煤层气勘探与开发中的参数分析

Parameter analysis of Coal Seam Gas Exploration and Development

Pan Jienan　Chen Jiangfeng
(Fossil Fuel Research Institute ,Jiao Zuo Engineering College , Jiao Zuo 454000)

　　Abstract　Coal Seam Gas is a kind of high quality cleaning energy soures .The exploration and development are going on in China .The paper analyzes the effect on main storage parameter of coal seam gas collecting and canying ,Making full use of beneficial storage conditions .Reducing the disadvantage conditions .Gaining the best economic benifit and future.
　　Key Words　Coal seam gas　Parameter analysis　Osmossis radio　Hole degree

0　前　言

　　中国是一个煤炭资源大国，煤层气作为一种新兴洁净能源，日益受到社会各界的普遍关注，国家正制定相关政策进行煤层气的开发与利用。在煤层气勘探与开发中的一个重要环节就是进行参数分析。煤层气勘探与开发中的参数分析，就是分析重要的煤储层特性对煤层气的富集与运移的影响，并探讨了煤层特性对煤层气的产出速率和累积气体回采量的影响。

1　煤层气的富集

　　影响煤层气富集的因素很多，本文就煤层厚度、埋深以及煤变质程度对煤层含气量及每口井累积气体回采量的影响作一简单论述。

1.1　煤层厚度
　　煤层厚度与煤层气富集的关系较为直接，一般来说，厚度越大，煤层中甲烷的富集就越多。在煤层气的开发中，煤层气体的产出速率的峰值和累积气体回采量都与煤厚有近线性关系，即煤层越厚，煤层气体的产出速率的峰值和累积气体回采量就越大。通常，单层煤最小厚度为1 m，总厚度大于10 m，越厚越好。

1.2　埋深
　　埋深与煤层含气量的关系，可以用下式描述：
　　q=a+blg(H)　　q—含气量　　H—埋深
　　埋深增加，煤层的保存条件变好，煤层的含气量增加，气体回采时的累积气体回采量也增加。煤层埋深一般以300～1500m为宜。

1.3　煤的变质程度
　　煤的变质程度对煤层气富集的影响较大，变质程度愈高，煤层生成气体的量就愈大。煤变质程度太低，不利于煤层气藏的形成。如未变质阶段(R_o,max＜0.5%)的褐煤，其煤层的含气量不高，一方面由于其热解气较少，另一方面也由于褐煤的围岩固结程度差，不能形成有利的封闭层，从而使本来就少的煤层气逸散出去。因此，一般不将褐煤作为目标储层。煤变质程度太高，煤层对煤层气的吸附能力较少，同时其孔隙度也低，因而储气能力较差，一般也不作为目标储层。在进行储层评价时，通常取R_o,max为0.5%～2%的低、中、高变质烟煤和无烟煤作为目标储层。

2　煤层气的运移

　　此处着重分析煤层渗透率、孔隙度及煤层气饱和度对煤层气体产出速率峰值、累积气体回采量以及回采效率的影响作用。

2.1　渗透率
　　煤层的渗透率对煤层气的勘探与开发来说是十分重要的参数，煤层渗透率的大小对煤层气开采过程中气体的流动速率和气体的回采量的影响量大也最直接。Kuuskraa和Boyer曾做过这方面的工作。如表1所示。渗透率为25md的高渗煤层在第一个5年内生产的气体比渗透率为5md煤层要多60%，而渗透率为1md的低渗煤层生产的气体只有渗透率为5md的煤层的一半。

表1　煤层渗透率对气体速率峰值、累积气体采量以及
回采效率的作用(根据KuusKraa&Boyer略修改)

2.2　孔隙度 　　孔隙度可用以下公式进行描述： 　　 其中　Φ——孔隙度　　　　Vb——岩石总体积 　　　Vg——固体颗粒体积Vp——孔隙体积 　　孔隙度可分为绝对孔隙度和有效孔隙度。所谓绝对孔隙度是不管连通与否，将所有孔隙都计算在内的岩石的总孔隙度；而有效孔隙度是只考虑相互连通孔隙所计算的孔隙度。对煤层气勘探开发具有重要意义的是有效孔隙度。 　　作为固态胶体的煤，其内部存在着许多孔隙，孔隙体积占煤的总体积的百分数为煤的孔隙度。煤的孔隙度由基岩孔隙度和微裂隙孔隙度组成。基岩孔隙度与煤层气体的富集有关，而微裂隙孔隙度则与煤层气的运移有关。孔径大于1000的孔隙，其孔隙结构以管状孔隙和板块孔隙为主，易于煤层的富集与运移，排气效果也较好，在煤层气的开发中，煤层气体的产出速率和累积气体的回采量都较高。而孔径大于1000—100之间的孔隙，其孔结构以不平行板状孔隙为主，易于气体富集，但不利于重烃气体的运移。对于孔径小于100的孔隙，其孔隙度虽然较大，但其孔隙结构以墨水瓶孔和不平行板状毛细管孔隙为主，气体能够富集，但不利于运移，故在煤层气的开采过程中，往往得不到高的气体产出速率。 2.3　煤储层的气饱和度 　　煤储层中气体的流量受煤的气饱和度和影响也较大。在煤层气的开采过程中，当煤层为100%的气饱和煤层时，气体流动速率的峰值和累积气体回采量都最大。当煤层气饱和度小于100%，即为欠饱和煤层时，开采过程中，首先是排水，这样就限制了煤层气的流动速率和累积气体回采量。在储层评价时，一般要求气饱和度在50%以上。 3　结　语 　　影响煤层气富集运移的各种因素，不是彼此孤立存在的，而是相互影响、相互渗透。通过以上各参数的分析，可以看出渗透率是影响煤层气勘探开发的最为重要的因素之一。在储层评价时，一般优先选取渗透率大的储层作为目标储层。在低到中等的渗透率的储层条件下，可以对钻井进行强化措施，改变储层的应力状态，从而也可以提高煤层气的产出速率和累积气回采量。 作者单位：作者单位：焦作工学院化石燃料研究所，焦作 454000 参考文献 　1　龙胜祥等.豫西地区煤层含气性分析.地质论评.第44卷，第2期，1998.3：213～218 　2　Vello A.Kuuskraa & Charles M.Boyer.Econonic and Parametric Analysis of Methane.Proceedings 1993 Int.CBM Symp,373～394，1993