超饱和煤层气藏成藏机理

超饱和煤层气藏主要指煤层的含气量超过煤层的吸附能力的煤层气藏。根据大量的试验研究，并结合对具体煤层气成藏条件及成藏模式的分析，探讨了影响超饱和煤层气藏形成的条件（气源、盖层、水文地质条件），提出了四种超饱和煤层气藏的成藏模式：构造抬升压力自解吸型超饱和煤层气藏、构造下降温度自解吸型超饱和煤层气藏、它生气源补给型超饱煤层气藏、岩浆岩烘烤温度自解吸型超饱和煤层气藏；进而提出，中国煤层气勘探开发不应受风氧化带的控制，而应在煤层上覆封盖条件较好的浅层寻找超饱和煤层气藏，对浅层超饱和煤层气首先进行开发有望获得突破。     

深部超饱和煤层气藏概念及主要特点

通过分析深部超饱和煤层气藏,得到以下认识：(1)随着煤层的埋深增加到一定深度,煤阶和地层压力对吸附的正向作用小于温度对吸附的负向作用,导致吸附气逐渐达到饱和状态(吸附饱和度为100%)并进入原地游离气赋存阶段,形成深部超饱和煤层气藏;地层压力和温度随埋深增加的客观规律使得盆地深部具备形成超饱和煤层气藏的天然条件。(2)不同盆地出现超饱和煤层气藏的临界深度不同,超饱和煤层气藏临界深度的差异主要取决于盆地的地温梯度和压力梯度,异常高压和异常高温(如由火山热事件引起的高温)可降低超饱和煤层气藏形成的临界深度。(3)深部超饱和煤层气藏在开发中具有见气时间短、能充分利用地层能量和累积产水量低等优势,有望成为未来煤层气勘探开发的一个重要领域,在中国大型的、具有深部煤层埋藏条件的盆地中具有广阔勘探前景。深部超饱和煤层气藏的认识来源于对现场静态资料和排采动态资料的解析,体现了认识来源于实践又服务于实践的认识论观点,对于指导深部煤层气勘探开发具有重大意义。     

煤层气藏勘探开发程度研究

分析了煤层气藏与常规砂岩气藏形成的差异规律和煤层气藏独具的赋存及产出特性。根据国内外煤气勘探开发理论与实践，结合我国含煤地层沉积构造，提出了系统的有关煤层气勘探开发程序。     

煤层气成藏模拟技术及应用

煤层气作为一种非常规天然气,其运聚机制和成藏模式与常规天然气不同。认为应以高温、高压岩心测试分析技术为基础,充分考虑煤层气的吸附和解吸特性,嫁接常规天然气成藏模拟技术来建立煤层气成藏模拟装置,这也是国家 "973" 煤层气项目的重要研究内容。煤层气成藏模拟装置能模拟煤层气储层特征,能探索煤层气运聚机制,特别是能探索煤层气藏是如何形成的和煤层气系统是如何被打破的和恢复的,还能模拟地层水流动对煤层气的溶失作用;在诸多单因素模拟的基础上,该装置能开展综合模拟,最终进行量化分析、级别划分和建立煤层气成藏模式。     

煤层气藏与页岩气藏

该文介绍了煤层气藏和页岩气藏的储层机理及其钻井、完井和开采方法;储量的计算方法;商业价值的评估;美国主要煤层气藏和页岩气藏的地理位置、产量和开采特点;煤层气藏和页岩气藏开发的技术支持以及在美国以外国家的发现现状。煤层气藏和页岩气藏的开发在美国已进行了二十多年,美国的经验会对其他国家的煤层气开发起到很好的借鉴作用。     

煤层气和页岩气藏

美国煤层气和页岩气藏的天然气年产量约为2．7Tscf，占天然气总产量的15％。其中，约1．7Tscf天然气产于4万多口煤层气井，至少涉及到20个不同的盆地。其余的1．0Tscf天然气则来自4万多口页岩气井，涉及5个主要盆地。随着煤层气钻井步伐的减缓，页岩气继续被当作美国最热门的天然气来源之一，而钻井活动也快速增加，尤其是美国中南部[巴内特页岩（Barnett）及其等同物]、阿帕拉契（Appalachian）盆地以及众多的落基山盆地。     

煤层气藏勘探开发程序研究

分析了煤层气藏与常规砂岩气藏形成的差异规律和煤层气藏独具的赋存及产出特性。根据国内外煤层气勘探开发理论与实践，结合我国含煤地层沉积构造，提出了系统的有关煤层气勘探开发程序。文中以山西、河南两个地区煤层气勘探为实例，对勘探开发详评程序进行了实际论证。最后强调指出勘探开发程序阶段节奏可以加快，但不能逾越。     

国家973煤层气项目“中国煤层气成藏机制及经济开采基础研究”正式启动

20 0 2年度国家重点基础研究发展规划项目 ( 973)“中国煤层气成藏机制及经济开采基础研究”,通过国家科学技术部组织的专家初审和终审 ,已于 2 0 0 2年 1 2月 2 4日批复正式启动。项目起止时间为 2 0 0 2年 1 2月至 2 0 0 7年 8月。项目首席科学家为中国石油勘探开发研究院宋岩研究员、煤炭科学研究总院西安分院张新民研究员。项目依托部门为中国石油天然气集团公司。课题承担单位包括中国石油天然气集团公司、中国煤炭科学研究总院、中联煤层气有限责任公司、国家教育部和中国科学院系统下属的 9个单位。本项目以建立中国煤层气藏形成分布…     

煤层气藏与页岩气藏

介绍了煤层气藏和页岩气藏形成的基本原理,以及用于评价煤层气藏和页岩气藏的关键数据及其获取方法。概述了这些气藏的钻井、完井及开采过程。在煤层气藏中,天然气地层储量绝大部分被认为是吸附气;页岩气则是吸附气和游离气的混合体,其普遍依赖于水力压裂来连接井筒与天然裂缝。煤层气藏与页岩气藏都具有强烈的非均质性,两种气体将在世界能源供给中占有越来越重要的地位。     

吐哈盆地沙尔湖洼陷煤层气成藏地质特征

沙尔湖洼陷是吐哈盆地南缘一孤立的含煤洼陷,单煤层厚度达150 m,煤阶为褐煤,是我国罕见的富煤洼陷。以现有地震、地质、钻井及各类分析测试资料为基础,详细论述了洼陷煤层气的成藏基本地质特点,明确了洼陷中侏罗统西山窑组（J2x）巨厚煤层的宏观、微观组成、孔隙发育特征及煤层气的吸附性。洼陷内西山窑组巨厚煤层具有形成生物成因煤层气藏的地质条件,洼陷斜坡下倾部位易形成较高饱和度的煤层气藏,是勘探的有利场所。     

煤层气成藏地层水化学特征研究

我国煤层气资源中高煤阶和低煤阶的煤层气资源相当可观,但高、低煤阶的煤层气成藏的地层水地球化学特征存在着一定的差异,这间接地制约着我国煤层气产业化的进程.本文结合低煤阶煤层气成藏的水化学场物理模拟实验,对高、低煤阶煤层气成藏的水地球化学特征进行了对比分析.研究认为高矿化度有利于高煤阶煤层气富集成藏,低矿化度是低煤阶煤层气的富集成藏的有利条件.     

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目前模拟煤层气开采过程数学模型主要分为三类，即经验模型，平衡吸附模型和非平衡吸附模型，其中非平衡吸附模型是一种较为完善，能客观反映煤层气开采动态的双孔隙模型。不少献已经建立了煤层气扩散渗流非平衡吸附数学模型，但往往存在模型假定过于简化，个别关键参数难于获得以及采用IMPES方法求解可能引起不收敛现象等不足之和，章发展了一个煤层气储层模拟器用来模拟煤层甲烷气的开采过程，该模拟器采用双重介质网格系统的气水两相数学模型，考虑了煤层气从基质表面进入开采井筒所经历的解吸，扩散和渗流三个过程，基于Fick,Darcy定律以及连续性方程建立了数学模型，对数学模型进行差分离散数值求解，方程中参数项和产量项采用显式处理，求取参数及基质与割理系统质量交换量采用隐式格式处理求解。此外，编写了程序源码建立计算机模型，最后进行实例分析对比，验证了该模型的可靠性和合理性。     

煤层气储层测井评价方法研究

根据生产资料总结了QS盆地中部JS区块二叠系山西组和石炭系太原组的煤岩储层及其他岩性的测井响应特征,为该地区岩性识别奠定了基础.结合前人的研究工作.基于考虑煤岩的组分、测井系列、地层压力和温度对煤质参数的影响,给出了自然伽马(或无铀自然伽马)求取煤岩工业分析参数定量评价方法,同时利用改进后的兰氏方程计算煤层的含气量,从...     

煤层气降压开采机理研究

模拟计算了解吸时间、渗透率、等温吸附线形态、压差、含气饱和度等方面因素对煤层气产量高低的影响．分析了煤层气产出的机理。研究表明．低含气饱和程度、低地层压力、低渗透是造成我国煤层气产量较低的原因;解吸时间越短．气产量高峰期越早．高峰期产量越高．高峰期过后产量下降也越快;相渗曲线越陡．残余气饱和度越小对气产出越有利;等温吸附线在地层压力变化范围内的缓陡程度决定气产量的高低。     

分形介质煤层气压力动态分析

基于分形几何学和煤层气的拟稳态非平衡吸附动力学模型,建立了考虑井储和表皮效应的分形介质煤层气流动数学模型。根据Laplace变换和Stehfest数值反演方法,分别求得无限大地层和有界封闭地层条件下中心一口井定产量生产时无因次井筒压力的实空间解,探讨了分形维数、无因次井筒储存系数及表皮系数等对无因次井筒压力及其导数曲线的影响。给出无限大地层和有界封闭地层条件下的典型压力及其导数双对数曲线,为煤层气开发提供了新的试井模型。     

煤层气开发理论研究进展及展望

煤层气是成煤母质在煤化作用过程中经过一系列复杂的作用形成的，其形成过程与煤同步，而且贯穿于成煤的全过程。由于煤体表面积很大，而且单分子层中甲烷分子的堆积十分密集，因此煤层中含有大量的甲烷。煤岩体既有大量的微孔隙又有割理的存在，可以简化为双重介质模型。煤岩既是煤层气的源岩储集层，不同于常规气藏，因而甲烷在煤层中赋存的状态和流动机理与砂岩储层不同，于是对煤层气在煤岩中渗流机理认识的深入程度，将直接影响到对煤层气的有效开发利用。文中对日益成熟的流固耦合理论在煤层气开采中的应用作了总结，介绍了数值模拟的一些手段，并展望了热流固耦合理论在煤层气开发理论研究中的应用前景。     

煤层气单井开采数模研究

建立了煤层气单井开采的数学模型和数值模型,包括双重介质中气水两相流动方程、煤层裂缝孔隙度和渗透率的压力敏感性模型,并提出了相应的数值模型及其解法．为进一步研究煤层气产出机理提供了理论依据。     

煤层气地面集输系统管流分析

采用BWRS方程计算煤层气的物性参数,并根据煤层气的排水采气工艺特点进行煤层气水析出计算.在此基础上,建立了适合于煤层气集输管道相态变化特点的水力、热力计算模型,采用JAVA语言开发了煤层气集输管网系统的模拟程序.算例分析结果表明建立的数学模型是可行的.为煤层气管网系统的合理设计与操作提供技术支持.     

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。     

煤层气及煤层气系统的概念和特征

进一步的煤层气地质研究需要精确的煤层气概念和系统的研究方法和思路。通过总结近年来的煤层气研究新资料和文献，结合实际勘探开发经验，认识到煤层气生成是多成因多来源的，并以多种形式赋存于煤层中。煤层气是赋存于煤层中的天然气，而煤层气系统是由煤层和其中的煤层气及煤层气藏形成所必需的一切地质要素和作用所组成的天然系统，煤层是煤层气系统的焦点。