煤储层的独特吸附性，且煤层大多处于负压状态，决定了它容易受 外来液体(如钻井液、压裂液等)的伤害。一旦形成伤害，将严重影响煤 储层的渗透性和气井产气能力。为了保证钻井液不伤害或尽量少伤害煤 储层，必须对钻井液的使用和性能变化情况进行监测，按照一定的间距 测定并记录钻井液密度、粘度等的性能及槽面显示情况，对钻井中发生 的煤屑悬浮现象、涌漏水速度、性能等做详细的观察和记录。在钻遇煤 层后，煤屑在液面的悬浮性、地层的涌漏水现象可以作为判断煤层含气 性及煤储层压力大小的辅助依据。
岩芯录井作业流程
煤层气录井
岩心录井
岩、煤心要求及测试项目 取心钻进的岩、煤心采取质量要求应达到《煤层气钻井工程质量验收标 准》，确保岩、煤心收获率高，结构清楚，无烧、变现象，无污染，无混 入杂质。 提取煤心速度和至井口后装罐时间要符合要求。 煤心样主要测试项目
李亚男-煤储层孔隙特征及比表面积对煤吸附能力影响的研究
煤储层孔隙特征及比表面积对煤吸附能力影响的研究李亚男李贵中陈振宏中国石油勘探开发研究院廊坊分院廊坊065007煤是由植物遗体转变成的非均质性极强的有机岩石，受沉积环境、保存条件的影响，造成煤层气储层矿物成分、孔隙类型、大小、结构差异变化较大，研究表明煤中矿物含量及孔隙发育程度对煤储层的储气能力影响最为明显，进而影响煤层气的开发。
选取煤层气开发区代表性煤样，运用光学显微镜、扫描电镜进行实验测试，研究煤中矿物含量及孔隙发育情况；通过图像分析，表征不同组分煤岩孔隙结构特征和发育程度，为煤层气的勘探开发提供理论支持。
同时，还对研究区内的比表面积和吸附气含量的关系进行了探讨。
关键词：扫描电镜孔隙特征比表面积吸附特征Research on the Coal Reservoir Porosity Character and the Influence of Specific Surface Area on Coal Adsorption CapacityLi Yanan, Li Guizhong, Chen ZhenhongLangfang 065007Coal is heterogeneity organic rock transformed from the remains of plants, it affected by the depositional environment and preservation condition, Caused by the impact of coalbed methane reservoir’s mineral composition, pore type, pore size, and the difference of structu re. The research shows that mineral content in coal and pore abundance are the most obvious impact of the gas storage capacity of coal reservoir. And then it affects on coalbed methane development. Select the representative coal samples of the coalbed methane development zone, and use optical microscope, scanning electron microscope to experimental measurement in order to research on the mineral基金项目：国家科技重大专项项目“煤层气富集规律研究及有利区块预测评价”（编号：2011ZX05033）和中国石油天然气股份重大科技专项“煤层气资源潜力研究与甜点区评价”content in coal and pore development situation. By the analysis of the image, characterization of different compo nents of coal and rock’s pore structure feature and degree of development supported the CBM exploration and development theory. At the same time, some research was worked on the relation between the specific surface area and the adsorption content.Key Words:scanning electron microscope, porosity character, specific surface area, adsorption characteristics1、前言与常规的砂岩和碳酸盐岩相比，煤岩储层既是煤层气的源岩，又是其储集层，并且煤岩层还是由孔隙和裂隙组成的双重介质。