煤层气成藏动力条件及其控藏效应(秦勇等著)思维导图

煤层气成藏机理分析

• 举例：新田井田煤岩监定结果：区内煤的微观煤岩类型，均为微惰镜煤，煤的有机总量占71.19-88.65%, 一般在81-88%之间。镜质组占有机显微组分的80.61-87.82%, 平均84.24%。煤岩有机显微组分含量中镜质组含量高，煤层生气潜力大。
• 5、热动力条件好，有利于煤层气的大量生成。煤岩热演化生气与温度条件密切相关。
三、煤层气保气条件
• 1、良好的封闭条件 • 2、构造运动 • 3、地下水动力条件
1、封闭条件
良好的封闭条件才能使煤层气得以保存，封闭层对于煤层气藏的作用主要是维持吸附与解吸的平衡，减少游离气的逸散和减弱交替地层水的影响。上覆岩层是超致密层，具有良好的毛细封闭能力，气体扩散运移速度是相当缓慢的。上覆岩层是渗透层，排替压力很小，扩散运移快，气体则会向砂岩中运移，再加之水动力的影响，煤中吸附气也会从基质中解吸出来转移到渗透层中去。上覆岩层是具有生气能力强的烃源岩，则会阻止煤层甲烷气向上逸散。总之，盖层的质量越好，封闭能力越强，煤层气逸散很慢；盖层差，失去毛细封闭能力，气体逸散速度快。
2、构造运动
地壳的升降运动可以改变地层的温压条件，打破煤层中原有的平衡条件，使吸附气与游离气相互转化，从而影响煤层气的保存，断裂运动会使地层发生断裂，断裂对于常规天然气藏无疑会成为油气散失的通道，岩浆活动及其它热运动也会改变煤层气的平衡条件，从而影响煤层气的保存条件。
3、地下水动力条件
• 2 、地质沉积环境。国内外煤层气勘探与研究表明在海陆交互沉积中形成的煤层生气潜力大，有利于煤层气气藏的形成。 • 3 、煤层情况。煤层气是伴随煤炭形成而产生的一种清洁、高效的非常规天然气资源。一般来说，煤层厚度大，分布稳定是煤层气成藏的物质基础。

第5章煤层气藏形成条件及特征

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（2）水压向斜型煤层气富集区：一般为中小型盆地，这类气藏位于盆地内构造向斜部位，是由于大气水的渗流受阻形成异常高压，阻止气体向外扩散、渗流而聚集成藏；
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（3）气压向斜型煤层气富集区：是指在盆地深部，煤生成的气体的扩散速率小于聚集速率，形成气压单斜气藏。具有埋深大、渗透率低的特点，是深盆气的一种。
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（2）中煤阶煤层气藏
多数为深成变质作用的结果，一般不存在二次变质作用。
如山西河东煤田、美国的Piceance盆地、 SunJuan盆地。
此类煤层气藏以含气量较高、储层渗透性好为特征。
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（3）低煤阶煤层气藏
低煤阶煤层气藏可区分为两类：
① 未成熟低煤阶煤层气藏
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（1）高煤阶煤层气藏
一般情况下高煤阶煤层气藏都存在二次变质作用。先期发生了正常古地温下的深成变质作用和与之伴随的第一次生烃；之后在区域岩浆热作用之下发生了第二次变质作用，使得煤阶增高并发生第二次生烃。
此类煤层气藏以煤的吸附能力强、含气量高、渗透性较差为特征，如山西沁水盆地东南部、宁夏二道岭煤层气藏。
（2）赵庆波等（1996）根据构造和水动力提出了四种煤层气藏类型：压力封闭气藏、承压封堵气藏、顶板网络微渗滤水封堵气藏和构造圈闭气藏，该分类方案侧重于水动力影响，对其精他选版控课件气ppt 地质因素考虑不周。15
（3）孙平等（2007）以压力为主线、结合边界类型及煤层气藏自身的构造特征，提出了一套煤层气藏分类方案：
孙平（2007）在借鉴国外煤层气成藏条件的基础上，结合我国煤层气藏的研究，认为煤层气成藏条件包括：含气性、吸附特征、煤阶储层物性、压力、封闭条件、煤层空间展布等。

深部煤层气成藏效应及其耦合关系_秦勇

深部煤层流体压力变化特点基于鄂尔多斯盆地东缘的浅部煤层试井数据太原组c2t煤储层压力总体高于山西组p1s符鄂尔多斯盆地东缘浅部煤层试井压力统计statisticsofwelltestingcoalbedfuildpressurefomshallowcoalbedgaswellseasternordosbasintable1平均埋深测试层数地层区块最小最大平均最小最大平均保德柳林石楼大宁吉县韩城3691565758285345551150136710504305513412907811023287637276511056344354074069871085101111059092176山西组保德柳林石楼大宁吉县韩城8615466831192702332367020575684715411147799129512007455464611137988070066040068123098119090107168084102071097143太原组盆地东部常规油气井测试资料揭示埋深2000m以下的山西组和太原组岩层砂岩和碳酸盐岩流体压力状态基本相当均处于略微欠压正常压力状态未见高压储层但是考察岩层流体压力梯度分布形态太原组服从正态对数分布而山西组呈现为双峰的分布特征暗示深部条件下山西组岩层的流体压力系统可能较太原组更为复杂
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新疆阜康白杨河矿区煤层气成藏条件及控藏效应

新疆阜康白杨河矿区煤层气成藏条件及控藏效应雷华友【摘要】通过对矿区地质条件的研究，分析了沉积作用、构造动力条件、变质作用、煤层自燃及水文地质条件对矿区煤层气富集成藏的控制与影响。

沉积作用、构造动力条件为煤层气藏的形成创造了较好的生气层、储集层和盖层；构造活动对储层破坏程度较小，并进一步改善了储层的渗透性能；在煤变质初期阶段及受煤层自燃的影响，煤层生气量大；矿区水动力条件较差，不利于煤层气运移与扩散，使得煤层气富集成藏。

%Through studying on geological conditions of the mining area,sedimentation,tectonic dynamiccondition,metamorphism,spon⁃taneous combustion of coal seam and hydrogeology conditions on the control and influence of CBM rich reservoir in the mining area were analyzed.Sedimentation and tectonic dynamic condition has created good gas forming layer,reservoir layer and overlying layers.The in⁃fluencing of tectonic activity on the reservoir is smaller,and it has improved the permeability of the reservoir.The quantity of gas genera⁃ting was large in early stage of coal metamorphism due to the spontaneous combustion of the coal seam,and the hydrodynamic condition in mining area is poor,it is not conducive to migration and diffusion of CBM,and has created CBM reservoir.【期刊名称】《中州煤炭》【年(卷),期】2016(000)009【总页数】5页(P151-154,158)【关键词】沉积作用;变质作用;水文地质;控藏效应【作者】雷华友【作者单位】河南省煤田地质局二队，河南洛阳 471000; 河南省煤层气压裂工程技术研究中心，河南洛阳 471000【正文语种】中文【中图分类】P618.11我国广泛分布的中低阶煤赋存有丰富的煤层气资源，研究和开发利用中低阶煤煤层气资源是发展清洁能源、改善我国能源结构的需要。

煤层气ppt课件

输入型：多位于构造高点。初期本井降压解吸气随降压漏斗从本井产出，后期构造下倾部位解吸气又运移到本井产出。排采井一般位于构造高点，日产气量呈上升—稳产—上升—递减四个阶段。此类井一般高产、稳产期长。
成藏模式及开采特征
开采效果
煤层气的产出是一个“排水－降压－解吸－扩散－渗流”的过程。有效应力效应、基质收缩效应和克林肯伯格效应三种效应共同作用决定了煤储层渗透率的动态变化过程，而这一过程对煤层气井的开发效果有直接的影响。根据渗透率及产气量可以将煤层气的开采效果分为三类：
排采动态分析预测
产量递减法
产量递减法是使用递减曲线分析预测煤层气产量的方法。最早是由Hanby（1991）在使用指数递减对美国黑勇士盆地的煤层气井进行经济评估时提出来的。
该方法主要是通过研究煤层气井的产出规律、分析气井的生产特性和历史资料来预测储量。假设一旦煤层气井达到了实际高峰值，产气量就开始下降，持续呈典型的可预测的递减趋势，并沿着一条拟定的递减率曲线变化，由此就可以利用传统递减分析法及开采特征
开采特征
外输型：多位于构造翼部、非均质性强的地区。气产量一部分通过本井降压解吸半径内从本井产出，大部分通过高渗通道或沿上倾部位扩散到其他井内产出。排采井一般位于构造翼部、非均质性较强的地区。日产气量呈不产—上升—缓慢递减三个阶段。此类井多低产。
成藏模式及开采特征
开采特征
排采动态分析预测
因为缺乏科学的工具，早期对煤层气排采动态分析预测是很困难的。大多数煤层气井初始排采时气、水产能较高，经过一段时间（如数月）的抽排后，出现产量衰减甚至被迫关闭，对后续产能缺乏系统的预测，极大地制约着煤层气产业的发展。通过近几十年发展，国内外诸多学者对煤层气井的排采动态分析预测进行了相应的研究和探讨。当前在国外对煤层气井煤层气排采动态分析预测采用较多的方法主要是产量递减法及数值模拟法。

不同层次构造活动对煤层气成藏的控制作用

基金项目：国家重大基础研究发展计划９７３项目．（编号：００２ＣＤ２１１７０４）作者简介：方爱民（１９６８－），男，中国科学院地质与地球物理研究
所助理研究员，博士研究生，从事沉积大地构造和煤田
方爱民’ ，侯泉林２据宜文 “ ，卜英英３，卢继霞３
（１．中国科学院地质与地球物理研究所，北京１０００２９；２．中国科学院研究生院，北京１０００３９；３．中国矿业大学北京研究生院，北京１０００８３）摘要：在系统总结前人关于构造活动对煤层气成藏影响方面研究成果的基础上，从３个不同的层次剖析了构造活动对煤层气成藏的控制作用：就含煤盆地层次而言，区域构造背景及其演化是控制煤层气聚集区带形成和分布的根本要素；就含煤盆地内部次级构造层次而言，不同的构造样式及构造岩性圈闭是控制煤层气赋存、富集的主导因素；而从储层层次来看，构造通过对储层孔隙一裂隙系统的影响控制了煤层渗透率及其非均质特性。
用。
１含煤盆地构造演化对煤层气成藏的作用
就含煤盆地层次而言，煤层气成藏是一个宏观的动态地质演化过程，其实质是在含煤盆地构造演化史、沉积埋藏史、煤化作用一有机质生气史、地下流体活动史等宏观地质要素时空演化控制下煤层气在含煤盆地中形成、运移、赋存、富集和保存的高效配置过程。其中，构造演化史是起主导作用的控制要素，这不仅表现在构造对煤层气成藏整个过程所起的直接控制作用方面，同时也表现在构造通过对其它基本地质要素的影响而间接作用于煤层气成藏。含煤盆地的构造背景不仅直接控制着含煤盆地的性质、形成和演化的特点，进而决定着煤层的厚度、分布及煤质等特征；而且，构造活动所导致的含煤盆地基底的沉降抬升更直接控制着含煤岩系的沉积和埋

煤层气地质

煤层气吸附量
• 华北石炭-二叠纪煤的
– 平均临界解吸压力为 1.98MPa ， – 平均理论采收率为 34.2%， – 吸附时间变化大，变化于１ｈ到20ｄ之间。
• 我国各煤级的平均解吸率为34.1％。
– 西北、东北中新生代平均为21.5％、 – 华北石炭纪一二叠系煤层甲烷解吸率平均为 32.6％， – 华南中二叠统平均为 40.8％。
• 中国主要成煤期在晚古生代和新生代，有五大主要成煤期：石炭纪一二叠纪、晚二叠世、晚三叠世、早中侏罗世、早白垩世。 • 按地理位置划分：华北地区主要为石炭纪一二叠纪成煤期，东北地区主要为早白垩世和第三纪成煤期，华南地区主要为晚二叠世，晚三叠世成煤期，西北地区主要为早中侏罗世成煤期。 • 其中90％多的煤层气资源储存于石炭纪一二叠纪和早中侏罗世形成的煤层中（即华北与西北）。
• 山西沁水盆地煤层结构完整，其吸附时间较长； • 安徽淮南煤田因煤层构造形变，其吸附时间很短。
第二章煤层气地质
1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 成煤年代煤田沉积环境与沉积相区域构造煤岩分析：煤变质与煤级、煤阶、构造煤煤层气水文地质储层评价与成藏规律总结
2.1 成煤年代
高
直接盖层厚，煤层气保存条件好，含气量高。
河间湾沼泽相灰分低、煤层厚，盖层好，含气量高；湖洼相灰分高、低含气；河边高地相煤层薄、灰分高、盖层差，含气量更低。
3、潮间沼泽相煤层厚，滞留泻湖湖洼相煤层薄
鄂尔多斯盆地东缘太原组主煤层也是北厚南薄：主要受沉积相和时空控制，由于海水向南退出，北部聚煤时间长于南部，使潮汐三角洲平原（潮间）沼泽相形成的煤层厚，而南部滞留泻湖相多为草本湖洼相煤层薄。
2.4 煤岩分析

中国煤层气产业化面临的形势与挑战_关键科学技术问题_秦勇

＊本文受到国家“973”计划项目(2002CB211704)、国家自然科学基金重点项目(50134040)和面上项目(40572095)资助。

作者简介:秦勇,1957年生,博士,教授,博士生导师;主要研究煤田地质和煤层气地质。

地址:(021008)江苏省徐州市中国矿业大学研究生院。

电话:(0516)3885614。

E -mail :y ongqin @cumt .edu .cn中国煤层气产业化面临的形势与挑战(Ⅱ)———关键科学技术问题秦　勇(中国矿业大学) 秦勇.中国煤层气产业化面临的形势与挑战(Ⅱ)———关键科学技术问题.天然气工业,2006,26(2):6-10.摘　要　在步入煤层气商业化生产启动阶段的今天,中国煤层气勘探仍面临着一系列科学技术难题。

例如,煤层气资源量估算尚存重大基础问题未能解决,煤层气成藏地质条件与规律预测需要从“域”、“盆”和“藏”的不同尺度上深化拓展,煤层气地质勘探选区理论和方法尚待发展完善,高煤级煤层渗透率在排采过程中的变化趋势需要高度关注,煤层气开采可能诱发的环境保护问题尚未得到重视。

文章在通过全面分析后进而指出应该尽快解决这些关键科学技术问题,同时也简要论证了解决问题的基本思路,目的是与国内同行共商解决问题的方案,促进中国煤层气产业健康快速发展。

主题词　中国　煤成气　产业化　勘探　关键问题 Johnson 等(1998)指出:虽然美国洛基山地区煤层气勘探已有20余年,但煤层气井生产特征在钻井之前仍然难以预测[1]。

在步入煤层气商业化生启动阶段的今天[2],我国煤层气勘探仍面临着一系列难题。

发现问题,研究对策,进而解决问题,才是针对我国地质条件促进产业进一步发展的可行途径。

一、资源估算重大基础问题尚未解决煤层气资源评价要达到2个基本目的:①获取地质资源量(储量和可采资源量);②查明资源量或储量的地质分布规律。

要达到这些目的,首先要准确理解煤层气在煤中赋存状态,建立科学的含气量测试方法,准确估算枯竭压力下的残气率。

浅析煤层气的成藏机理与开采方法

的认知。
关键词：煤层气；成藏机理；开采方法
煤层气俗称“ 瓦斯” ，是指储存在煤层中以甲烷为主要成分、以压力支撑剂。在美国怀俄明州的保德河（ＰｏｗｄｅｒＲｉｖｅｒ）盆地，煤层渗吸附在煤基质颗粒表面为主、部分游离于煤孔隙中或溶解于煤层水透率较高，采用裸眼完井，用小于５ｂｂ］／ｍｉｎ的流量冲刷井眼洗出细中的烃类气体，是煤的伴生矿产资源，属于非常规天然气的一种，煤煤，打开割理，并有效地将井眼与煤层连通。加拿大阿尔伯达省的马层气燃烧热值高，燃烧后几乎不产生污染物，因而煤层气作为一种蹄铁峡谷（ＨｏｒｓｅｓｈｏｅＣａｎｙｏｎ）的煤在生产时并没有水，仅通过氮气新兴能源被广泛的应用于民用、工业、发电、化工原料等重要领域。进行压裂处理，以防止液体通过粘土膨胀、细粒运移或者其它方式随着煤层气的需求越来越大，它也成为了近年来备受瞩目的洁净、损坏煤层。总之，具有单级或多级压裂的下套管和已射孔井眼是煤优质能源。层井完井的最常见形式。１煤层气的成藏机理大多数煤层气藏都处于一种水饱和状态，最初生产时主要为水煤是沉积岩的一种，重量的一半以上为有机物，煤的原始有机和少量气体。由于这些水是从天然裂缝系统生产的，储层压力下降，物质主要是碳水化合物、木质素，这种有机物在埋藏期间通过细菌气体从基质中解吸，气体产量随着水产量的减少而增加。在关键储和地球化学作用而生成甲烷。煤层气在储存方式上通过多种不同的层参数（比如渗透率）控制下和来自邻近钻井的干扰作用下，当气体方式存在，常见的有微孔隙中的游离气和有机质内部表层的吸附生产速度下降时，在某一阶段，气体产量最终达到一个峰值或者稳气，宏观上的煤层气都被当做是以吸附状态存在的。煤层气储层中定状态。相反，干燥的煤层气储层则像传统的气储层一样，当气体通可见一组被称为 “ 割理 ” 的正交断层，其方向与煤层保持近垂直，并过解吸作用而补充天然裂缝系统时，初始产量达到峰值然后缓慢下为流体的运动提供了主要场所。降。在煤层气储层中，控制天然气地质储量的关键参数包括煤层厚另外煤层气的开采方式除了地面钻井开采，还可以利用井下瓦度、煤的组成成分、气体含量以及气体组成成分。煤的组成成分指煤斯抽放系统抽出，这两种方式都具有可应用性。地面钻井开采方式，中有机成分的数量和类型，它对可吸附气的数量将产生极大影响。国外已经使用并趋于成熟，我国有些煤层透气性较差，地面开采有煤层中气体含量变化较大，而且受煤的成分、热成熟度、埋藏和上升定困难，此种方式由于抽放瓦斯绝大部分仍然排人大气，不仅耗历史、运移热量增加或生物气增加等众多因素的影响。气体组成成去了大量的费用，也是对资源的一种浪费，而且还对环境产生了破分一般９０％以上为甲烷，少部分为液态烃、二氧化碳和氮气。坏。目前井下抽放的开采方式已经基本被地表排采技术所取代。煤层中储存气体的产能主要受两个因素的制约，就是渗透率和结束语气体饱和状态。生产区域的渗透率一般为几毫达西至几十毫达西，本文从国内外煤层气研究与发展为人手点，对煤层气的成藏机但也有相关报告称有的渗透率超过１达西。气体从煤中解吸出来，理与开采方式进行了简明的分析：绝对渗透率随时间增加而增涨，因而导致基质收缩，割理变宽，气体煤层气的成藏影响因素很多，煤层气储层中控制天然气地质储饱和的煤将立即生成气体，而气体未饱和的煤不会生成气体，直到量的关键参数包括煤层厚度、煤的组成成分、气体含量以及气体组储层中的压力降至煤的饱和压力之下。成成分。煤层气储层在不断地聚集气体，然而这些储层中储存气体的状煤层气开采方面，目前基本采用地表排采的方式，从以前的垂态并不是均一的，而是以不同的密度存在于那些区域，依照这种情直井发展到目前的水平钻井，增加了开采的进度，水平压裂技术的况，判断其区域上和垂向上的变化成为重要研究课题，目前可通过应用更是为煤层气的开采提供了先进的手段。对岩心、测井、地震以及试井数据的研究来确定其储层特性。参考文献２煤层气的开发方式［１】李景明，李剑，谢增业等．中国天然气资源研究［Ｊ】．石油勘探与开发，煤层气的开采方式国外主要运用的地面钻井开采，以往工作资２００５．２（３２）：１５ — １８．料中显示，起初在煤层气藏中进行的大多数钻井方式都是采用的垂［２】孙茂远．中国煤层气勘探开发技术现状、问题及其建议［Ｊ】．中国能直井。在钻浅井（１５０ — １０００ｍ深）时，通常会采用欠平衡旋冲法，钻井源．２００２（１１）：２７－３０．速度较快（高达１５ｍ／ａ），而且可以将对地层的破坏降至最小。在钻『３］ＶｏｎＳｅｈｏｅｎｆｅｌｄｔ，Ｈ．，Ｚｕｐａｎｉｋ，Ｊ．，Ｗｉｇｈｔ，Ｄ… ＲａｎｄＳｔｅｖｅｎｓ，Ｓ．Ｈ．２００４．Ｕｎ－ｏｎｖｅｎｔｉｏｎａｌＤｒｉｌｌｉｎｇＭｅｔｈｏｄｓ — 深井时（１０００ — ２５００＋ｍ），则采用轻质泥浆随钻常规旋转钻井法（平ｃｏｒＵｎｃｏｎｖｅｎｔｉｏｎａｌＲｅｓｅｒｖｏｉｒｓｉｎｔｈｅＵＳａｎｄＯｖｅｒｓｅａｓ．Ｐａｐｅｒ０４４１ｐｒｅｓｅｎｔｅ－衡或欠平衡），在该深度储层压力较高，水流充足，并考虑到了井眼ｆｄａｔｔｈｅＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＣｏａｌｂｅｄＭｅｔｈａｎｅＳｙｍｐｏｓｉｕｍ，ＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＡｌａｂａｍａ，稳定问题。ｅａｌｏｏｓａ，Ａｌａｂａｍａ，３— ７Ｍａｙ．随着近来井下技术的发展以及相关成本的降低，水平钻井已经Ｔｕｓ成了一种不错的选择。单井眼水平钻井在煤层储层的首次大型应【４］Ｋａｗａｔａ，Ｙ．ａｎｄＦｕｊｉｔａ，Ｋ．２００１．ＳｏｍｅＰｒｅｄｉｃｔｉｏｎｓｏｆＰｏｓｓｉｂｌｅＵｎ－ｏｎｖｅｎｔｉｏｎａｌＨｙｄｒｏｃａｒｂｏｎｓ２１００．ＰａｐｅｒＳＰＥ６８７５５ｐｒｅｓｅｎｔｅｄａｔｔｈｅＳＰＥＡｓｉａ — 用，于２０世纪９０年代中期在美国俄克拉荷马州阿科马（Ａｒｋｏｍａ）盆ｃａｃｉｉｆｃＯｉｌａｎｄＧａｓＣｏｎｆｅｒｅｎｃｅ，Ｊａｋａｒｔａ，１７－１９Ａｐｒｉｌ．ＤＯＩ：１０．２１１８／６８７５５一地进行。之后，多分支技术在美国西弗吉尼亚州的阿帕拉契盆地中Ｐ部得到发展，包括最初的一个垂直井和后来的水平井，且水平井在ＭＳ．有利的煤层与垂直井相交（ＶｏｎＳｅｈｏｅｎｆｅｌｄｔ等，２００４年）。［５］Ｗｅｉｄａ，Ｓ．Ｄ．，Ｌａｍｂｅｒｔ，Ｓ．Ｗ．，ａｎｄＢｏｙｅｒ，Ｃ．Ｍ．ＩＩ．２００５．ＣｈａｌｌｅｎｇｉｎｇｔｈｅＴｒａ－ｔｉｏｎａｌＣｏａｌｂｅｄＭｅｔｈａｎｅ �

第五章煤层和油气藏的形成和变化1

北部山西组
2
10%
L 90%
石英以变质岩为主，再旋回造山物源区
石英以深成岩浆岩为主，岩浆弧物源区
C2b
石板沟
Q
10% 90%
大陆物源区
成熟度或
1
稳定度降低
再旋回物源区
3 大洋组分/大陆组分比值增加方向
90%
岩浆弧物源区
2
F 10%
石板沟山西组
深成组分/火山组分比值增加
3
浅湖沉积
岩性层理生物
粉砂岩、泥岩为主，偶见呈透镜体的细砂岩浪成交错层理化石丰富
深湖
4 沉积
岩性层理生物
粉砂岩、泥岩为主，偶见呈透镜体的细砂岩水平层理、季节纹理浮游生物化石
湖泊亚相的沉积特征
亚相
滨湖
动力条件波浪带
岩石组成
细砂岩、粉砂岩为主，夹粉
颜色层理特征
测井曲线
灰色
中小型单斜层、沙纹层、泥裂、
第五章煤层和油气藏的形成和变化
第一节成油、气、煤的沉积体系第二节煤层的形成和变化第三节油、气藏的运移与聚集
第一节成油、气、煤的沉积体系
一、沉积相、沉积体系概念二、冲积扇沉积体系三、河流沉积体系四、三角洲沉积体系五、湖泊沉积体系六、滨岸带的各种沉积体系
一、沉积相、沉积体系概念
楔状层理
2、网结河的沉积特征
河道相与河道沉积有关的相决口扇相
天然堤相湖泊相与湿地有关的相沼泽相泥炭沼泽相
思考题：
① 曲流河与网结河的河道砂岩的沉积特征？ ② 冲积扇、顺直河、辫状河、曲流河可能
的平面配置关系？

第五章煤层气成藏机理

煤层露头线
500
断层
地下水水位等值线
水动力边界
水动力封堵边界是最常见的煤层气藏边界。水动力封堵的机理为：要使储层内保存一定量的煤层气，就必须具备一
定的储层压力，即地下水静水位面（对应于储层压力）具有一定的高程。这一高程可通过经济边界对应的含气量和兰氏方程计算的储层压力换算。
水动力边界
沁南煤层气藏的东部和南部为水动力封堵边界，对于15 号煤而言，最大吸附容量为 39.91～46.84 m3/t，平均为 43.37 m3/t；兰氏压力为 3.034～3.184MPa，平均为 3.109MPa。如果取最大吸附量 46.84 m3/t，兰氏压力 3.184MPa，以8 m3/t为经济边界则对应的极限储层压力在 1.3MPa 左右，即地下水的水位高差最低应为130 m 左右 z
如对沁南煤层气藏的作图分析（图5.4），图中甲烷组分含量随煤层埋藏深度的增加而增加，甲烷组分含量大于80%对应的煤层埋深为180 m，即可确定风氧化带的深度为180 m 左右。
风氧化带边界
CH4含量(%)
120
3号煤
9号煤
100
15号煤
如果以甲烷
80
浓度80%为
风氧化带底
60
界，沁南煤
40
层气藏风氧
5. 断层边界
断层边界可以分为封闭性断层边界和开放性断层边界两类
1)封闭性断层边界
断层封闭性原理可用下列公式定量表达：
pc
2r
cos
R
式中：R-相互连通的孔喉半径；r-烃水界面张力；-润湿角。
被封烃类压力是指烃柱的浮力：
p w hgh
式中：w-储层内水的密度；h-储层内烃的密度；g-重力加速度；h储层内烃柱的高度。当pc>p时，断层的封闭性好，反之差。

煤层气赋存资料

孔隙分级吸附
孔隙分类微孔
过渡孔
孔径/nm <25
25~75
煤层气储运特征
吸附与扩散
吸附与扩散
中孔
75~1000 层流渗透
渗透
过渡孔 1000~2500 剧烈层流
大孔
>2500
紊流
采气工程
一、煤储层的几何模型
三元结构模型
宏观裂隙
大、中、小、微一级、二级、三级割理
显微裂隙
阶梯状、雁列式、帚状、X式
第一章煤层气赋存、产出机理
采气工程
煤层气赋存、产出机理内容提要
➢ 煤储层的几何模型 ➢ 煤层气储集机理 ➢ 煤层气吸附性能的主要影响因素 ➢ 煤层气产出的先决条件 ➢ 煤层气产出机理 ➢小结
采气工程
一、煤储层的几何模型
煤储层的非均质性，很难用统一的模型来表述。
煤层气几何模型
双重孔隙结构模型
采气工程
一、煤储层的几何模型
根据Root模型煤中孔隙分类煤中基质孔隙的类型及特征
类型孔径
孔隙结构特征
油气运移和储集
Ⅰ >1000
多以管状、板状孔隙为主
以板状、管状孔隙
Ⅱ 1000-100 为主，间有不平行板状
以不平行板状孔隙
Ⅲ 100-10 为主，有一部分墨水瓶状孔隙
具有较多的墨水瓶
Ⅳ
<10
或
pb KcCb
Cb
1 Kc
pb
Kc' pb
甲烷在水中的溶解度主要取决于水的温度、矿化度、环境压力和气体成分。
采气工程
二、煤层气的储集机理
2.游离态:
游离气指储存在煤层孔隙或裂隙中能自由移动的天然气，这部分气体服从一般气体方程，对于象煤层气这样的真实气体，可用范德华方程描述：

煤层气的藏保存条件及其吸附性分析

煤层气藏保存条件煤层气藏定义：含有一定量煤层气，具有相对独立流体流动系统的煤体或地质体。

即煤层气藏是煤层气聚集的最小单元，具有统一压力系统。

煤层气作为开采利用对象，煤层气藏必须具有一定量煤层气。

其处于同一个压力系统，受相同流体流动系统控制，属于最基本单元。

该地质体不仅指煤层，同时包含了煤层顶、底板。

煤是一种有机质高度富集的烃源岩, 生烃能力很强，其生气能力远超煤层自身储气能力，因而决定煤层含气量的主要因素不是煤层生气能力, 而是其储气能力与保存条件。

保存条件主要指盖层的封盖能力、水动力条件和构造运动等因素。

在地质历史中，上述地质作用主要是通过改变地层的温压条件而改变吸附与解吸和吸附与溶解之间的平衡，来控制地层中的煤层气赋存形式，从而影响煤层气的保存与富集。

1、较强的吸附能力是煤层气富集的前提煤层气以溶解气、游离气和吸附气三种方式赋存于煤层的双孔隙系统中：割理系统和微孔隙系统。

割理孔隙度一般都较小且被水充满，溶解气、游离气较少，煤层气主要以吸附状态存在于煤的基质微孔中，吸附气占总含气量的90～９５％以上，正是由于煤的这种吸附特性决定了煤的储集能力。

在地层条件下，吸附气、游离气和溶解气处于一种动态平衡过程中，在达到吸附平衡后，吸附量是压力和温度的函数。

但煤对气体的吸附属于物理吸附，吸附与解吸是可逆的，当温度和压力条件改变后，吸附量也会改变：当压力下降或温度升高时，吸附气就会解吸，转化为游离气。

同样，在地层水交替作用下，原有的平衡条件也会被打破而使吸附气越来越少。

由于吸附气的活性较游离气和溶解气弱得多，更易保存，因此煤的吸附能力越强，吸附量越大，越有利于煤层气的保存。

各种地质作用就是通过改变吸附与解吸及吸附与溶解的关系而影响煤层气的保存。

2、良好的封盖条件是煤层气保存的重要因素煤层气属于自生自储式，不需要初次运移，这就要求自生气开始，就需要有良好的封盖条件才能使煤层气得以保存。

盖层对于煤层气藏的作用主要是维持吸附与解吸的平衡，减少游离气的逸散和减弱交替地层水的影响。

煤层气概述PPT学习教案

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煤层气的生成及储存条件
埋深 (m)
阶段性
0C
PT
J
1000
40 OC 60 CO
K
E NQ
40
30
2000
3000
4000 300
80OC
1 0 0O C 1 2 0OC
1 4 0OC 1 6 0OC 1 8 0OC 200 CO 2 2 0OC
2 4 0OC 2 6 0OC
含气量变化史，对应右侧的吸附容量标尺
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煤层气生成及储存条件
解吸动力学特征及解吸类型：
（3）扩散解吸根据分子扩散理论，只要有浓度差存在，就有分子扩散运动，这是
气体分子热力学性质所决定的。研究表明，甲烷气体分子在煤的孔隙内表面得以高度富集，这就与孔隙、裂隙内的流体构成了高梯度的浓度差，这种浓度差迫使甲烷分子扩散，从而造成非常规解吸。基于扩散的普遍存在性，因此扩散解吸也是煤层气开采过程中煤层气解吸的重要的一种作用类型。鉴于扩散解吸的实质是由于浓度差造成的扩散而导致的“解吸”，因此这种扩散的本身是偶于“解吸作用”之中的，是解吸作用与扩散作用的耦合。从解吸的角度，称之为“扩散解吸”。
煤储层含气性可从诸多方面进行表征，如煤层气组成、煤层气含气量、含气饱和度、可解吸率以及煤层气资源量、资源丰度等。
含气量是确定煤层气资源量必不可少的参数，与储层压力和吸附等温线结合起来使用，还可以预测煤层气产能。值得注意的是，并不是每个含煤区、每个煤层都赋存有可供开采的煤层气。因此，必须预先测定煤层的含气量。
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什么是煤层气
煤层气赋存状态：
(1) 通过将实测煤层气含量数据与等温吸附实验所获得的理论吸附量进行对比发现，绝大多数样点的煤层气吸附饱和度处于吸附欠饱和或接近吸附饱和状态，很少有吸附过饱和状态。这一事实充分证明煤层气的赋存状态以吸附为主。

系统全面的煤层气基础知识

系统全面的煤层气基础知识煤层气（Coalbed Methane）储层参数，主要包括煤的等温吸附特性参数、煤层气含量、渗透率、储层压力、原地应力，以及有关煤岩煤质特征的镜质组反射率、显微组分、水分、灰分和挥发分等，相应的测试分析技术有：煤的高压等温吸附试验（容量法）、煤层气含量测定、煤层气试井和煤岩煤质分析等。

煤的高压容量法等温吸附实验，是煤层气资源可采性评价和指导煤层气井排采生产的关键技术参数，等温吸附数据测定准确性，直接关系到煤层气开发项目的成败和煤层气产业的发展。

许多研究表明，煤是具有巨大内表面积的多孔介质，象其它吸附剂如硅胶、活性碳一样，具有吸附气体的能力。

煤层气以物理吸附方式储存在煤中，主要证据有：甲烷的吸附热比气化热低2—3倍（Moffat ＆Weale，1955；Yang ＆Saunders，1985），氮气和氢气的吸附也与甲烷一样，这表明煤对气体的吸附是无选择性的；大量试验也证明，煤对气体吸附是可逆的（Daines，1968；Maver 等，1990）。

结合国内外资料，推荐吸附样粒度为60—80目。

煤的平衡水分—当煤样在温度30℃、相对湿度96%条件下，煤中孔隙达到水分平衡时的含水量。

测试平衡水平的主要目的是：恢复储层条件下煤的含水情况，为煤的吸附实验做准备。

煤层气含量—指单位重量煤中所含的标准状态下（温度20℃、压力101.33kpa）气体的体积，单位是cm3/g或m3/t。

它是煤层气资源评价和开发过程中计算煤层气资源量和储量、预测煤层气井产量的重要煤储层参数之一。

煤层气含量的测定方法大体上可分为两类：直接法（解吸法）和间接法（包括等温吸附曲线法和单位体积密度测井法）。

在直接法中，保压取心解吸法是精确获得原地煤层气含量最好的方法。

直接法的基本原理煤心煤样的煤层气总量由三部分气体量构成：一是损失气（lost gas）,二是实测气（measured gas），三是残余气（residual gas）。