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1、第一节 煤储层含气量的组成 第二节 煤储层围岩物性及封盖能力 第三节 控气地质因素 第四节 煤层含气性的预测方法,第四章 煤储层 含气特征及控气地质因素,第一节 煤储层含气量的组成,一、美国矿业局（USBM）的直接法,1、逸散气量指从钻头钻至煤层到煤样放入解吸罐以前自然析出的天然气量。逸散气的体积取决于钻孔揭露煤层到把煤样密封于解吸罐的时间、煤的物理特性、钻井液特性、水饱和度和游离态气体含量。 2、解吸气量指煤样置于解吸罐中在正常大气压和储层温度下，自然脱出的煤层气量。终止于一周内平均解吸气量小于10ml/d或在一周内每克样品的解吸量平均小于0.05ml/d。,3、残留气量指充分解吸结束后残留
2、在煤样中的煤层气量。,二、中国的解吸法,1、损失气量（V1） 2、现场2h解吸量（V2） 3、真空加热脱气量（V3） 4、粉碎脱气量（V4） 二者的差异：解吸时间、温度、阶段,三、相态含气量,1、溶解气,2、游离气,P0 、Vg、T0标准状态下游离气压力、体积和绝对温度； P 、V、T储层状态下游离气压力、游离气体积和绝对温度 ； Z气体压缩因子（在给定温度、压力条件下，真实气体所占体积和相同条件下理想气体所占体积之比）。 是压力和温度的函数，即ZZ（P，T），可查表得到 。,3、吸附气吸附气可由等温吸附实验来模拟（见前一章）。,第二节 煤储层围岩物性及封盖能力,一、煤储层顶底板的岩石类型煤层
3、顶底板是封堵煤层气的第一道屏障，是煤储层围岩组合中最重要的岩层。其主要岩石类型有碳酸盐岩、砂岩、泥岩、油页岩及砂泥岩互层组合。,二、围岩的封盖能力围岩封盖能力与围岩的岩性、韧性、厚度、连续性及埋深有 关。从岩性来说，由砂岩、碳酸盐岩、砂泥岩互层组合、泥岩、煤层到油页岩，其封盖能力依次增强。,三、围岩的封闭机理,第三节 控气地质因素,1 、 煤化程度不同煤类的产气量和吸附能力,2、 煤岩组分 生气量EVI=310.8 V=4.3 E E=11I 吸附能力I VE显微组分及充填情况,3、沉积体系,4、 构造样式及构造部位,5、埋藏深度与地温状态,6、水文地质条件,地层水静水势能可由测压水头hw表示
4、：,1）水力运移逸散控气作用； 2）水力封堵控气作用 3）水力封闭控气作用；,Fort Union组煤层是区域含水层，东缘露头为补给区，向西部（深部）径流，盆地中心（煤层深部）形成承压水条件，具有超压含水层。 煤层气单井产量平均5660m3/d，最高10万m3/d，产水量30-150 m3/d,粉河盆地,水力封堵控气作用,水力封堵控气作用,束缚水封闭型,勇士盆地煤储层水矿化度分布平面图,大宁潘庄樊庄 阳城北,山西组含水层,7、历史演化,第四节 煤层含气量预测方法,一、原位煤层含气量预测 预测方法有含气梯度法、压力吸附曲线法、煤质灰分含气量类比法、测井曲线法、地质条件综合分析法等。 1、含气梯度
5、法（1）同一构造单元中已有浅部勘探区含气性资料的深部地区；（2）煤级受埋深控制，煤级相当或变幅较小；（3）勘探区含气性资料较为丰富，含气梯度明显或埋深与煤层气 含量关系离散性较小；,（4）适用深度：止深在甲烷风氧化带下500700米（前苏联）； 800900米（英国）；古地表起算垂深800 1000米（张新民，1991） 傅雪海（1995）等研究表明煤层气含量止深受煤 变质作用的方式和煤变质作用程度的影响。,2、压力吸附曲线法煤储层含气性取决于煤岩体的吸附能力和含气饱和度， 即含气量理论吸附量含气饱和度。煤岩体的吸附能力又 是煤储层压力和温度的函数，温度相差不大的情况下，与煤储层压力关系密切，
6、其关系可由等温吸附实验得到，理论吸附量可以由朗格缪尔方程求得 。,3、煤级灰分含气量类比法煤层含气量受煤级和煤岩组分、灰分等控制。因此，应用该方法的前提条件是预测区煤级、煤岩特征与参照区可以类比。,4、测井响应拟合煤层气含量测井响应拟合煤层气含量的工作步骤依次为数据采集、 预处理、逐步回归分析、建立数学模型、进行质量检验。若效果显著，就可以利用该数学模型对有测井曲线而无煤层气含量的钻孔进行煤层含气性预测。,5、地质条件综合分析法通过对预测区煤层赋存特征、地质构造演化历史及煤层埋藏热演化生烃保存历史分析，确定煤的变质方式和煤的变质程度，进而预测其含气性。从广义上讲，所有的地质预测方法都包含着一定
7、程度的综 合地质分析，不同方法之间存在着一些不可分离的相辅相成的关系。因此，在对同一地区煤层含气性分析预测中，往往是以某种方法为主的多种方法综合预测。,二、采动影响区煤层含气量预测,煤矿井巷开拓和煤炭生产改变了煤层的地应力场、流体压力场，打破了煤层内游离气、吸附气和水溶气之间的动态平衡关系。采动影响区内煤层的含气量、透气性、储层压力等均呈现出动态变化特征。 1、本煤层采动影响区本煤层采动影响区掘进巷道采煤工作面1）有限元法,2） 瓦斯涌出量法,暴露煤壁瓦斯涌出系数与时间的关系（据包剑影等，1996）,3）瓦斯压力测试法 据实测瓦斯卸压带内煤中某点的原始瓦斯压力和不同时间的残余瓦斯压力，由朗缪尔方程计算原始瓦斯含量和残余瓦斯含量 。,采动影响区内煤层瓦斯含量和排放率与时间和距暴露煤壁距离的关系 1 迎头掘过后6h；2迎头掘过后4d；3迎头掘过后10d； 4迎头掘过后15d；5迎头掘过后55d；6迎头掘过后155d（稳定）,下 邻 近 层 距 开 采 层 距 离,3）煤炭资源残留区,2、邻近层采动影响区,
