《煤层气地质学》2006年试题A、B及参考答案.doc

中国矿业大学20062007学年第1学期煤层气地质学试卷（A）卷考试时间： 100分钟 考试方式： 开卷 学院： 资源学院 班级： 姓名： 学号：_ 题号12345总分得分阅卷人1、下图是TL005井3号煤层原煤的等温吸附曲线，实测原煤含气量为11.38 m3/t，储层压力为5.72MPa，列出公式和具体数值计算：1）朗格缪尔体积（VL,ad）、压力（PL,ad）；（6分）2）计算理论饱和度、实测饱和度；（6分）3）计算临界解吸压力和理论采收率（设枯竭压力为0.7MPa）：（6分）4）计算临/储比。（3分）2、已知某煤储层在埋深1030m处实测储层压力为8.64 MPa、储层温度为36.5（恒温带深度30m，温度为14.2）、闭合压力为13.97 MPa、计算储层压力梯度、压力系数（静水压力梯度取0.98 MPa/100m）、现代地温梯度、最小水平应力梯度，分析煤储层的饱和状态。（15分）3、煤体在吸附气体时可引起自身的膨胀，在解吸气体时则导致自身收缩（常称之为自调节作用）。煤层气开发过程中，储层压力降低，煤层气发生解吸，煤基质出现收缩，收缩量通过吸附膨胀实验来计算。煤在有效应力和温度不变的情况下，体积形变与流体压力的关系与朗格缪尔方程的形式相同，即： 式中，为压力p下吸附的体积应变；为最大应变量，即无限压力下的渐近值；p50为最大应变量一半时的压力。吸附与解吸为完全可逆的过程，煤吸附膨胀参数等价于煤基质收缩参数。现对某煤样在20、有效应力2 MPa不变的情况下进行吸附膨胀实验，得到表1中的数据，作图求煤的和p50，并绘制煤基质收缩量与流体压力的关系图。（29分）表1 煤吸附膨胀实验表P/MPa/10-40.569.330.9711.221.8913.692.9516.213.9117.564.4218.164、下图是甲烷在不同矿化度、不同压力、不同温度条件下的溶解度实验成果图，将该图反映的信息表述出来。（15分）5、 论述中国煤层气产业化展望。（20分）煤层气地质学2006年A卷参考答案1. 解：1）从图上读出VL,ad= 25.4 m3/t；PL,ad= 1.0 MPa； 2）由S理=V实/VL ， 得：S理= 11.38/25.4=44.8%由朗格缪尔方程：计算储层压力下的理论吸附量V= 21.6m3/t由S实=V实/V 得：S实=11.38/21.6=52.7%3）临界解吸压力由：，得： Pcd= =0.8MPa 理论采收率由：，得：=（1）100%=7.4%4）=0.142、解Kp=0.84 MPa/100m；压力系数= =0.86；KT=2.23/100m闭合压力即为最小水平应力，最小水平应力梯度=1.37 MPa/100m；由于压力系数0.861，该储层为略欠压状态。3、解 由 1）由表中每个应力（P）下所对应的体积形变，计算（表1）；2）作与的散点图（图1），拟合成线性关系，得出该直线的斜率与截距；3）由拟合的直线方程y1.33x27.40中（图1），可知： =1.33 =27.40P50=0.75MPa，=20.5510-4 表1 煤吸附膨胀实验表P/MPa/10-4/ P(10-4)0.569.3316.660.9711.2211.571.8913.697.242.9516.215.493.9117.564.494.4218.164.114）绘制的与p的关系见图2。4、答本题图的横坐标为矿化度，区间为0500mg/ml；纵坐标为甲烷溶解度，区间为02m3甲烷/ m3水。从单一曲线来看，在相同压力和温度条件下，随矿化度的增大甲烷溶解度不断降低，在矿化度低于400mg/ml之前，溶解度快速降低，400mg/ml之后，溶解度缓慢降低。从纵向来看，在矿化度相同条件下，甲烷溶解度随压力的增加而增大，在矿化度高于300mg/ml，压力大于10MPa、温度大于40时，随着压力和温度的增加甲烷溶解度增大较缓慢。总体上在矿化度低于300mg/ml，压力和温度对甲烷溶解度影响显著。煤层甲烷在水中的最大溶解度可达1.8m3甲烷/ m3水。5、答题要点1) 我国煤层气产业发展现状(1) 煤层气产业化的基础条件a 我国煤层气资源前景基本查明b 掌握了常规开发技术c 具有良好的市场前景(2) 煤层气勘探开发进展情况a 至2005年底国内钻井情况b 煤层气勘探已取得了产气突破c 煤层气勘探已取得了产气突破d 对外合作成果丰硕(3) 矿井瓦斯（煤层气）抽采2) 国外煤层气产业化的启示(1) 美国、加拿大煤层气发展现状(2) 美国、加拿大煤层气产业发展的启示3)我国煤层气产业化瓶颈问题(1) 煤层气开发利用政策扶持力度不够(2) 煤层气勘探开发和科技投入过低且分散，一些关键技术和设备有待提高(3) 探矿权重复设置现象突出(4) 基础管网薄弱(5) 市场机制不完善(6) 下游市场不发育，气价过低4)我国煤层气产业化展望(1) 中央政府高度重视(2) 能源、环境、煤矿安全生产迫切需要加快煤层气开发利用(3) 建立国家煤层气工程研究中心(4) 煤层气开发技术日臻完善(5) 清洁发展机制(CDM)(6) 基础设施不断完善(7) 煤层气“十一五”发展规划中国矿业大学20062007学年第1学期煤层气地质学试卷（B）卷考试时间： 100分钟 考试方式： 开卷 学院： 资源学院 班级： 姓名： 学号：_ 题号12345总分得分阅卷人1、下图是不同煤级煤在平衡水和30C条件下的高压吸附实验成果，即朗格缪尔体积（VL）与镜质组最大反射率Ro,max 之间的关系，将该图反映的信息表述出来。（15分）2、下图是TL001井3号煤层原煤的等温吸附曲线，实测原煤含气量为11.38 m3/t，储层压力为5.72MPa，列出公式和具体数值计算：1）从图上读出朗格缪尔体积（VL,ad）、压力（PL,ad）；（6分）2）计算理论饱和度、实测饱和度；（6分）3）计算临界解吸压力和理论采收率（设枯竭压力为0.7MPa）：（6分）4）计算临/储比。（3分）3、已知某煤储层在埋深820m处实测储层压力为8.14 MPa、储层温度为38.2（恒温带深度20m，温度为15.2）、闭合压力为10.36 MPa、计算储层压力梯度、压力系数（静水压力梯度取0.98 MPa/100m）、现代地温梯度、最小水平应力梯度，分析煤储层的饱和状态。（15分）4、煤体在吸附气体时可引起自身的膨胀，在解吸气体时则导致自身收缩（常称之为自调节作用）。煤层气开发过程中，储层压力降低，煤层气发生解吸，煤基质出现收缩，收缩量通过吸附膨胀实验来计算。煤在有效应力和温度不变的情况下，体积形变与流体压力的关系与朗格缪尔方程的形式相同，即： 式中，为压力p下吸附的体积应变；为最大应变量，即无限压力下的渐近值；p50为最大应变量一半时的压力。吸附与解吸为完全可逆的过程，煤吸附膨胀参数等价于煤基质收缩参数。现对某煤样在20、有效应力2 MPa不变的情况下进行吸附膨胀实验，得到表1中的数据，作图求煤的和p50，并绘制煤基质收缩量与流体压力的关系图。（29分）表1 煤吸附膨胀实验表P/MPa/10-40.561.010.971.722.013.042.924.064、表1是某煤样的等温吸附曲线（空气干燥基），实测该煤层含气量为11.38 m3/t，储层压力为5.72MPa，列出公式和具体数值作图并计算：（27分）1）绘制等温吸附曲线；（3分）2）计算p / V值，绘制p / V与p关系图；（3分）3）计算朗格缪尔体积（VL,ad）和朗格缪尔压力（PL,ad）（6分）4）计算理论饱和度、实测饱和度；（6分）5）计算临界解吸压力和理论采收率（设废弃压力为0.7MPa）：（6分）6）计算临/储比。（3分）表1 煤吸附实验表p (MPa)V (m3/t)p / V001.029.5925842.0314.871863.0418.240004.0320.536445.0622.290636.0423.568677.0524.612518.0625.45743煤层气地质学2006年B卷参考答案1、答：下图横坐标是镜质组最大反射率Ro,max ，区间为09%；纵坐标是朗格缪尔体积（VL，daf），区间是040m3/t。不同煤级煤在平衡水和30C条件下的高压吸附实验成果表明煤级对煤的吸附能力起着重要的控制作用。朗格缪尔体积与镜质组最大反射率Ro,max 的关系在Ro,max4.0左右出现拐点，即当Ro,max4.0，朗格缪尔体积随Ro,max的增加而增大，但在0.5%Ro,max1之间，即处于长焰煤、气煤阶段时的朗格缪尔体积数据点比较分散，规律不明显；当Ro,max4.0，随Ro,max的增加朗格缪尔体积减少，主要有两方面的原因，一是中、高级无烟煤吸附的水较多，减少了煤吸附甲烷的有效面积，水的存在还阻塞了甲烷进入微孔隙的通道；另一方面，中、高级无烟煤的吸附势较低。2、解：1）从图上读出VL,ad= 25.5 m3/t；PL,ad=1.5 MPa； 2）由S理=V实/VL ， 得：S理= 11.38/25.5=44.6%由朗格缪尔方程：计算储层压力下的理论吸附量V= 20.2m3/t由S实=V实/V 得：S实= 11.38/20.2=56.3%3）临界解吸压力由：，得： Pcd= =1.2MPa 理论采收率由：，得：=（1）100%=28.4%4）=0.23、解Kp=0.99 MPa/100m；压力系数= =1.01；KT=2.9/100m闭合压力即为最小水平应力，最小水平应力梯度=1.26 MPa/100m；由于压力系数在1附近，该储层正常压力状态。4、解 由 1）由表中每个应力（P）下所对应的体积形变，计算（表1）；2）作与的散点图（图1），拟合成线性关系，得出该直线的斜率与截距；3）由拟合的直线方程y0.14x1.97中（图1），可知： =0.14 =1.97P50=7.14MPa，=14.0710-4 表1 煤吸附膨胀实验表P/MPa/10-4/ P(10-4)0.561.011.800.971.721.752.013.041.512.924.061.394）绘制的与p的关系见图2。图1 图25、答煤层的含气性受多个因素的影响，主要有：煤级、构造、沉积作用、煤层厚度、水文地质等。 渗透性即多孔介质允许流体通过的能力。影响煤储层渗透率的因素是十分复杂的，主要有：地质构造、应力状态、煤层埋深、煤体结构、煤岩煤质特征、煤级和天然裂隙系统等，有时是多因素综合作用的结果，有时是某一因素起主导作用。具体对比见下表： 控制因素含气性渗透性煤级随煤级增高而增高，而在无烟煤中后期阶段，含气量的急剧降低。随煤级一般来说，渗透性变差。构造一般来说，向斜有利于富气，背斜、断层和陷落柱含气性较差，构造容易产生裂隙，对其有帮助。沉积作用沉积作用在很大程度上决定煤层气生成的物质基础以及煤储层、盖层的几何特征和物性，并通过煤层与围岩之间的组合关系影响到煤层气的保存条件。晚古生代煤层影响很小，对中新生代煤层有一定的影响。煤层厚度煤储层厚度越大，对煤层气的保存就越有利。煤厚对其影响较小。水文地质水力运移逸散控气作用导致煤层气散失；水力封闭控气作用和水力封堵控气作用有利于煤层气保存。水动力条件对其有一定贡献。煤层埋深随埋深增大，含气性增加，但增加的止深很少超过1500m。一般来说，埋深增大，其渗透率降低。煤体结构碎粉煤、糜棱煤煤体结构松软，含气性