煤储层条件对煤层气产能的影响分析_以鄂尔多斯盆地东南某区块为例

含气量/（ m3· t -1） 含 气 饱 和 度 /%
5.86~19.88
13.00~21.12
68~90
临 界 解 吸 压 力 /MPa
0.94~5.82
压力系统
临储压力比
0.35~0.67
0.30~0.90
压力梯度/（MPa·100 m-1）
0.57~0.93
0.70~1.10
作者简介 白生宝，男，1987年出生，甘肃庆阳人，2012年本科毕业于中国矿业大学(北京)，在读硕士生；主要从事非常规油气地质研究。 地 址：（710065）西安市电子二路东段18号西安石油大学地球科学与工程学院。 电话：15129390098。 E-mail: shbbaicumtb@163.com
5+2
1.32
7.99
圭山
15
1.87
9.57
11
1.97
11. 30
M6-3
1.01
10.21
石壕
M-8
3.08
14.67
M7-2
1.10
14.77
打通
M-8
2.85
16.23
K1 鱼田堡
K3
1.49
10.41
2.78
14.10
C3
0.92
10.41
川南维新
C7
1.64
11.50
C8
3.81
12.81
的主导因素， 引入模糊数学方法建立多层次模糊评 判方法， 将定性与定量相结合， 使评价方法更加细 化、量化是今后研究影响煤层气井产能的方向。
参考文献
1 张 群.关 于 我 国 煤 矿 区 煤 层 气 开 发 的 战 略 思 考[J].中 国 煤 炭 ，2007，33（11）:9-11.
2 房超，陈贵峰，孙铭伟.中国煤层气开发模式对比及开发技 术 研 究[C].孙 粉 锦 ，冯 三 利 ，赵 庆 波 ，等. 全 国 煤 层 气 学 术 研讨会论文集. 北京：石油工业出版社，2010，259-265.
5 结论与建议
（1）煤 储 层 厚 度 是 影 响 煤 层 气 产 能 的 原 始 物 质 基础，煤储层厚度与产能呈较好的正相关性；临储压 力比是评价煤层气井可采性的重要参数， 临储压力 比 越 高 , 产 能 越 高 ， 研 究 区 内 临 储 压 力 比 大 于 0.42 时 见气早且较高产； 煤储层渗透率是影响煤层气产能 的根本控制性因素， 煤层气高产井一般都分布在渗 透率较高的区域， 但也有异常过高对开发不利的情 况，研究区表现为低渗，高产井都分布在渗透率大于 0.6 mD的区域内。 总之， 煤储层厚度因素影响着气 源， 而临储层压力比和渗透率则影响着煤层气的采 出程度。
3 煤储层压力与临界解吸压力对产能 的影响
一般情况下，煤层原始压力高，说明其保存条件
好，煤储层含气量就高，产能也高；而临界解吸压力
与储层压力越接近，解吸时间越早，有效解吸区域越
大，则煤层能释放出气量的潜力更大。若临界解吸压
力比煤层压力低得多， 则需长期大量排水降压才能
产 气 [6]。
本文采用临界解吸压力和储层原始压力比值
图1 世界主要煤层气资源国资源分布图 自生自储型的煤层气在储层中以吸附态为主且 与地层水共存，采取排水降压开发，经历脱气、解析、 渗流三个阶段， 这与常规天然气相比有显著的特殊 性。 其中，最为特殊的在于其储层为“有机”储层[3]。 这决定了研究煤储层条件对煤层气产能的影响具有 实际意义。 近年来有关学者从不同角度对影响煤层 气产能的因素进行了研究，包括：煤层厚度、含气量、
部， 目前高产气井也分布在临储压力比大于0.55的 区域内，而东部和西部产水井分布的区块,临储压力 比 在 0.35～0.45 之 间 ， 临 储 压 力 比 与 产 能 相 关 性 很 强 （图6）。 临界解吸压力与地层压力的比值越高，即临 界解吸压力与煤层压力越接近，煤层出气越容易，产 能越高。
据对国外煤层气井的资料研究认为， 煤层气高产井 区一般位于渗透率0.5～100 mD的地区， 渗透率过低 或者过高都不利于煤层气井 生产[9]。 我国 已有的煤 储层渗透率测值变化很大，即使同一盆地，渗透率的 测值也会相差3～5个数量级。
从研究区部分压降测试的煤层渗透率数值来 看，渗透率值在0.1～6.86 mD之间(表3)。 根据研究区 渗 透 率 与 平 均 日 产 气 量 、日 产 水 量 叠 合 情 况 ( 图 7) 可 以看出， 产气井大部分分布在煤层渗透率较高的区 域， 高产气井多处在渗透率大于0.6 mD 的区域内。 区内煤层气井的平均日产水量与渗透率相关性也 高， 高产水井分布在中部渗透率大于0.4 mD的区块 内。 位于研究区东南部的X-10井（图8），压降测试渗 透率为0.63 mD，产气 峰值 可 达 到3000 m3/d，具 有 良 好的产气前景。 可见，煤储层渗透率越高，煤层气产 能也越高。
·47·
开发试采
天然气勘探与开发
2015 年 4 月出版
2 煤储层厚度分布对产能的影响
美国主要的煤层气开采盆地单井煤层累积厚度 6～91 m，2～40 层，单层厚1.8～60 m[4]。 研究区内煤层 厚度相对较大，平均总厚度8.30 m。其中11#煤层较厚 在3~11 m之间，平均 厚度6.3 m(图3)，与美 国情况相 当。 通过区内15 口稳产气井平均日产气量与煤层厚 度数据关系分析（图2），发现两者间有较好的正相关 关 系 （R2=0.73），煤 层 气 产 气 量 高 的 区 块 也 分 布 在 煤 层 厚 度 大 的 区 域 ，如 11#煤 层 厚 度 与 平 均 日 产 气 量 叠 合情况（图3）。
第 38 卷 第 2 期
天然气勘探与开发
开发试采
煤储层条件对煤层气产能的影响分析
— ——以鄂尔多斯盆地东南某区块为例
白生宝1 王凤琴1,2 杜厚余1 王 娟1 任攀虹1
（1．西安石油大学地球科学与工程学院 2. 西安石油大学非常规天然气资源研究中心）
摘 要 以提高煤层气产能为主的开发技术是制约煤层气发展的关键，通过对研究区的煤储层特征分析将其 特点总结为低压、低渗、厚度大、含气高；借助统计分析方法，综合生产数据与地质资料研究认为煤储层的厚度、临 储压力比、渗透率是影响该区煤层气产能的主控因素，它们影响着煤层气的原始气源和采出程度。 分析煤储层条件 和产能之间的关系可以为本区块下一步有利目标区的优选与产能预测评价提供理论依据，也可为其他地区煤层气 开发提供借鉴。 图8 表3 参10
（即临储压力比）的大小来评价煤层气能否高产。 研
究区内大部分生产井未进行煤岩取心采样测压，而
测井资料求取的临界解吸压力与实测压力存在较大
的误差， 因此采用统计分析方法来计算临界解吸压
力。利用研究区内64口产气井见气时的动液面资料，
建立了煤层埋深H煤与临界解吸液面H临之间的关系 （图4），得到计算研究区内煤层气临界解吸液面的经
套
产
产
压 2 液 8 气 200
量量
1 4 1000
00
0
2
1 140
冲
4井 底
2 动 280 液
次
压 6力
3
面 420
8 4 660
10 5 700
冲次 动液面 井底压力 套压 是产气量 日产液量
图8 X-10井排采曲线
·49·
开发试采
天然气勘探与开发
2015 年 4 月出版
对于排水降压开发煤层气而言， 煤储层具有高 渗透性固然好， 渗透率越大， 压降漏斗波及范围越 大，则有效渗流区越大，渗流越容易，产能也越高。但 并非越高越好。 一方面, 若气藏边界压力补给充足, 就会形成稳定流, 气藏中各点压力不随时间变化, 如 果此时井底压力还未降到临界解吸压力以下， 则气 藏不能产气。 另一方面,渗透率过高势必造成大量产 水,还 需 进 行 水 处 理 [10]。
表2 沁水盆地、滇东圭山、南桐等矿区煤层厚度与含气量关系
矿区
煤层编号
煤层厚度/m 含气量/（m3·t-1）
Hale Waihona Puke Baidu
3
0.53~7.84
7.0~36.1
沁水盆地
11
0.60~9.90
5.0~38.7
鄂东南
3（5） 11
1.5~2.0 3.0~11.0
5.86~19.88 13.00~21.12
6
0.90
5.31
（2）文 中 讨 论 了 影 响 该 区 煤 层 气 产 能 的 三 个 主 控因素， 但煤层气井产能应该是多因素综合影响的 结果，不同的地区，不同的地质背景，影响煤层气井 产能的主控因素也应有所不同。
（3）要 更 精 确 的 进 行 煤 层 气 有 利 目 标 区 的 优 选 与产能预测评价， 还需要建立综合评价方法。 定性 的考虑影响产能的背景因素， 定量的分析影响产能
图6 研究区煤层气临储压力比分布图
4 煤储层渗透率对产能的影响
煤储层渗透性的基本特征及其对产能的影响因 素一直受到国内外学者的高度关注 。 [7-8] Tyler R．等根
图7 研究区渗透率(mD)与平均日产气量(m3/d)、 日产水量 (m3/d)叠合图
5 20 5000
4 16 4000
3 日 12 日3000
表3 压降测试煤层渗透率统计表
井名 X-1 X-2 X-3 X-4 X-5
煤层 3# 3# 3# 2# 3#
渗 透 率 /mD 1.20 0.10 4.90 0.49 0.34
井名 X-6 X-7 YS-1 X-8 X-9
煤层 3# 3# 3# 3# 3#
渗 透 率 /mD 0.65 0.98 6.86 0.72 0.42
关键词 煤层气 煤储层 产能
0 引言
随着能源消费需求的不断增长， 煤层气作为具 有战略接替意义的非常规天然气资源， 其勘探开发 越来越受到重视。 美国在煤层气的研究与开发方面 取得了最为显著的成功, 其煤层气产量与我国常规 天然气产量相当。我国煤炭资源非常丰富，资源总量 5.9×1012 t（2014年），储量位居世界第二, 煤层气总资 源 量 可 达37×1012 m3（2010年 ），位 居 世 界 第 三 位 ， [1-2] 具有良好的勘探开发潜力（图1）。
研究区主要含煤地层为上古生界的太原组和山 西组，平均厚度105 m，其中煤层总厚度12.0 m，总含 煤 系 数 11.4% ， 可 采 及 局 部 可 采 煤 层 3 层 ， 分 别 为 3#煤 层 、5#煤 层 以 及11#煤 层 ，分 布 稳 定 ，厚 度 较 大 ，煤 岩 的 煤 阶 属 于 中—高 阶 煤 ，总 结 煤 储 层 特 征(表1)发 现 ， 在研究区内储层特征表现为低压、低渗、厚度大、含 气高。
图2 煤层厚度与平均日产气量的关系
图3 研究区11#煤层厚度(m)与平均日产气量(m3/d)叠合图 煤储层厚度是煤层气产能的物质基础，煤层越
厚，供气能力越强，产能越高。 另外，煤层越厚，煤层 气向顶底板扩散的路径愈长, 越难于散逸， 就会受 到更有效的保护。 但由于煤层本身性质及其所经历 地质条件的复杂性，国内外许多煤田资料并未显示 出厚度与含气量的固定数学关系。 有学者统计国内 煤 田 资 料 发 现 煤 储 层 厚 度 与 含 气 量 有 正 相 关 性 [5] （表2）。 ·48·
煤阶、煤层渗透率、煤层压力、临界解吸压力、沉积环 境、水动力条件及工程因素等。本文研究区位于鄂尔 多斯盆地东南部，共有开发井228 口，其中产气井64 口。总结研究区的煤储层特征，对比分析开发井的生 产数据与地质资料发现，煤储层厚度、临储压力比、 渗透率是影响该区煤层气产能的主控因素。
1 煤储层特征
表1 研究区煤储层特征表
煤储层特征
煤层
3#（5#）
11#
煤质
半暗型煤，亮煤次之 上部半暗煤，下部暗煤
煤岩性质
RO / % 煤层厚度 / m
1.85~2.5
1.5~2.0
3~11
煤岩物性
孔隙度 / % 渗 透 率 /mD
1.26~6.97 0.004~0.764
1.66~6.89 0.06~0.10
含气性
验公式：
H临=0.75H煤-77.3
R2=0.9013
（1）
根据式（1）求得研究区煤层气井理论临 界解析
压力， 再运用临储压力比来分析其与煤层气井产能
的关系。
从 图5可 见 ，研 究 区 内12口 产 气 井 的 临 储 压 力 比
与 平 均 日 产 气 量 表 现 出 了 较 好 的 线 性 相 关 关 系 （R2=
0.83），在 临 储 压 力 比 大 于0.42时 ， 后 期 稳 定 产 气 时产
第 38 卷 第 2 期
天然气勘探与开发
开发试采
气量大于1000 m3/d， 而临储压力比小于0.42时，煤层气 井见气时间会延后，产气量则小于1000 m3/d。
图4 临界解吸液面与煤层埋深关系图
图5 煤层气井临储压力比与平均日产气量关系图 临储压力比较高的区块位于研究区中部和南