煤层气藏储量分析方法的评价

准确确定藏储量是煤层气资源及气藏评价的一个重要因素。不同的气藏特性分析方法可产生不同的煤层气资源及储量值。本文介绍由普遍采用的气藏特性分析方法所得出的准确评估结果。已发现常用的分析方法都有其内在的缺点，主要是对储量值低估误差很大(50％或更大)。6个主要的误差原因是：(1)将气藏面积建立在假设气藏横向连续性是恒定的基础上；(2)为确定总的气藏厚度，采用l、75g／cm^3作为最大的测井密度值；(3)把1．32～1．36g／cm^3作为气藏的原地密度值；(4)将原地气含量建立在通过周围温度条件获得的气体解吸数据基础上；(5)将原地气含量建立在通过钻屑获得的气体解吸数据基础上；(6)将原地气含量建立在假定残余气含量可忽略的基础上。由于上述6种误差的分析方法在过去曾得到广泛应用，所以对许多现有的煤层气田的储量评估具有极大的潜力。     

砂岩-页岩互层气藏物质平衡方程构建与应用

在国内外很多盆地的气藏,富含有机质的页岩中发育不连续的砂岩夹层,页岩气层和砂岩气层具有很好的连通性,同属于一个压力系统。在这种类型的页岩气藏的储量计算中,不应该忽略砂岩中的游离气储量。为了计算地质储量,首先分析了页岩和砂岩的骨架、孔隙及其流体储存的差异性,在此基础上,将气藏的储集单元分为无机质基质和有机质基质两大类,并建立了此类页岩气藏的体积模型。根据体积守恒原理、Langmuir等温吸附模型和PalmerMansoori模型,分别讨论了两类基质在地层压力下降过程中孔隙和流体的变化特征,推导出页岩-砂岩互层气藏的物质平衡方程。通过实例分析验证了新的物质平衡方程能够分别计算出页岩与砂岩中的游离气储量和吸附气储量,以及开发过程中解吸的天然气体积。     

煤层气井产量主控因素及采收率预测研究——以川南JL区块为例

本文根据川南JL区块煤层气井的地质因素、工程因素和排采因素综合分析认为:煤层储量丰度高、压裂面积的有效动用及连续合理的排采制度是影响煤层气产量的主要因素;通过煤层气井的产量控制因素结合煤层气的等温吸附曲线特征、递减率分析方法预测开展了采收率预测研究,结果表明:等温吸附曲线法预测采收率为54.9%,根据递减法预测的采收率为52.1%,两者符合程度较高;通过产量主控因素及采收率预测研究,为后期的阶段配产及开发指标预测提供了技术依据。     

煤层气吸附-解吸机理再认识

煤层气是以吸附成藏的非常规气藏,其圈闭机理与以游离气成藏的常规气藏不同。本文分析了游离气与吸附气的圈闭机理,研究认为煤层气的吸附并不存在临界解吸现象,生产过程中的临界解吸是煤层气-水关系以及毛管压力导致的,并提出了一种水动力学封闭形式。研究认为煤层裂缝-割理系统被水饱和,溶解态煤层气会以浓度差扩散的方式慢速散失,但是游离气和吸附气可以被水动力学圈闭在煤层的基质中。根据水动力学封闭机理,煤层气的吸附是平衡的,不存在欠饱和状态,而排采过程中会出现临界解吸现象,表现出欠饱和赋存的状态,是毛管压力作用的结果。     

沁水盆地郑庄区块煤层气储层特征及储量计算方法

煤层气是赋存在煤层中以甲烷为主要成分、以吸附在煤基质颗粒表面为主的烃类气体,其独特的解吸/吸附机理决定了煤层气评价方法与储量计算技术有别于常规天然气.研究人员利用郑庄区块近年钻探的煤层气井和以往煤田勘查孔的资料,依据煤层气成藏理论,综合分析论证了该区山西组3#煤层的煤层气储层特征、煤层气储量计算方法.本文通过对郑庄区块探明储量计算研究进行系统总结,以期对未来煤层气储量计算起到借鉴作用.     

SEC准则下基于R3软件的煤层气、致密气上市储量评估方法初探

为合理评估煤层气、致密气资产价值,本文基于R3评估软件,以沁水盆地潘河、寿阳南燕竹煤层气区块、临兴中致密气区块为案例,对不同类型的煤层气藏、致密气藏上市储量评估提出了相应的评估思路和方法。研究结果表明:煤层气、致密气藏SEC储量评估主要包含三大步骤:一是确定储量级别,二是计算单井技术可采储量,三是经济评价。煤层气藏的评估主要采用动态法、静态法及概率法;致密气藏的评估主要采用动态法和概率法。     

煤层气开发解吸系统及其开采特征

煤层气开发靠排水降压采气,解吸系统的划分有利于提高煤层气田整体开发效果。笔者根据我国复杂断块气田地质特征为主的煤层气开发现状分析,针对不同气藏地质条件和由开采工艺造成的不同开采效果,将纵向上开采中能形成相互干扰的一套煤层或多套煤层,平面上一个断块或多个小断块、小圈闭,通过断层、陷落柱、煤矿采空、采动区应力释放或通过煤层压裂、煤层钻水平井等将煤层沟通,形成开采中井间干扰的地区划分为同一个解吸系统。通过典型解吸系统开采特征分析,认为以解吸系统为开发单元：有利于在煤层气开发中合理划分开发层系和开发单元;有效整体控制各井降液速率,实现构造高部位井以产气为主,低部位井以排水降压为主;有利于进行开发动态分析与开发方案调整;有利于优化井位部署,提高煤层气采收率和开发效果。     

浅谈煤层气藏保存条件

本文主要论述了保存条件对于煤层气藏的作用及其重要意义，保存条件主要指盖层的封盖能力、水动力条件和构造运动等因素。在地质历史中．上述地质作用主要是通过改变地层的温压条件而改变吸附与解吸和吸附与溶解之间的平衡．控制地层中的煤层气赋存形式．从而影响煤层气的保存。文中最后以大城地区为例综合评述了煤层气藏的保存条件及受各种因素的影响程度。     

非平衡吸附模型在煤层气数值模拟中的应用

详细论述了煤层气在微孔中吸附、解吸以及由微孔到裂缝扩散的非平衡吸附模型,并将其与裂缝中的气-水两相渗流模型以源汇项的方式联合起来,建立煤层气数值模拟的耦合模型．利用此模型对实际煤层气孔的试验采气动态进行了生产史匹配．结果表明,在煤层气数值模拟中,应用非平衡吸附模型能够充分体现煤层气藏双重介质的性质及煤层气解吸后从微孔向裂缝扩散的时空过程,克服了平衡态模型把煤气层作为单孔隙介质,将微孔中气体浓度只看作是裂缝中压力的函数,而与时间无关的弱点,使数值模型更接近煤层气开发中解吸、扩散、渗流的实际过程,模拟和预测煤层气的开采动态,评价煤层气储量更准确、更可靠．     

新疆低煤阶煤层吸附能力对煤层气开发影响因素分析

煤的吸附特征是评价煤储层储集特征、煤层气解吸、扩散和渗流的基础,吸附-解吸性能对煤储层含气性和煤层气井的产能具有重大影响,是评价煤储层开发潜力的重要参数。通过采集样品采用等温吸附实验获取煤储层吸附参数,评价新疆主要煤田煤层的吸附特征,发现新疆煤层以低煤阶为主,低煤阶煤储层储气能力较好,且易于解吸,有利于煤层气的开发,煤层气开发潜力好,希望对新疆低煤阶煤层气开发具有指导意义。     

中—高煤阶煤层气系统物质能量动态平衡机制

基于中—高煤阶煤储层欠饱和特性及煤层气井生产数据,以临界解吸压力为关键参数节点,揭示了中—高煤阶煤层气系统物质能量动态平衡机制及其对煤层气开发过程的控制作用。结果表明:基于上述机制可以实现储层压力和含水饱和度实时监测、煤层气井单井可采储量计算、储层渗透率(包括绝对渗透率、相对渗透率、有效渗透率)动态预测、产能动态数值模拟等4方面现场需求;煤储层相对含气量(吸附态气体饱和度)越高,储层压力与含水饱和度下降越快,煤层气越容易解吸产出;临界解吸压力后,煤层气井生产时间越长,储量计算准确性越高;在整个煤层气生产过程中,煤储层渗透率被统一为储层压力的函数,欠饱和相渗曲线能更好地反映煤储层正负效应及气体滑脱效应;在产能预测方面,欠饱和相渗模型较饱和相渗模型更加准确,精确度更高。     

吸附解吸迟滞现象机理及其对深部煤层气开发的影响

针对瓦斯在煤中的解吸与吸附过程并非完全可逆,吸附解吸迟滞现象非常普遍,分析了以往研究中存在的问题,提出了关于吸附解吸迟滞程度的定量评价指标,通过等温吸附解吸实验考察了最高吸附压力和煤体粒径与迟滞程度的关系,并讨论了吸附解吸迟滞现象的发生机理及其对于深部煤层气开发的影响。结果表明:新的定量评价指标可以反映吸附解吸迟滞从完全可逆至完全非可逆的程度;随着最高吸附压力和煤体粒径的增加,吸附解吸迟滞程度随之增强;吸附解吸实验结果是综合了扩散作用的扩散-吸附及解吸-扩散结果,且这两个过程很难区分开来;实验发现的该现象是由于气体分子在高压作用下嵌入连通性较差的微孔中并引起孔隙变形,被吸附的气体分子受窄小的孔隙通道限制,无法从孔隙中解吸并扩散出来而导致的,即本文提出的"扩散受限"假说;深部煤层气的气体含量可能会很高,但受解吸迟滞现象影响,其真正的可采储量和产出规律需要利用等温解吸线而非等温吸附线进行评估;除了通过增透措施提升煤体的渗透率外,如何促进微尺度下的气体解吸与扩散也应该成为深部煤层气开发需要着重考虑的问题之一。     

甲烷在煤的微孔隙喉道通过性及其对解吸的影响机理

煤是天然的多孔介质,其内部含有大量破碎煤块与多种类型的微孔隙结构,甲烷在煤的微孔隙喉道通过性是影响甲烷解吸效率的重要原因之一。基于单孔喉模型,分别对孔喉直径、孔喉几何形态与甲烷分子在孔喉附近的Leonard-Jones势的关系进行了分析;基于两能态模型,得到了孔喉势阱/势垒的几何临界尺寸及变化规律,研究发现,当R/r_0(孔喉半径/甲烷分子直径)0.89时,孔喉平面位置对甲烷分子存在势垒,孔喉平面两侧存在势阱;当R/r_00.89时,孔喉平面仅存在势阱,势阱深度随着孔喉增大逐渐降低。基于玻尔兹曼能量分布定律与麦克斯韦分子速率分布原理,推导出了温度、压力、孔喉直径对微孔隙吸附/解吸甲烷过程中的孔喉通过性影响的定量关系,分析表明温度、压力差、孔喉直径是影响甲烷通过孔喉的主要因素。温度越高,压力差越大,孔喉直径越大,孔隙甲烷的通过性越好,反之则通过性越差。基于上述理论分析,建立了煤的非均匀孔喉结构模型,通过数值模拟方法进行了含孔喉微孔隙吸附/解吸甲烷规律研究。研究证明,煤中孔喉势阱对甲烷分子运移的阻滞作用,是引起煤层甲烷吸附/解吸速率下降与甲烷解吸滞后现象,导致煤层气开采期限内解吸率低下的重要原因之一;微孔隙孔喉越小,其影响越明显。研究结果对于煤层气开采效率评价及煤层原位致裂增透改性强化煤层气开采提供借鉴。     

刘家区煤层气产能主控地质因素分析

本文结合刘家区煤层气开发实践，对其主控地质因素进行了综合分析，就单井控制煤层气可采资源量、构造发育情况、岩浆活动情况、水文地质情况、煤储层改造后的综合渗透率、临界解吸压力和盖层条件进行了论述。提出了该区煤层气开发的布井原则和有利区块。     

煤层气解吸滞后特征分析

通过对不同变质程度的煤进行不同温度点的等温和吸附/解吸的实验,综合分析认为,煤层气在降压解吸过程中,随着压力的降低和煤阶提高,解吸滞后特征显著,温度增大解吸滞后现象不显著。不同变质程度煤的分子构成和孔隙结构导致了煤的物性差异,这是煤层气降压解吸滞后与升温解吸滞后差异的主要原因。实践中,在煤层气井排采后期,用升温解吸技术促进残余气解吸是提高煤层气采出率的重要途径。     

Experimental study on effects of CBM temperature-rising desorption

To study the effects of CBM (coal bed methane) temperature-rising desorption, isothermal adsorption/desorption experiments on three ranks (anthracite, coking coal and lignite) of coal at different temperatures were designed based on the traditional CBM decompression desorption. The experimental results indicate that temperature-rising desorption is more effective in high-rank coal, and ever-increasing temperature of high-rank coal reservoir can reduce the negative effects of coal matrix shrinkage in the process of production and improve the permeability of the coal reservoir as well. It is also revealed that the technique of temperature-rising desorption applied in higher-rank coal reservoir can enhance CBM recovery ratio. This study provided theoretical support for the application of temperature-rising desorption technique in practical discharging and mining projects, which can effectively tackle the gas production bottleneck problem.     

甲烷吸附材料的制备与性能研究

以晋城空气干燥基无烟煤为原料，通过化学活化法制备了煤炭化样和活化样，近而在等温条件下对比研究了三个改性样品对甲烷的吸附／解吸特性，对比发现比表面积的增大能显著增加样品对甲烷的吸附总量，但对解吸残余率没有明显的影响。考虑到影响甲烷吸附解吸的因素，又在等温条件下对主控因素-水分作了平行实验，证明水分对活化样解吸残余率有明显影响，实验证明在干燥条件下，其活化样品可以作为煤层气的吸附剂。     

注能(以CO_2为例)改性驱替开采CH_4理论与实验研究

在简述煤层气开采技术发展历程基础上,针对煤层气抽放开采率低的问题,提出了注能改性驱替开采煤层气技术,并从有效应力与热力学原理,能量平衡理论等方面进行了可行性分析。通过自主研发系列实验设备,对大尺寸、低渗透煤样进行了不同应力与温度条件下的渗透与驱替置换实验,揭示了注CO_2驱替开采煤层气的机理、规律与特征。研究结果表明:CO_2在煤体表面的吸附势大于CH_4,CO_2吸附引起的煤体表面自由能变化和吸附热均强于CH_4,注能(CO_2)有助于煤层气采收率提高;在一定的约束应力条件下,注入压力升高,CO_2吸附引起的煤体表面自由能变化和吸附热升高,同时作用在煤体上的有效应力降低,煤体的渗透性增强,CO_2驱替置换效果提高,反之,注入压力不变约束应力增大,有效应力增加,煤体渗透率降低,驱替置换效果变差;煤体对超临界态CO_2有很强的吸附性,在较大的有效应力和较低渗透率条件下,依然能保持较高的CO_2/CH_4置换率;提高注入CO_2温度,有助于部分吸附CH_4解吸,但同时煤体对CO_2吸附能力也减弱,导致CO_2/CH_4置换率有所降低。