煤层气储层测井评价方法及其应用

章　　煤层气储层地质特征分析第（据等修改，

自，其中，俄罗斯、中国和美国等根据国内外大量的煤田与油气勘探开发工作可知，地球上的煤层中蕴藏着丰富的煤层气资源。据估算，世界上主要产煤国的煤层气资源约为（

国的煤层气资源潜力最大（见表

表世界上几个主要产煤国煤炭与煤层气资源数据表世纪年代以来，人们深刻认识到合理开发与利用煤层气，不仅能够解决煤矿开采中瓦斯爆炸问题，而且还可以为人类提供一种洁净能源。因此，对煤层气的勘探开发已经引起国内外的广泛重视，而且相继开展了相关的勘探开发研究工作。目前美国等西方国家已开始商业性开发，我国也已进行了相关的勘探开发工作。因此，关于煤层气储层地质和储集特征等方面已取得了

许多可喜成果，下面就介绍有关这方面的研究成果。

其主要成分是煤层气就是指在煤层内产生和赋存的天然气煤层气储集特征和产出机理

℃时，腐植型干酪根受厌氧微生

），约占甲烷以上，又称煤层甲烷煤层吸附气或煤层瓦斯，它是煤层气的一种，是一种非常规天然气。煤层气与常规天然气最大不同点就在于煤岩既是它的储集岩又是生气原岩，它是煤层煤化作用的结果。煤的储集性和煤中天然气的储集是整个成煤作用过程的结果。因此，在研究煤层气储集和产出机理时应首先简述一下成煤作用过程；其次，讨论煤化作用与煤层气形成的关系；最后，讨论煤层气的储集和产出机理。

煤化作用与煤层气的形成

个阶高等植物经化学作用和热演化作用形成煤一般要经历段，即泥炭化、成岩和变质（煤化）阶段。植物遗体在有水存在和微生物参与下经分解化合等复杂生化过程形成泥炭，然后被覆盖，在温、压影响下，经过压实、脱水、胶结成岩，逐渐固结成褐煤；随着温度和压力的继续增高，煤内部分子结构和物化性质作有规律的变化，褐煤就变成烟煤、无烟煤。

煤化作用的结果除形成煤之外，还形成了甲烷、二氧化碳、氮气和水等产物。由此可见，煤既是生气原岩，又是煤层气的储集岩。甲烷的产生有两种机制：生物成因和热成因。早期阶段（成岩作用）煤层埋藏浅，在温度低于℃以上时，开始热降

物的降解作用生成气体，称为降解型煤层气（仅占煤层气的；埋深增加或地温增加而使温度达到℃左右，解的生气过程，随着煤的变质加深，在温度达到

气体大量生成，与常规天然气和石油生成门限温度基本相似，此时的镜煤反射率在

号，镜煤反射率量约占从以上褐煤到无烟煤总产量的生成，至无烟煤煤层气的储集方式天然气。这些气体煤化过程中每吨成熟煤大约可生产

一部分扩散进入大气层，另一部分运移到煤层附近的其他岩层，形成常规天然气藏，剩余的则残留在煤层中称为煤层气。常规天然气主要是呈游离和溶解状态存在于储层中（例如，砂岩和灰岩），而之间（肥煤到焦煤阶段），生成的气。之后气体仍在继续

，逐步停止生气。

）。其表面有大量过剩自由能。固体表面煤层气除少量以游离态和溶解态存在外，以上是以分子状态呈单分子层吸附在煤的表面上。也就是说，储集在煤层中的煤层气，绝大部分以单分子层的形式在压力作用下吸附在微孔隙的内表面。是吸附在煤颗粒的表面上。一般认为，微孔隙中不为水所充填。在未降压解吸前，微孔隙中也几乎无游离气体。即在微孔隙中只有吸附气体。煤层通过吸附作用，比常规砂岩具有更高的储气能力。

煤比在生成甲烷的同时，凝胶化作用使煤以芳香核为基本单元的聚合体，致使煤成为具有大量内表面积的多微孔物体（每

表面积可达倍。分子的剩余力场能对碰到固体表面上来的气体分子产生吸引力，使得气体分子在固体表面上发生相对聚集，以减少剩余力场，降低固体表面能，使具有较大面积的固体变得较为稳定。因此，煤与同体积常规储集岩相比，其储集天然气的能力是它们的

煤层气的产出特点

基质界面上发生。解吸的气体通过由于煤层气是在压力作用下吸附的，所以当煤层的压力降低到一定程度时（对应的压力称为“临界解吸压力”），煤层中吸附的气体就与微孔隙内表面分离，称为“解吸”。由于割理中的压力降低，解吸作用也可在煤的割理的煤基质和微孔隙扩散进入裂缝网络中，再经网络流向井筒。

煤对甲烷吸附依靠的是范德华力。属物理吸附，是个阶段（见图

可逆过程，即在一定条件下，吸附的甲烷会与煤的内表面脱离进入游离相，这叫做煤层气的解吸。煤层甲烷气的解吸主要受压力控制，降低煤层内的压力，则可使吸附气解吸释放。煤层中维系甲烷吸附的压力是静水压力和气体压力。静水压力下的煤层气产出大致要经历）非饱和单相流动阶段。储层压力逐渐下降，

单相流动阶段。水从割理系统中进入井筒被排出，储层压力开始逐渐下降。两相流动阶段。甲烷已开始解吸，形成气泡，阻碍水的流动，水相相对渗透率下降，

但由于气泡是孤立的，尚未出现气体流动。

煤层甲烷产出的三个阶段（据杨建业等，

图着压力下降到一定程度和气体不断解吸，气饱和度提高，气泡互相连接，形成连续气流，气水同时进入井筒。

一旦两相流动开始，似乎有两种气体运移机理控制煤层甲烷气的运移。其一机理指游离气穿过裂缝和微孔隙体系的流动；其二机理指气体穿过固体煤的微孔隙空间的扩散流动。从根本上讲，是压差，即井眼与地层之间的压差值直接控制气的解吸与扩散。美国两个主要煤层气田圣胡安气田和黑勇士气田目前均是通

过排水降压达到产气目的。

煤层气为自生自储式非常规天然气。因此，控制煤层储集性控制煤层气富集的主要因素

，中低挥发分烟煤（镜煤反射率能的主要因素是煤岩性质、煤岩储集空间发育程度、煤层埋藏深度、煤层厚度及地质构造和圈闭条件的优劣等等。

煤岩性质对煤层气富集的影响

煤岩性质对煤层气富集的影响主要表现在煤岩三大组分，即镜质组、壳质组、惰性组的产气能力的差别。研究表明，壳质组产无烟煤阶段，镜质组惰性组。产烃气的比率在焦煤瘦煤），不同组分的吸附也有人研究认为镜质组产气略大于壳质组，原因是镜质组分气态烃产率较高，而壳质组所有成分产气能力各有不同。另外，从对甲烷的吸附能力看，一般认为煤的吸附能力随煤阶的增高而增加，在烟煤阶段（长焰煤

号变质阶段，显微组分的组能力变化是：惰性组（具有胞腔结构而无充填物的丝质体）＞镜质惰性组（无结构丝质体）；在无烟煤

吸附能力是镜质组＞惰性组。壳质组在三个组分中吸附能力最低。

以煤阶来分析，美国的研究与实践表明，煤化过程生气量较大的煤阶，一般储气量也较大（表

气能力

大致为实际的研究认为从长焰煤到无烟煤，总趋势是煤层甲烷含量随煤和我国煤炭系统通过分析矿井瓦斯分布和。从脱气试验结果看，中低挥发分烟煤的解吸量最高，分别是

和

）的生气量最大，分别为不同煤层的气体生成量数据表

表

。裂缝孔隙的主

图）的生化程度增高而增加，其中焦煤到无烟煤

，这

产量最大，实测长焰煤到无烟煤的解吸量为

与国外的研究结果基本一致。

煤岩储集空间对煤层气储集的影响煤岩中孔隙分为两种，一种是基岩孔隙，第二种是裂缝孔隙。因此煤层是具有双重孔隙结构的储集层，见图煤层双重孔隙结构示意图

要部分是指其内生裂隙，特称为割理。它是煤化作用过程中，由于 …… 此处隐藏：9452字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……