煤层气基础知识

1、1、煤层气：是指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并部分游离于煤孔隙中或溶解于煤层水中的烃类气体；煤层气爆炸范5围1为5%2、煤层气的主要成分甲烷、二氧化碳、氮气3、煤层气储层是（基质）孔隙、裂隙双重介质结构4、煤层气的赋存状态吸附态（80-90%），游离态（20%-10%）、水溶态（5%以下）。游离态煤层气以自由气体状态储积在煤的割理和其他裂缝空隙中，在压力的作用下自由5、煤层气的产出机理：通过抽排煤储层的承压水，降低煤储层压力，使吸附态甲烷解量游离态甲烷并运移至井口。即排水一降压一解析一扩散一渗流煤层气的运移方式：微-孔大孔-微裂纹-裂隙-裂缝6、在煤体的大孔和裂隙中

2、，煤层气流动是以压力梯度为动力，其运移遵循达西定律；而孔结构中，煤层气流动是以浓度梯度为动力，运移遵循菲克定律。7、井底压力：是指煤层气井储层流体流动压力8、压降漏斗：由于排水降压，供水边界到井底洞穴形成压差,其压差形状为漏斗状曲面,该曲面被称为压降漏斗，由于洞穴压力最低，煤层气定向解析，扩散，渗流和运移至洞穴。排采时间越长，压降漏斗有效半径越大，其影响范围逐渐增加。9、吸附：煤层气分子由气相赋存到煤体表面的过程。10、煤中自然形成的裂缝称为割理；割理中的一组连续性较强、延伸较远的称面割理；组仅局限于相邻两条面割理之间的、断续分布的称端割理11、达西定律:Q二KAh/L式中Q为单位时间渗流量，

3、A为过水断面面积，为总水头损失（高度差）丄为渗流路径长度,I=h/L为水力坡度，K为渗流系数。关系式表明，水在单位时间内通过多孔介质的渗流量与渗流路径长度成反比，与过水断面面积和总水头损失成正比。从水力学已知，通过某一断面的流量等于流速v与过水断面A的乘积，即Q=Av。菲克定律：菲克就提出了：在单位时间内通过垂直于扩散方向的单位截面积的扩散物质流量（称为扩散通量Diffusionflux,用J表示）与该截面处的浓度梯度Coneentrationgradient）成正比，也就是说，浓度梯度越大，扩散通量越大12、临界解吸压力：对于未饱和煤层气藏，只有压力下降到含气量吸附等温线上，气体始解吸，该压

4、力称为临界解吸压力。13、基质收缩：煤层气的产出，钻孔周围的煤层气含量与压力下降，煤体会发生收缩变使得煤层中的裂缝张开，增大钻孔周围的煤层透气系数；正是由于吸附相的存在，才使表面张力下降、煤的表面能降低，使煤的固体骨架发生相对的膨胀，导致煤的强度的降使煤易以碎。解吸煤层气后，其强度就会上升，也就是基质收缩14、煤化作用的实质是温度升高条件下的化学反应过程，烃类即为反应的产物16、地应力：作用在岩体上的各种相互平衡的外力使岩体内部产生附加内力，它的效应引起岩体形变。这种附加内力的分布密度就是地应力。地应力为影响煤储层渗透率大小要的因素。17、原始地应力：是指煤层没有受到人为扰动，处于原始状态的应

5、力。18、有效地应力：是指煤层压裂最小的有效闭合应力，为煤层破裂压力与其抗张强度之19、欠平衡钻井：在钻井过程中，钻井液的液柱压力小于于地层压力的钻井方法，称为衡钻井。20、完井：煤层气完井主要有射孔完井（分为套管射孔和尾管射孔两种）和裸眼完井期裸眼和后期裸眼两种而油气井还包括割缝衬管完井、石充填完井防砂管完井等方式裸眼完井：是指产气煤层裸露，不用套管和水泥环封闭。先期裸眼完井：是指钻开煤层，再在煤层顶部下入套管并固井，产气煤层保持裸眼。后期裸眼完井：是指钻到煤层顶板下套管固井，再钻开生产层段的煤层，产气煤层保持套管完井：对产气层下入套管。裸眼洞穴完井：人为在裸眼段煤层造一个大的洞穴，用以提高

6、煤层气产量的完井方法。21、排采三个阶段：随着煤层周围压力的下降，首先只有水产出，因为这时压力下降不煤壁附近只有单相流动。当储层压力进一步下降煤壁附近开始进入第二阶段，这时有数量甲烷从煤的表面解吸，开始形成气泡，阻碍水的流动，水的相对渗透率下降，但气能流动，无论在基质孔隙中还是在割理中，气泡都是孤立的，没有互虽相然连出接现气、水两相，但只有水相是可动的这，阶段叫做非饱和单相流阶段储层压力进一步下降有，更多的气解吸出来，则煤壁附近进入第三阶段，水中含气已达到饱和，气泡互相连接形成连续线，气的相对渗透率大于零。随着压力下降和水饱和度降低，在水的相对渗透率不断下条件下气的相对渗透率逐渐上升，气产量逐

7、渐增这加三个阶段是连续的过程。22、煤孔径分布与煤阶关系丝质组稳定组镜质组低变质煤（Ro=0.5-0.9%中，各种类型的孔隙都很丰1其中粒间孔和植物胞腔孔占绝对优势,长焰煤中有气孔。中等变质煤Ro=0.9-2.0%中，镜下可见孔大大减少低变质煤中极为发育的粒间孔已不常见,且其孔径大大减小，出现了较为丰富的气孔，什物组织孔仍然是这个阶段主要的孔隙类高变质阶段Ro2.0%）镜下所见孔隙基本上和中等变质孔相同径变小，可见孔隙极为稀少。23、煤裂隙分类裂隙是煤层中流体运移和产出的通道；裂隙发育程度与煤岩有关，不同煤岩组分的裂隙，其密度由大到小是：亮镜煤煤暗煤。24、煤裂隙与煤体渗透性关系煤体的渗透性与

8、煤体的裂隙数量之间也具有确的定正比关系。低变质程度的褐煤和高变质程度的无烟煤具有较大的孔隙度，而变质程度中等的肥煤和具有较小的孔隙度，不利于流体的流动。25、张性裂隙处于张开状态，有利于流体的流动；压性裂隙区的裂隙处于闭合状态不，利于流体的流动裂。隙的张开度与裂隙处的地应力有关。在地应力作用下，裂隙被压缩、闭合，阻止了流体的流动。地应力越大，裂隙的渗透性越差。26、煤体表面对不同的气体的吸附量的大小和气体凝聚性有关，凝聚性越强的气体，被附的量就越大。27、气体压力越大，其扩散能力越强。煤体中甲烷以过渡型扩散为主。28、煤体发生变形的原因：煤吸附气体越多，煤的表面张力下降也越多，导致煤的变形越大。随着煤层气压力的增加，煤体的膨胀变形加大。当煤层气压力下降时，煤体中煤层气发生解吸，煤体即产生收缩变形，且这种收缩变形情况下不能回到原点，即存在一定量的残余变形；煤吸附气体所表现的吸附性越大，其变形量越大。当发生解吸时，一部分煤层气将人（从）煤体结构内部释放出来，会引起微孔隙和微裂隙的闭合，从而引起煤体发生收缩变形。29、当埋深增加时，渗透性也变差。30、煤层气排放过程中煤体应力的变化规律从煤层气压力的变化超势看在，排放初期，裂隙处的煤层气要比基质块体内的煤层气流动速度快，煤层气压力衰减迅速。这一情况导致的直接