煤层甲烷气储量评估的多种技术

煤层内气体生产机理与常规气藏有着明显的差异，因此人们把煤层气看着一种非常规的气体资源。本文叙述了甲烷气在煤层中的储存、释放和流动，气体解吸机理受含水层静水压力的控制。应用本文给出的吸附／解吸等温线可得出每吨煤中含气量与煤层中地下压力的关系。解吸释放的气体通过煤层扩散，扩散作用受斐克定律所控制，最后根据达西定律扩散到煤裂隙内，并与水一起流动。煤层的厚度、解吸等温线、解吸压力、储层静力压力、固有渗透率     

应用G^E模型对比和预测液相混合物在固体表面的吸附

描述液体混合物在固体表面吸附的新GE模型与传统的吸附平衡模型相比,该模型的吸附相是一种吸附质和吸附剂的混合物,并且吸附剂是一种附加成分.通过向吸附质-固体-溶液中引入吉布斯过剩能GE,这种吸附自由能与所有组分各自的活动系数相关联.这个概念以下简称为ASST(吸附质-固体-溶液理论),从而使得吸附平衡和热性能的热力学描述更具一致性.评估中应用威尔逊模型计算吉布斯过剩自由能GE.初步结果显示,用ASST去比较不同类型的表面过剩等温线和预测它们的温度关系曲线有很好的效果.此外, 如果描述吸附剂和各相流体相关性的参数已经通过不同表面过剩等温线进行了估算,那么该理论可以预测二元液态混合物的表面过剩等温线.     

煤层含气量和等温吸附模型

煤层含气量和等温吸附曲线主要用于描述煤层含气特征、预测产气能力．煤层含气量和等温吸附曲线受煤层埋深、煤质、煤阶等多种地质因素的影响。本文结合柳林试验区阐述煤层含气量和吸附模型的建立，并作了影响因素分析。     

气体混合物吸附平衡模型与检验

混合气体吸附不仅与温度、压力有关。而且随气体组成而变化、存在所谓竞争吸附现象。 混合气体吸附模型就是应用纯组分或双组分气体吸附等温线,可计算在给定温度和压力下混合气体中每- 组分的平衡吸附量。应用空穴溶液气体吸附FHVSM模型建立了吸附相与自由气相之间的两相相平衡计算模型.针对二个二元气体混合物吸附平衡例子.在完成其纯组分吸附等温线的参数回归计算之后。完成了气体混合物吸附平衡模拟计算。研究结果表明。空穴溶液气体吸附FHVSM模型能用于描述气体混合物吸附平衡。不仅能用于烃类气体混合物吸附平衡模拟计算.而且能用于非烃类气体混合物吸附平衡模拟计算。     

低渗透储层气藏烃类气体吸附等温线计算模型的建立及其应用

储层特别是低渗透储集层是多孔介质,对烃类气体的吸附量很大,而很大的吸附量对气田及凝析气田的开发动态有一定影响。认为:真正的低渗透储集层是由细小的颗粒构成,有许许多多的毛细孔隙,储层介质具有巨大的内比表面积,由于气体分子是紧挨着储集层孔隙表面的,故在气田开发中吸附量的计算至关重要;要计算吸附量,首先要测定吸附等温线,但由于气藏的孔隙细,组分多,吸附等温线十分复杂,测定十分困难,所以,建立烃类气体在气藏中的吸附等温线计算模型十分必要。在严格的表面化工热力学的基础上,建立了吸附等温线的计算模型,并对实例凝析气藏的吸附等温线进行了计算,获得了满意的结果。     

气体混合物吸附平衡模型与检验

混合气体吸附不仅与温度、压力有关。而且随气体组成而变化、存在所谓竞争吸附现象。 混合气体吸附模型就是应用纯组分或双组分气体吸附等温线,可计算在给定温度和压力下混合气体中每- 组分的平衡吸附量。应用空穴溶液气体吸附FHVSM模型建立了吸附相与自由气相之间的两相相平衡计算模型.针对二个二元气体混合物吸附平衡例子.在完成其纯组分吸附等温线的参数回归计算之后。完成了气体混合物吸附平衡模拟计算。研究结果表明。空穴溶液气体吸附FHVSM模型能用于描述气体混合物吸附平衡。不仅能用于烃类气体混合物吸附平衡模拟计算.而且能用于非烃类气体混合物吸附平衡模拟计算。     

煤层含气量和等温吸附模型

煤层含气量和等温吸附曲线主要用于描述煤层含气特征，预测产气能力，煤层含气量和等温吸附曲线受煤层埋深。煤质、煤阶等多种地质因素的影响。本文结合柳林试验区阐述煤层含气量和吸附模型的建立，并作了影响因素分析。     

煤层气测井解释与运用

以常规油气探井的测井资料为基础，结合煤储层特征分析，得出煤层具有“三高、三低”的测井响应特征，建立了煤层测井响应与工业分析的相关关系，探讨了应用测井信息预测煤层展布、解释工业分析、计算煤层含气量、产量等方法。为深入研究和认识吐哈盆地煤层气提供依据。     

甲烷在煤岩上的吸附研究

煤岩吸附（解吸）气体的类型主要属于物理吸附（解吸）,通常情况下,可采用Langmuir理论模型计算和评价煤层岩石的吸附（解吸）能力,本文研究煤岩吸附（解吸）甲烷就采用Langmuir理论模型,但这种方法评价煤层的含气量存在一定的缺陷,这是因为Langmuir方程基于恒温,只考虑压力变化对煤岩吸附（解吸）的影响。然而,研究深层煤层的天然气,这些煤层会处于高压和高温的环境中,在这种条件下,煤层的吸附能力不仅取决于煤层压力,还取决于地底煤层的温度。根据实验研究表明,平衡压力的增大对于煤岩吸附气体具有促进作用,而温度的升高会增加气体分子的热运动,使煤岩难以吸附气体,但利于煤岩解吸气体。     

毛细凝聚和吸附-脱附回路的物理化学解释

在测定多孔介质的吸附等温线时,常出现脱附滞后现象,即在同一压力下,吸附等温线与脱附等温线不相重合,脱附曲线高于吸附曲线,形成所谓“吸附-脱附回路”。从物理化学中亚稳状态的基本理论出发,得到平面液体的饱和蒸气压与微小液滴的饱和蒸气压之间的关系—开尔文（Kelvin)方程,利用该方程解释了毛细凝聚现象,论证了产生吸附-脱附回路现象的原因,分析了在多孔介质中毛细管压力对油气体系相平衡的影响。     

不同煤级煤对二元混合气体的吸附研究

通过长焰煤、焦煤和无烟煤对CH₄,N₂,CO₂单组分和6种不同配比浓度(80%CH₄+20%CO₂,50%CH₄+50%CO₂,20%CH₄+80%CO₂,80%CH₄+20%N₂,50%CH₄+50%N₂和20%CH₄+80%N₂)二元混合气的等温吸附实验研究,探讨了3种不同煤级煤对单组分气体和不同配比二元混合气体的吸附特征。结合煤层气勘探试验井的实测气含量、储层压力等资料,对纯甲烷气体和二元混合气体等温吸附实验结果进行了实例分析,解释了实际生产中出现的含气饱和度出现过饱和达110%的异常现象,认为根据不同地区、不同组分的煤层气,配制与其相同的混合气来进行吸附实验,才能提供更接近实际情况的吸附参数和吸附等温曲线。      

利用测井资料评价煤层煤质及含气量的方法研究 ——以和顺地区为例

确定煤层煤质和含气量是煤层气储层测井评价的重要内容。根据沁水盆地和顺地区的煤心实验数据,提取敏感的测井响应,用回归分析方法,分别得到利用自然伽马测井值计算煤工业组分的计算方法和利用声波时差和密度组合参数来计算含气量的计算方法,并指出了该方法在和顺地区的有效性及局限性。     

储层条件下煤吸附甲烷能力预测

煤的吸附能力受煤的性质（煤阶、煤岩组分、煤体变形）和环境条件（温度、压力）的控制。探讨储层温度、压力下的煤吸附能力是含气量预测的前提和基础。根据Polanyi的吸附势理论，结合实测等温吸附数据，首先绘制了煤吸附甲烷的吸附势特性曲线，然后建立反映吸附量、温度和压力三者之间关系的数学模型。此模型可在已知某一温度下的吸附等温线时，计算任一温度、压力下煤的吸附能力，也就是储层条件下的理论最大含气量。该模型的建立使得定量评价地质历史时期煤层气的聚集与散失成为可能，并且在沁水盆地东南部得到了成功应用     

注气驱替煤层气数值模拟研究

注气增产法是一种新兴的提高甲烷抽放率和单井产量的增产技术，其原理是注入的气体与甲烷竞争吸附和降低甲烷有效分压，使甲烷解吸。其优点是保证煤层的能量，有利于甲烷产出，可大幅度提高煤层气的产量和采收率，延长煤层气田的开采期，提高经济效益，加速成本回收。通过研究注气增产法的机理。考虑了气组分和流体组分出现和消失的可能性，建立了注气驱替煤层气的完整的三维拟稳态非平衡吸附数学模型和数值模型．井根据所建立的模型开发了注气驱替煤层气的计算机程序。实例证明，该模型是可靠的，可为注气增产技术在我国煤层气开采中的推广应用起到指导作用。     

煤层气藏特征浅析

分析阐述了煤层气在成生、集集与运移特征,以及煤层气成藏的基本条件,列举了几种主要的有效煤层气藏类型,旨在更好地勘探开发利用煤层气资源,拓展能源应用领域。     

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近年来，煤层气勘探开发受到各方面的高度重视。针对煤田勘探主要采用传统钻井取心法进行瓦斯分析所带来不能满足多方需要的实际,结合石油录井技术，阐述应用岩性组合特征规律、标志层及钻时曲线、气测全烃曲线的对比分析预测煤岩取心位置， 以及利用钻时、dcs指数、气测异常等录井参数卡准煤层位置等技术方法。在此基础上，应用国外通过煤屑、煤心解吸试验研究成果，建立乙炔和甲烷的电压值间的函数关系，从而计算出煤层释放速率，进而得到煤岩含气量；利用气体参照法和钻井液热真空蒸馏法来计算煤层气含量，预测煤层的产能和估算储量。文章还论述了现场钻遇煤岩的基本特征和现场判断气层厚度的方法。     

深部煤层气成藏条件特殊性及其临界深度探讨

深煤层概念及其评价指标的科学界定,是推动深部煤层气基础理论研究的基础。基于对地应力、含气性、储层物性及岩石力学性质等随煤层埋深变化特征的分析结果显示:相对浅部,深部煤孔隙结构变化小,中孔-微孔比例趋于均一;煤层含气量与埋深之间存在一个“临界深度”,超过此埋深之后含气量随埋深进一步增大而趋于降低;渗透率的常用对数与埋深呈线性负相关关系,暗示深部煤储层趋于致密化;深部围压正效应和温度负效应强弱相互转换,煤岩弹性模量随着埋深增加存在“拐点”。构建了基于地应力、饱和含气量、渗透率等深煤层界定指标体系。以沁水盆地为例,将该盆地深煤层界定在750m以深。即在此深度以深,煤层气成藏特征开始发生转换,其开发须针对储层特性变化采取相应的措施。      

中国低煤阶煤层气地质特征

低煤阶煤层气是中国煤层气勘探开发一个相当重要的潜在接替领域.中国含煤盆地的地质构造背景复杂,多数煤田经历了不同期次、不同性质构造及其组合以及应力-应变对煤储集层的改造,煤层气的富集成藏有自身的特点:厚度大、层数多、含气量低、渗透性较好、煤层气资源量和资源丰度大,厚度大而分布广泛的煤层及巨大的煤炭资源弥补了含气量小的缺点,使得低煤阶煤层气具有良好的勘探开发前景.低煤阶煤层气藏开发过程中解吸引起的基质收缩效应造成储集层渗透率增大,从而有利于低煤阶煤层气的开发,易形成工业性气流.低煤阶煤层气成藏过程简单,多为一次沉降,一次调整,如果构造、成煤环境及水文地质等主控因素能够有利匹配,有可能形成煤层气高产富集区.     

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在以往研究的基础上,对煤层气地质选区评价方法进行了研究。结果表明,煤层气地我评价的实质是要寻找富集、高渗、高压的含煤区。在煤敢地质选区方法方面除了要考虑工层的基本性质外。更重要的是要研究煤层气高产富集的主控地质因素,如构造运动、沉积史、生烃史及三者间的关系。煤层上覆地层连续沉积厚度、瓦我化带、水文条件等地煤层气保存条件的影响;还要考虑古、今应力场对煤层渗透率的影响。这样才能搞清煤层气高产富集条件,     

煤层气地质选区评价方法研究

在以往研究的基础上,对煤层气地质选区评价方法进行了研究。结果表明,煤层气地质选区评价的实质是要寻找富集、高渗、高压的含煤区。在煤层气地质选区方法方面除了要考虑煤层的基本性质（如煤层厚度、埋深、变质程度、含气量）外,更重要的是要研究煤层气高产富集的主控地质因素,如构造运动、沉积史、生烃史及三者间的关系,煤层上覆地层连续沉积厚度、瓦斯风化带、水文条件等方面对煤层气保存条件的影响;还要考虑古、今应力场对煤层渗透率的影响。这样才能搞清煤层气高产富集条件,指导煤层气地质选区评价研究。以大城地区、开平向斜及沁水盆地为例分析了煤层气保存条件并预测了煤储层高渗区,预测结果与实际试验吻合程度较高。