煤层气勘探开发技术 及国内外研究现状中联煤层气有限责任公司1、煤层气的生成、储集与产出机理 2、煤层气开发程序与开发技术 3、国外煤层气开发现状 4、我国煤层气勘探开发研究现状 5、发展中国煤层气产业需要加强和完善 的几个方面煤层气勘探开发技术及国内外研究现状1、煤层气的生成、储集与产出机理1.1、什么是煤层气1.2、煤层气的生成、储集与产出机理1.3、为什么要开发煤层气1.4、开发煤层气的重要意义1.1、什么是煤层气 煤层气在煤矿生产中称为瓦斯,它是煤层在煤 化过程中生成并储集于煤层中的非常规天然 气体。其主要成份是甲烷（CH4），以吸附状 态为主赋存于煤层中，与常规天然气存在很 大不同，如下表：1.2、煤层气的生成、储集及产出煤层气的生成成煤作用各阶段甲烷的生成 4C16H18O5（泥炭） C57H56O10（褐煤） +4CO2+3CH4+2H2O C57H56O10（褐煤） C54H42O5（沥青煤）+ CO2+ 2CH4+ 3H2O C15H14O（烟煤） C13H4 （无烟煤） +2CH4+ H2O煤层气的产出机理及产出过程解吸 扩 散渗流 由于煤层气是被煤基的内表面所吸附，其产出过 程与天然气有很大不同，只有当储层压力低于临 界解吸压力时，甲烷气体从煤基内表面解吸变为 游离态，其过程可以用Langmuir吸附定律描述：C（p）=VL*P/（PL+P）C（p）-压力为p状态下煤层吸附量VL、 PL- Langmuir体积和压力P-储层压力煤层气的解吸煤层气的扩散 煤层气进入煤基质孔隙后，在浓度作用下向割理 扩散，起扩散过程符合Fick定理：qm=DVm（C（t）-C（p）qm -煤基质中甲烷扩散量D-扩散系数-形状系数Vm-煤基块体积-甲烷密度C（t）-煤基质中甲烷浓度C（p）-煤基质-割理边界上的甲烷浓度煤层气的渗流 煤层割理中甲烷气体在流体势（压差）作用下，通过 裂隙系统向压裂缝和井筒渗流，符合达西定理。由于 煤层气产出是气水两相流，根据达西定理每一相的渗 流定理：Kl = K Krl Vl为l相的渗流速度，m/s； l 为l相的粘滞系数，Mpas； Pl为l相的压差，MPa； L 为渗流途径的长度，m； Kl为l相的有效渗透率，10-3m2； K 为多孔介质的绝对渗透率，10-3m2； Krl为l相的相对渗透率，10-3m2。 煤层气产出三个阶段井网干扰是实现煤层气井稳定而持续高产的必然手段 煤层气稳定而持续的高产必须通过井间干扰来 实现，只有通过井网排水形成大面积的压降漏 斗，煤层气才能进入正常的产气高峰期。因为 ，排采降压需要一定的过程，所以煤层气的开 采需数年后才能达到高峰值。1.3、为什么要开发煤层气新洁净能源 我国能源结构和世界能源结构 能源缺口 环境保护 减少温室气体，缓解温室效应-直接减少CH4扩散，194亿方-间接减少CO2扩散，每年因燃煤排放CO2 126亿方 降低煤炭消费，改善空气质量-年燃煤7亿多吨，排放SO22200万吨，烟尘1900万吨 保障煤矿安全 93-97年，200余起，5000多人 每百万吨煤4人的死亡率 新兴的煤层气产业 新经济增长点 降低采煤成本 煤炭城市产业升级我国能源结构与世界能源结构对比 2001年我国一次能源消费结构中，煤炭占62.0% 左右，而石油、天然气的比例仅分别为27.6%、 3.0%，其它能源不足8%，洁净能源比例远远低 于世界平均水平。1.4、开发煤层气的重大意义1）能够从根本上防治煤矿瓦斯事故，提高煤 矿生产的经济效益。 2）可以获得一种新型洁净能源和重要的化工 原料，改变我国能源结构的不合理状况。 3）保护大气环境。2、煤层气的开发程序与开发技术2.1、煤层气勘探开发的阶段性2.2、煤层气评价指标与选区2.3、煤层气开发程序与技术2.1、煤层气勘探开发的阶段性 评价选区阶段 风险勘探阶段 气田开发阶段2.2、评价指标与开发选区1）资源条件。除总资源量外，煤层含气量具有决定 意义，一般大于810m3/t，且含气饱和度要高； 2）构造条件。煤层分布稳定，连续发育，倾角平缓 ，一般小于30，构造相对简单； 3）储层条件。变质程度适中；煤层单层厚度大于1m ；煤层埋深3001000m；渗透率高，一般大于 1.0md。 3）开发条件。煤层气不同于常规天然气，其产出是 气体的解吸过程，只有井网大面积排水降压，形 成有效的井间干扰，才能有效的开发煤层气资源 。煤层气资源量计算的常用方法煤层气资源量的计算最常用的方法是容积法、物 质平衡法、储层模拟法等，其它还有很多石油天 然气中常用方法，如类比法、产能法、递减分析 法等。煤层气储层参数的确定 1、含气量：通过取芯获得煤样解吸测定 。 2、储层渗透率：野外试井和室内测定。 3、储层压力、表皮损伤等野外试井煤层气含气量测定常用方法 USBM方法（Kissel等1973）计算公式：解吸气量:Vs=V*P/101.3*273.2/(273.2+T0)损失气量:Vs=I+S(td)1/2 (I,S为常数) MDM方法（Ulery等1991）、Smith-Williams方 法计算法（吸附等温线和井下瓦斯涌出量计算 ）等。 其他如还有直接压力取芯法。