煤层气储层特征研究

1、煤层气储层特征研究煤层气储层特征研究邹邹 阳阳 20132013年年1 12 2月月煤层气的概念煤储层的孔隙压力与原地应力吸附饱和度与临界解吸压力煤储层的渗透性主要主要内容内容煤储层的吸附性一、煤层气的概念一、煤层气的概念 煤层气是以甲烷为主要成分的矿产，是在煤化作用过程中形成、储集煤层气是以甲烷为主要成分的矿产，是在煤化作用过程中形成、储集在煤层及其临近岩层中的非常规天然气。在煤层及其临近岩层中的非常规天然气。 煤层作为煤层气的煤层作为煤层气的源岩和源岩和储层储层，具有具有2 2方面的特征方面的特征：一是在压力作用一是在压力作用下具有容纳气体的能力下具有容纳气体的能力； 二是具有允许气体流动

2、的能力二是具有允许气体流动的能力。 1、煤层气2、煤层气储层二、煤储层的渗透性二、煤储层的渗透性1、概念 储集层的渗透性是指在一定压力差下，允许流体通过其连通孔隙的储集层的渗透性是指在一定压力差下，允许流体通过其连通孔隙的性质，也就是说，渗透性是指岩石传导流体的能力，渗透性优劣用渗透性质，也就是说，渗透性是指岩石传导流体的能力，渗透性优劣用渗透率表示。率表示。表达式表达式：pALQvk二、煤储层的渗透性二、煤储层的渗透性2、渗透率影响因素 有效应力为总应力减去储层流体压力。有效应力增加，导致裂隙宽有效应力为总应力减去储层流体压力。有效应力增加，导致裂隙宽度减小，甚至闭合，使渗透率急剧下降。度减

3、小，甚至闭合，使渗透率急剧下降。根据大量资料指出随着有效应力的增加，渗透率呈指数降低根据大量资料指出随着有效应力的增加，渗透率呈指数降低。1 1）有效应力与原地应力有效应力与原地应力二、煤储层的渗透性二、煤储层的渗透性2、渗透率影响因素 实验表明，煤体在吸附气实验表明，煤体在吸附气体或解吸气体时可引起自身的体或解吸气体时可引起自身的膨胀与收缩。煤层气开发过程膨胀与收缩。煤层气开发过程中，储层压力降至临界解吸压中，储层压力降至临界解吸压力以下时，煤层气便开始解吸。力以下时，煤层气便开始解吸。由于煤体在侧向上是受围限的，由于煤体在侧向上是受围限的，因此煤基质的收缩不可能引起因此煤基质的收缩不可能引

4、起煤层整体的水平应变，只能沿煤层整体的水平应变，只能沿裂隙发生局部侧向应变。裂隙发生局部侧向应变。 基质沿裂隙的收缩造成水平应力下降，有效应力相应减小，裂隙宽基质沿裂隙的收缩造成水平应力下降，有效应力相应减小，裂隙宽度增加，渗透率增高。度增加，渗透率增高。2 2）基质收缩效应）基质收缩效应二、煤储层的渗透性二、煤储层的渗透性2、渗透率影响因素3 3）样品尺寸）样品尺寸由于煤的天然裂缝发育特征，较大样品显示出渗透率较高。由于煤的天然裂缝发育特征，较大样品显示出渗透率较高。渗透率与样品尺寸的关系图三、储层的空隙压力与原地应力三、储层的空隙压力与原地应力1、储层压力定义 储层压力：是作用于煤孔隙裂隙

5、空间上的流体压力（包括水压和气压），故又称地层压力或储层裂缝中的流体压力，多由试井获得。习惯上将煤层气井中地下水静液面到达井口的煤层称正常压力煤储层；高出井口的称超压煤储层；在井口之下的称欠压煤储层。储层压力的改变影响到正常有效应力的改变，进而控制渗透率。三、储层的空隙压力与原地应力三、储层的空隙压力与原地应力超压煤层气井喷三、储层的空隙压力与原地应力三、储层的空隙压力与原地应力2、煤层气瓦斯压力 煤层气（瓦斯） 压力是指在煤田勘探钻孔或煤矿矿井中测得的煤层孔隙中的气体压力。煤储层试井测得储层压力是水压，二者的测试条件和测试方法明显不同。煤储层压力是水压和气压的总和，在封闭体系中，储层压力中水

6、压等于气压；在开发体系中，储层压力等于水压与气压之和。三、储层的空隙压力与原地应力三、储层的空隙压力与原地应力3、原地应力 原地应力是指煤储层没有受到任何人为扰动，处于原始状态的应力。原地应力是压裂设计的重要依据，是储层渗透性的重要控制因素，同时也严重影响煤层气井的排采。四、煤储层的吸附性四、煤储层的吸附性07142128350246810压力 /MPa吸附量 /(cm3g-1)CH4CO2N206121824300246810压力 /MPa吸附量 /(cm3g-1)CH4CO2N207142128350246810压力 /MPa吸附量 /(cm3g-1)CH4CO2N202040608002

7、46810压力 /MPa吸附量 /(cm3g-1)CH4CO2N2长焰煤气煤焦煤无烟煤1、不同煤级煤吸附不同气体的差异性同一煤样吸附不同气体：CO2CH4N2四、煤储层的吸附性四、煤储层的吸附性2、煤层气吸附解吸过程的差异与解吸作用类型划分地质条件下的煤层气吸附过程与开采条件下的煤层气解吸过程的差异对比五、吸附饱和度与临界解吸压力五、吸附饱和度与临界解吸压力1、吸附饱和度的意义 煤层气吸附饱和度煤层气吸附饱和度：是指煤层在一定的煤层温度、煤储层压力和煤层湿度等储层条件下对甲烷的吸附饱和程度（Saturation），一般用百分比表示。煤层气吸附饱和度是评价煤层气的富集程度和可采性的重要的综合评价

8、指标。五、吸附饱和度与临界解吸压力五、吸附饱和度与临界解吸压力2、吸附饱的表达 饱和煤层（A）含有最大的气含量，这在理论上是可能的，如由实验室确定的等温吸附曲线所定义的。在开始脱水和压力下降时，气生产立即开始。 欠饱和煤层（B）含有比煤层可能吸附量要少的甲烷，由于先前发生过脱气事件。为了使气产气甚至需要几年的时间进行脱水和降压，而最终的储量减少。 饱和的欠饱和的五、吸附饱和度与临界解吸压力五、吸附饱和度与临界解吸压力2、临界解吸压力的意义 在煤层气开采过程中，压力降低到煤层气开始解吸的压力称之为临界临界解吸压力解吸压力，一般用MPa表示。理论气含量实测气含量废弃气含量废弃压力临界解吸压力实测储层压力结结 束束 语语 经过几十年的研究，煤储层领域的许多研究成果已经运用到煤层气勘探和开发实践中。但是，煤层气储层研究仍然存在如