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1、煤层气与常规油气共采可行性探讨 深部煤储层平衡水条件下的吸附效应,秦 勇，宋全友，傅雪海 中国矿业大学,20*年煤层气技术研讨会交流材料,提 纲,问题的提出 深部煤吸附性物理模拟 物理模拟实验结果分析 深部煤层饱和吸附量变化规律 深部煤层气与油气共采可行性,一、问题的提出,深部煤层气资源丰富,有无可能解放深部丰富的煤层气资源,深部煤储层：高压力，低渗透率，困难,深部煤层气地质条件到底有哪些特征？ 深部成藏竟表现为什么样的特点？ 应该从哪些方面去研究深部煤层气的可采潜力？ 可能与常规油气共采？ ？,不能按照习惯简单予以否定或肯定 须以严谨求实的态度加以正视 通过科学论证来说明有关问题,已经开展的
2、探索,宋全友（导师：秦勇）. 深部煤层气成藏条件与开发潜势（博士学位论文）. 2004 特殊性：较高压力，较高温度 对象：济阳坳陷 方法：地质分析，物理模拟，数值模拟，深浅对比 深部煤层气成藏的基本地质条件 深部煤储层含气性特征和影响因素 深部煤储层压力及其变化规律 深部煤储层渗透性条件 深部煤层气成藏条件和开发潜势,二、煤对甲烷吸附特性的物理模拟,模拟实验样品,实验方法与结果,模拟温度：30，40，50 最高模拟压力：12MPa（1200-1500m） 其他：平衡水，煤岩学组成，煤质,三、模拟实验结果分析,平衡水含量/煤级/温度之间关系,深部平衡水要低于浅部. 一定埋深度后，温度因素可能不再
3、对发生影响。 无烟煤阶段，温度对平衡水含量的影响较为显著.,温压/煤级对等温吸附特性的影响,温度升高，同一煤级VL明显减小。 煤级增高，同一温度条件下VL规律性增高。,2 / 1 0.5,朗格缪尔体积衰减系数：温度升高1， VL减小数量。 温度每升高10，煤样吸附量衰减速率比上一个等间距温度段约减小一半。,1000m,2000m,-RMe-R/T， VL和 Me均受煤级所决定的煤结构控制。 最大值出现位置，略滞后于平衡水含量最大值位置。 无烟煤阶段，30-40区间与40-50区间差异很小，暗示该阶段温度对煤吸附能力的影响大为减弱。,煤级增高，PL/T关系逐渐反转。 埋深加大（温度增高），解吸能
4、力在中煤级煤早期阶段逐渐降低，在高煤级煤阶段却逐渐增高。 PL/T-RMe/PL-R，同样的煤物质组成地质/地化因素。,压力增高，吸附增量减小，吸附趋于饱和。 深部煤储层压力对煤的吸附性影响不大。 在一定埋深下将会达到“吸附饱和临界深度”。,四、深部煤层饱和吸附量变化规律,济阳坳陷深部地层温度压力条件,济阳深部煤储层压力总体应符合华北统计规律(0.72MPa/hm)。 现代平均为3.28/hm，仍属正常地温场的范畴。,深部煤储层饱和吸附量预测,采用参数：上述物理模拟实验成果，现代地温梯度状况，华北地区上古生界煤储层平均压力梯度，Mavor等（1990）建立的方程组。,无论煤级如何，饱和吸附量与
5、埋深关系并不是单调增大函数，而在一定深度转折，即“临界深度”。 显而易见，临界深度的存在，是地层条件下煤储层吸附性的主控因素之一地热场深部增温作用的必然结果。,PT,TP,P=T,临界深度在焦煤阶段达到最大值。 这种关系，在中煤级煤阶段与/Me/VL-R关系一致。 控制深部高煤级煤吸附性的因素更为复杂。,五、深部煤层气与油气共采可行性,地质背景,我国拥有中新生代含油气盆地370余个，盆地总面积占全国面积74%左右，其中多数大中型盆地均为煤油气共生盆地，深部煤层气资源量巨大。 仅渤海湾盆地济阳坳陷，面积就达到3.54万km2。根据油气钻孔、三维地震等资料，盆地内普遍赋存石炭二叠纪含煤地层，煤层累
6、计厚度一般在1020m之间，在某些地带可大于30m（如判参1井为34.1m）。,煤的平均密度为1.4，煤层平均厚度为10m，含煤面积为3万km2，则济阳坳陷的煤层气资源量至少在3.78万亿m3以上，其中绝大部分赋存于埋深大于1000m的盆地深部。 煤层气平均资源丰度约1.26亿m3/km2，略高于全国煤层气平均资源丰度（1.21亿m3/km2）水平。,煤层含气性和煤层气可采性显示,惠民凹陷济古1号井，602m见石炭二叠纪含煤地层，见煤4层，在没有采取任何完井工艺措施的情况下日产煤层气115m3。,黄河北煤田埋深600-800m的煤储层中，钻孔煤芯直接法测定的含气量一般超过8m3/t，最高可达1
7、6.69m3/t。,深部某些利于煤层气开采的地质条件：,常规油气开发是一种非常有效的地层降压方式，卸压面积广，降压漏斗半径大，涉及层位多，这种大规模的卸压作用有可能为盆地内共生煤层气的解吸产出创造更为经济高效的地质条件。 深部存在较高的流体压力、较致密的盖层岩性、相对滞流封闭的水动力等条件。这些条件的有利配置，可能有利于深部煤层气的保存。 同时，较高的地层能势和受热温度为开采过程中煤层气的解吸运移提供了有利条件，实质上有利于深部煤层气资源的开采。 较高地层压力，深部煤层与围岩间岩石力学特性差异加大，从而为选择性地改善煤储层裂隙系统提供了更大的可能性，是今后重点研究方向之一。,六、初步认识,地层
8、温度、埋藏深度、煤级等条件的组合，可能对煤储层平衡水含量发生不同程度的影响。同煤级条件下，达到一定深度后，温度因素对平衡水含量的影响可能将会极度减弱。同埋深条件下，地层温度对肥煤和无烟煤阶段煤储层中平衡水含量的影响较为显著，对瘦煤贫煤以及长焰煤气煤阶段的影响却较为微弱。,深部煤储层吸附性与浅部煤储层有所不同。温度每增高10，VL平均衰减系数减小50%。相同温度条件下，不同煤级煤样的PL与温度之间关系在高煤级阶段发生反转，表明中煤级煤早期阶段煤储层中煤层气解吸能力随埋藏深度加大而逐渐降低，在高煤级煤阶段却逐渐增高。,模拟煤样饱和吸附量随埋藏深度增大而变化的趋势在一定深度发生反转，表明地层条件下可能存在“吸附饱和临界深度”，这是地热场深部增温作用的必然结果。埋藏一旦超过临界深度，饱和吸附量不再随埋藏深度的增大而增加，而是显现出逐渐降低的趋势。临界深度在焦煤阶段达到最大值（1500m），而在较低煤级和较高煤级阶段均相对变浅。,深部煤储层渗透性变差无疑会使煤层气开采难度增大，但较高地层温度与较高地层压力的配置关系也可能有利于煤层气的开采，即存在实现深部煤层气资源与常规油气资源共采的可能性。 深部较高流体压力和较高受热温度的“双重”控制效应，可能是导致深部煤储层吸附性与浅部存在较大差异的根本原因。临界深度以浅压力为主，以深温度为主。,谢谢！,
