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1、煤炭 煤层气综合勘查相关问题 李玉喜国土资源部矿产资源储量评审中心2016 3 提纲 一 概述二 煤炭 煤层气综合勘查新要求三 煤炭 煤层气综合勘查几点认识四 煤系地层资源综合勘查问题五 煤炭 煤层气综合勘查报告编写问题 按 煤层气资源 储量规范 的定义 赋存在煤层中 原始赋存状态一吸附在煤基质颗粒表面为主 以游离于煤割理 裂隙和孔隙中或溶解于煤层水中为辅 并以甲烷为主要成分的烃类气体 本标准规定需要估算资源 储量的主要是吸附气 其他定义 是赋存于煤层及其顶底板围岩中的与煤炭共伴生的非常规天然气资源 其主要气体组分为甲烷 CH4 是地史时期煤中有机质的热演化生烃产物 有时也称为煤层甲烷等 常见
2、英文名称有CoalbedMethane CoalSeamsGas等 一般缩写为CBM 煤层气业内普遍采用 煤层气 CoalbedMethane 煤层气 3 一 概述 瓦斯 在煤炭工业界通常将涌入煤矿巷道内的煤层气称之为煤矿瓦斯 Gassy 其气体组分除煤层气组分外 还有煤矿巷道内气体的成分 如氮气 N2 二氧化碳 CO2 等空气组分以及一氧化碳 CO 二氧化硫 SO2 等采矿活动所产生的气体组分 在煤炭勘探过程中 钻孔岩心解析气也称为瓦斯 煤矿煤层气 近年来 国内外有些学者为区分两者之间的概念差异 将通过煤矿井下抽放 GasDrainagein mine 采动区 GOB 抽放或废弃矿井 Aba
3、ndonedMines 抽排等方式获得的煤层气称为煤矿煤层气 CoalMineMethane 缩写为CMM 煤层气 煤矿瓦斯 煤矿煤层气 4 一 概述 与石油天然气之间关系 一 烃源岩层系内油气资源Oilandgasresourcesinsourcerocks 煤层气 CBM 页岩油 Shaleoil 页岩气 Shalegas 油页岩 oilshale 二 近烃源岩层系内油气资源Oilandgasresourcesadjacenttosourcerocks 致密油 tightoil 水溶气 water solublegas 致密气 tightgas 三 浅层及近地表油气资源Shallowand
4、near surfaceOilandgasresources 油砂 oilsand 已开发的有页岩气 煤层气 致密气 油砂 油页岩 致密油 生物气 theshalegas CBM tightgas oilsand oilshale tightoilandbiogeneticgasaredeveloped 页岩油在进行技术探索 水溶气没有系统研究Shaleoilandwater solublegasareunderdeveloped 生物气 bio gas 一 概述 煤层 1 煤炭开采目的层 可采每层要求 埋深一般小于1200m 厚度大于0 6 0 8米 灰分小于40 硫分小于3 0 2 煤层气
5、生成的源岩和主要储层 厚度小于0 8m 0 6m也生成并储存煤层气 因此 如果考虑围岩 深度 煤层气与煤炭在开采上不完全重叠 3 油气的源岩层煤系地层 由多种岩石组合形成的 并含有多层可采 不可采煤层的一套地层 煤系地层资源比较丰富 除煤炭 煤层气外 还有油页岩 高岭土 致密气 页岩气等资源 煤 煤层气 煤系地层 一 概述 煤层气成因 原生生物气 热成因气 次生生物气赋存状态 煤层气以吸附态赋存于煤基质微孔内表面孔渗特征 孔隙 割理 裂隙产出机理 降压解吸开采方式 排水 降压 采气 7 煤层气基本特征 一 概述 煤层气勘探 地震勘探煤层气钻井 测井煤层气主要储层参数获取有利区评价优选煤层气完井
6、与增产改造煤层气排采 8 一 概述 地震勘探 二维地震勘探和三维地震勘探 目前主要针对中浅层进行 与石油的地震勘探要求有所不同 可以识别煤层 确定构造形态 分析确定断层 陷落柱分布 为优选井位提供基础依据测井 根据需要安排测井项目 一 概述 井筒资料获取 探井 采用钻井辅以测井和取心分析化验方法 确定储层的 1 深度 2 厚度 3 结构 4 煤质 5 煤岩 6 顶底板性质 7 含气量 8 气体成分 9 等温吸附性能等参数的工程井 岩心和煤芯最好大于60mm 气体散失慢 分析测试项目可以得到保证 测井工具使用较便利 一 概述 井筒资料获取 参数井 在探井基础上采用注入压降法 以取得 1 渗透率
7、2 储层压力 3 表皮系数 4 调查半径 5 储层温度 6 破裂压力 7 地应力等参数为目的的工程井 参数井一般应在完成探井工程的基础上部署 其工程部署及密度应达到划分勘查区内不同参数类型地质块段的目的 并满足估算控制可采储量所需参数的要求 一 概述 井筒资料获取 排采井 为取得 1 气体成分 2 产气量 3 产水量 4 水质及 5 井间干扰试验为主要目的的工程井 排采井一般应在完成探井和参数井工程的基础上部署 其工程部署及密度应满足估算探明可采储量所需参数的要求 一 概述 煤层气主要储层参数获取主要利用井筒资料和地震资料获取 储层几何形态有效厚度含气量气成份储集能力吸附体积孔隙率孔隙体积压缩
8、系数储层绝对渗透率储层相对渗透率扩散率储层压力流体性质抽排体积几何形态 一 概述 1 1 1 1 2 2 2 2 3 3 3 3 煤层具有应力敏感性 应力状态改变 煤储层物性会发生跳跃性变化 有几个突变点 现今地应力场随深度变化 2 2 1 1 3 3 一 概述 有利区评价优选 15 煤层气开发选区评价参数 据吴建光 一 概述 煤层气完井与增产改造 16 直井 工艺简单 成本低等特点 得到大量的应用水平井 单井产量高 资金回收快等特点 也越来越受到关注 煤层气井分类 据吴建光 一 概述 煤层气井常规钻井井身结构表 单位 mm 17 煤层气井分类 据吴建光 一 概述 工程井井身结构示意图 18
9、多分支水平井 双井连通U型井井身结构示意图 煤层气井分类 据吴建光 一 概述 19 裸眼完井洞穴完井套管射孔压裂完井 裸眼完井 洞穴完井 射孔压裂完井 煤层气完井技术 据吴建光 一 概述 压裂 我国一般为套管完井 压裂改造后进行排采压裂通过压裂 产生人工裂缝 通过人工裂缝沟通天然裂缝和割理 形成流向井筒的排水 降压 产气通道压裂液压裂液类型较多 如活性水压裂液 线性胶压裂液 冻胶压裂 氮气泡沫压裂液等 支撑剂有石英砂 陶粒 玻球 核桃壳 铝球 树脂涂层砂等煤层气开采深度较浅 主要采用价格较低的石英砂作为支撑剂韧性支撑剂主要施工参数排量一般不超过10m3 min 一般在6 10m3 min支撑剂
10、20 40目为主 尾追16 20目粗砂砂比10 15 20 排采 我国北方煤层气的排采 在达产前一般控制在1年半左右时间过快会导致煤粉过多 形成堵塞 还可能导致地应力和压力的变化过快 引起开采问题目前煤层气排采主要采用有杆泵 螺杆泵 电潜泵等进行 一 概述 1 资源特点 中国煤层气资源特点 成煤期多 6大期 各期地质构造复杂 成煤环境复杂 储层非均质性强 煤层渗透率和单井产气量变化很大 煤层气成藏条件复杂 不包括石煤 全国煤层气资源潜力 一 概述 2 资源潜力 全国42个盆地 121个含气区带 2000m以浅的煤层气面积41 5万km2 远景资源量36 8万亿m3 1500m以浅可采资源量约1
11、0 9万亿m3 3000以浅煤层气面积55 1万km2 资源量55 2万亿m3 全国煤层气资源潜力 P2 T3 J1 2 J1 2 J3 K1 E J1 2 C P C P E C P2 T3 P2 T3 C1 P2 P2 C1 长沙南昌 P2 P2 P2 P2 武汉 南京 上海 福州 台北 广州 成都 P2 西安 兰州 西宁 呼和浩特 北京 济南 郑州 银川 拉萨 南海 C P 3 不同煤阶资源潜力 E不同煤阶煤层气资源 J1 2 J1 2 J3 K1哈尔滨 J3 K1 E 长春 7 8229 9 9836 9 52 高煤阶21 1 中煤阶38 9 低煤阶40 中国高 中 低煤阶煤层气资源量
12、分别为7 8 14 3 14 7万亿m3 低煤阶占40 高煤阶Ro大于1 9 中煤阶Ro介于1 9 0 7 低煤阶Ro小于0 7 24 全国煤层气资源潜力 煤层气探井及开发井数量到2014年 煤层气钻井数量达到了15000多口 增幅明显加快 沁水盆地成为具有4000亿立方米地质储量的特大型煤层气区鄂尔多斯盆地东缘成为具有1000多亿立方米地质储量的煤层气区总体上 煤层气的发展还没有达到预期目标 6 煤层气探明地质储量 7 煤层气产量 2014年 地面抽采煤层气产量达到了36亿立方米 储量及产量 一 概述 提纲 一 概述二 煤炭 煤层气综合勘查新要求三 煤炭 煤层气综合勘查几点认识四 煤系地层资
13、源综合勘查问题五 煤炭 煤层气综合勘查报告编写问题 二 煤炭 煤层气综合勘查新要求 国土资源部储量司 关于严格执行地质勘查规范加强评审备案管理的函 国土资储函 2014 1号 针对部评审备案的 一 三 条要求 综合勘查 综合评价要有明确的工作内容和成果 评审时应对上述各项工作做出客观明确评价 对不满足规范要求的 评估师 专家 均应有明确具体的评价结论意见 并写入意见书 二 一 条要求 严格执行煤炭和煤层气综合勘查评价有关规定按照 关于加强煤炭和煤层气资源综合勘查开采管理的通知 国土资发 2007 96号 要求 对达不到相应勘查阶段对煤层气勘查工作要求的 不应受理评审 严格区分煤层气与煤层瓦斯在
14、采样测试 分析评价的不同要求 2015年4号文要求 三个试点省份 贵州 陕西 黑龙江 也按该要求对煤炭 煤层气矿产资源储量进行评审备案 二 煤炭 煤层气综合勘查新要求 概括起来 有4点要求 1 综合勘查 综合评价工作和成果2 对达不到相应勘查阶段对煤层气勘查要求的 不应受理评审3 严格区分煤层气与煤层瓦斯在采样测试 分析评价的不同要求4 部评审备案的 三个试点省份的 都要按此要求进行评审 部和三个试点省份的 不能用瓦斯用瓦斯测试结果估算煤层气资源量 确定煤层气含量是否达到1 4 8方 要用煤层气参数井数据 低于1 4 8方不做煤层气 其依据为 一 国务院办公厅关于加快煤层气 煤矿瓦斯 抽采利用
15、的若干意见 国办发 2006 47号 二 关于加强煤炭和煤层气资源综合勘查开采管理的通知 国土资发 2007 96号通知 二 煤炭 煤层气综合勘查新要求 一 国务院办公厅关于加快煤层气 煤矿瓦斯 抽采利用的若干意见 国办发 2006 47号 国务院 2006 47号文出台的目的是防范煤矿瓦斯事故 充分利用能源资源 有效保护生态环境 该文件共十六条 其中三条涉及资源管理 煤层气矿业权人未完成法定投入 依法处理煤层中吨煤瓦斯含量必须降到国家规定标准以下坚持采气采煤一体化 依法清理矿业权重叠 国务院办公厅关于加快煤层气 煤矿瓦斯 抽采利用的若干意见 国办发 2006 47号 2006年6月15日 六
16、 坚持采气采煤一体化 依法清理并妥善解决煤层气和煤炭资源的矿业权交叉问题 凡新设探矿权 必须对煤层气 煤炭资源进行综合勘查 评价和储量认定 煤层中吨煤瓦斯含量高于规定标准且具备地面开发条件的 必须统一编制煤层气和煤炭开发利用方案 并优先选择地面煤层气抽采 煤层气和煤炭资源实施综合勘查 评价和储量认定的具体办法由国土资源部研究制订 二 煤炭 煤层气综合勘查新要求 国务院办公厅关于加快煤层气 煤矿瓦斯 抽采利用的若干意见 国办发 2006 47号 第六条中 涉及到煤炭和煤层气综合勘查的有 1 凡新设探矿权 必须对煤层气 煤炭资源进行综合勘查 评价和储量认定 有三方面要求 没有前置条件 2 煤层中吨煤瓦斯含量高于规定标准且具备地面开发条件的 必须统一编制煤层气和煤炭开发利用方案 并优先选择地面煤层气抽采 有两个前置条件 两方面要求 3 煤层气和煤炭资源实施综合勘查 评价和储量认定的具体办法由国土资源部研究制订 国土部负责具体落实 二 煤炭 煤层气综合勘查新要求 依据国务院文件要求 国土资源部出台 关于加强煤炭和煤层气资源综合勘查开采管理的通知 国土资发 2007 96号 共18条 三方面内容
