煤层气产气机理及生产特点
简述煤层气的赋存及开采机理
简述煤层气的赋存及开采机理煤层气是一种以煤层作为富集和储存层的天然气资源。
它与石油和天然气一样，属于化石燃料的一种，具有高热值、清洁环保等特点，被广泛应用于工业、民用和交通等领域。
煤层气的赋存和开采机理涉及到地质学、煤学、岩石力学等多个学科，下面将从煤层气的赋存状态和开采过程两个方面进行简述。
一、煤层气的赋存状态煤层气主要以吸附气和游离气的形式存在于煤层中。
吸附气是指煤层中气体分子与煤质表面发生物理吸附作用形成的气体，它主要存在于孔隙中和煤质表面的微孔中。
游离气是指煤层中气体分子不与煤质发生吸附作用，直接存在于煤体的裂隙中。
煤层中的孔隙主要包括微孔、裂隙和堆积孔隙等，其中微孔是煤层气主要的储存空间。
煤层气的赋存状态与煤质、煤层厚度、地下温度和地下压力等因素密切相关。
二、煤层气的开采过程煤层气的开采过程主要包括勘探、开发、生产和利用四个阶段。
1. 勘探阶段勘探是确定煤层气资源储量和分布的阶段。
通过地质勘探、地球物理勘探和钻探等手段，获取煤层气地质储层参数和地下地质构造信息，以确定适宜的开采地点和开采方式。
2. 开发阶段开发是指利用各种开采技术将地下的煤层气资源转化为可利用的气体。
常见的开发技术包括水平井钻探、压裂和抽采等。
水平井钻探是将钻井技术与井筒完井技术相结合，钻设水平井以提高开采效率。
压裂是指通过注入高压液体将煤层裂缝扩展，以增大气体流动通道。
抽采是通过抽取地下水和降低地下压力，从而促使煤层气向井筒中流动。
3. 生产阶段生产是指煤层气从地下储层中抽采到地面，并进行处理、净化和输送的过程。
煤层气经过地面的分离、除水、脱硫和除尘等工艺处理后，可以供应给工业、民用和交通等领域使用。
4. 利用阶段利用是指将生产的煤层气应用于各个领域。
煤层气可以作为燃料供应给发电厂、工业企业和居民用户使用，也可以作为替代燃料用于交通运输。
煤层气的赋存及开采机理是一个复杂而系统的过程，涉及到多个学科的知识。
通过深入研究煤层气的赋存规律和开采技术，可以有效开发和利用煤层气资源，实现能源的可持续利用。
煤层气成因及产地研究
煤层气成因及产地研究1煤层气的成因煤层气是一种新兴的资源，它是煤炭富集的深部有机晶体岩体中的液态天然气。
煤层气是在超高压、高压或超低压条件下，通过煤层结构或煤层物理及化学特征形成的一种天然气形态，是一种非常可观赏，也是人类活动一部分的能源来源，它主要由甲烷、乙烷、丁烷与二氧化碳组成，常由煤矿渗流而聚集而成。
煤中可以形成煤层气的成因主要有两个，其一是生物成因，即以生物体形成的烃。
在煤层中，大量的有机质吸��和室内分解，作用于煤矿应力下的深部有机晶体岩体，产生大量的烃，然后形成煤层气。
另外一种是物化成因，即在煤层应力梯度和温度范围内，煤中有机质与水蒸气相分离，再混合而成的烃，随着深层温度升高，煤中的有机物、水和气体等相互作用，氧化烃被一次氧化等微生物作用推动形成煤层气。
2煤层气的产地煤层气的产地通常分布在古老的深层煤系中，主要以古生界的中到新元古生界的低温高压湖相陆相和火山岩系次级煤系为主，煤系中抽油石古近系陆相、盆地成煤期及无柱胶结层煤等都可形成煤层气。
一般来说，中国煤层气的分布地质遍及华北、东北、华东、华南及西北等地，由于煤层气成熟度和功能差异性大，因此也存在多种产地性质。
在中国，煤层气多以盆地形成，主要分布于塔里木、晋城、胶东半岛等地，塔里木盆地煤层气资源非常丰富，可在灰岩中发现，其中的山湖煤系煤层气更是资源量十分可观；晋城盆地的煤层气资源分布较广，主要以熔岩层煤系煤层气为主，可分布于岩层油脂及芡绿的低温高压复合海湾相和平原滩涂平原沉积；而胶东半岛也是中国煤层气资源最丰富的地区之一，主要分布于侏罗系湖相、深层低温火山岩中等。
3结论煤层气是一种新兴的资源，它是由煤矿渗流而聚集而成的，是一种有利的能源来源，对人类活动有着重要的作用。
在煤层可以形成煤层气的成因有两类，其一是生物成因，其二是物理化学成因。
煤层气的分布主要集中在华北、东北、华东、华南及西北等地，中国煤层气分布较多，在塔里木、晋城、胶东半岛等地产地资源可观，煤层气将对现代社会提供更大的发展能量。
煤层气的成因
• 煤层气的定义与特性 • 煤层气的成因机理 • 煤层气的形成过程 • 煤层气形成的影响因素 • 煤层气勘探与开发
01
煤层气的定义与特性
煤层气的定义
01
煤层气：指赋存在煤层中以甲烷为主要成分的烃类气体，有时 也包含少量乙烷、丙烷和丁烷。
02
煤层气俗称“瓦斯”，是一种清洁能源，具有高热值和低污染
生成气体的组成
煤层气主要由甲烷组成，还含有少量的一氧化碳、 二氧化碳、氮气等气体。
煤层气的富集阶段
气体扩散作用
在煤化作用和煤层气的生成阶 段，气体通过扩散作用向煤层
孔隙中聚集。
气体吸附作用
煤层中的孔隙具有吸附作用， 能够将气体吸附在孔隙表面。
压力作用
随着煤层中气体的聚集，压力 逐渐升高，促使气体向邻近的 砂岩层和石灰岩层扩散和运移 。
盖层封闭性能
盖层的封闭性能对煤层气的保存和聚 集具有重要作用。盖层封闭性能越好， 煤层气越容易在煤层中聚集。
05
煤层气勘探与开发
煤层气勘探技术
01
02
03
地球物理勘探技术
利用地震、电法等物理方 法探测煤层气的分布和储 量。
钻井勘探技术
通过钻井获取煤层气样品， 分析其成分和储层参数。
遥感技术
利用卫星或无人机遥感技 术监测煤层气分布和动态 变化。
化学成因
煤层气是在高温高压条件下，煤中的有机质通过化学反应转化生成的气体。这 种反应可以在水或干燥条件下进行，生成的气体可以是烃类气体或非烃类气体。
影响因素
温度、压力、气体组分和气体运移条件等。
03
煤层气的形成过程
煤化作用阶段
煤化作用
随着地壳运动和沉积环境的变化，煤层经历了从泥炭到无烟煤的演 化过程，这个过程中煤的化学成分和物理性质发生了变化。
简述煤层气的赋存及开采机理。
简述煤层气的赋存及开采机理。
煤层气是一种以天然气为主要组成成分的有机矿物质，位于煤层中，具有重要的经济价值。
煤层气的形成是由煤级经历了自然热熔、长期压实形成的，其中以煤炭质部分发生的化学转化形成的烃类物质为主。
煤层气的赋存机理主要有渗漏、储存和驻留三种。
渗漏机制是指地质构造形成的胸部面上出现的渗漏洞口，天然气可以从地底深处穿过凝聚层形成流体，也可以从悬崖壁、地层剪切面等再渗漏到胸部，从而被抽出煤层，形成较高的渗漏通道，以及不同煤层产气更多的原因。
储存机制是指瓦斯以气体相存在油层中，被油层作为贮容空间，保持油层的结构特征和气体的流动状态。
驻留机制是指瓦斯驻留在煤级的微孔内，在煤层中构成“贯通型”的天然气储量，并受变形、裂隙和煤层特征的影响而分布均匀。
煤层气的开采机理是指为了开发煤层气而采取的一系列石油勘
探开采、处理和利用技术手段。
开发煤层气的目的，是为了实现其规模经济价值，采取合理的勘探开发策略和技术，开拓煤层气藏的量、质和利用率，为石油燃料供应和国家经济发展作出重要贡献。
煤层气的开采机理主要有顶板封堵开采、高抽进封堵体系开采、抽洞堵塞开采和水果眼体系开采4种。
- 1 -。
煤层气井采气机理及压降漏斗
煤层气井采气机理及压降漏斗1. 煤层气井采气机理煤层气（Coalbed Methane，简称CBM）是一种天然气，主要存在于煤层中。
煤层气的产生是由于煤层中的有机质在地质历史过程中经过压力和温度的作用，将有机质分解成甲烷等气体。
煤层气的开采是将这些天然气从煤层中采集出来供应给市场。
煤层气井的采气机理主要涉及以下几个方面：1.1 煤层气的吸附和解吸过程煤层气是以吸附形式存在于煤层中的，即气体分子通过静电力和万有引力相互作用，附着在煤表面。
随着压力的增加，煤层气开始解吸，即气体分子从煤表面脱附出来。
1.2 渗流过程煤层气在煤层中的渗流过程主要是通过煤层中的孔隙和裂缝进行的。
煤层中的孔隙主要是由于煤中的胶结物质、粒间隙和微孔隙所形成。
当煤层气压力高于地层压力时，气体就会顺着渗透率较高的通道进行流动。
1.3 煤层气的产量衰减机理在采出一定量的煤层气后，煤层气井的产气速度会逐渐减小，甚至停产。
这是由于煤层中的渗透度减小，孔隙和裂缝被压实等因素造成的。
产气速度衰减的快慢与煤层的物性、渗流路径的连通性以及采气方式等因素有关。
2. 压降漏斗在煤层气井中的应用压降漏斗是一种常用于煤层气井的流体传输设备。
煤层气井中的压降漏斗主要用于以下几个方面：2.1 调节产气速度压降漏斗可以通过调节产气速度，控制煤层气从井中产出的速度。
产气速度过快可能导致煤层中的渗透率不足以支撑气体的流动，造成井壁的塌陷和井内压力的下降。
而产气速度过慢则会降低煤层气的采集效率。
压降漏斗可以通过调节流量来平衡产气速度和煤层渗透率之间的关系，有效地控制产气速度。
2.2 分离沉积物煤层气井中存在着一定量的沉积物，如煤粉和水分。
这些沉积物会对煤层气的采集造成一定的影响。
压降漏斗可以通过设计合理的结构，将沉积物从气流中分离出来，确保采集到的煤层气的纯度。
2.3 减小压力损失在煤层气井中，气体需要克服一定的阻力才能从地层中流出。
压降漏斗可以通过设计合理的结构和优化流体动力学，减小气体在流动过程中的压力损失。
煤层气开发简介
煤层气煤层气（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）。
损失气量估算主要采用美国矿业局直接法（USBM法），该法假设煤中气体解吸可理想化地看作球形煤粒中气体在恒温下扩散，可以用扩散方程来描述，球形煤粒内气体的初始浓度为常数。
煤层气开采技术
煤层气开采技术随着全球能源需求的不断增长，煤层气作为一种新型清洁能源的开发和利用备受关注。
煤层气是一种在煤层内形成并被吸附的天然气，其主要成分为甲烷。
煤层气的开采技术越来越成熟，其对环境的污染也得到了有效控制，因此其广泛应用已经成为一种趋势。
一、煤层气的开采原理煤层气是在横向和纵向上被煤层裂隙或孔隙中的水吸附，同时由于煤层下方的地质压力，煤层内的天然气在煤层顶部形成了一定的压力，使煤层内的天然气产生自然游离现象。
因此，引导煤层内的天然气排出来是煤层气开采的基本原理。
二、煤层气开采技术煤层气开采技术根据采气方式的不同可以分为两种方式：地面采气和井下采气。
地面采气需要通过钻井设备和管道将煤层内的气体排出，井下采气则是通过井下钻机和煤层凿岩来直接挖掘煤层内的气体。
1. 煤层抽采技术煤层抽采技术是以减少煤层中水的压力来形成煤层动压力，从而通过孔洞将天然气排出。
其主要包括开挖排水井和煤层瓦斯水平钻探井。
2. 爆破松动煤层法爆破松动煤层法需要通过在煤层内进行爆破，使煤层内的天然气得到释放。
其主要包括预削裂爆破法、高压喷射爆破法和空气喷射爆破法等。
3. 气力破碎技术气力破碎技术是通过高压气体喷射，将煤层进行轻微的破碎，从而使煤层内的天然气更容易释放。
其主要包括弹力冲击和气流冲击等。
4. 地层水热裂解技术地层水热裂解技术是通过在煤层中注入高温高压的水，使煤层裂隙和孔隙变得更加通透，从而使天然气能够更加顺利的排出。
其优点是可以提高煤层气提取率，但需要高温高压的流体。
三、煤层气开采的优点和不足1. 优点(1) 煤层气开采可以取代传统的石油、煤炭等能源，避免大量的矿山和工厂污染，具有很强的环保性。
(2) 煤层气可以提供稳定的能源，不受气候和季节限制，可以作为一个重要的能源储备。
(3) 煤层气钻探和开采成本低，可以大量释放能源，为国家经济发展提供有力支持。
2. 缺点(1) 煤层气开采过程中会产生大量的煤层瓦斯，如果处理不当，会对环境产生危害。
煤层气基础知识
1、煤层气：是指赋存在煤层中以甲烷为主要成分、以吸附在煤基质颗粒表面为主并部分游离于煤孔隙中或溶解于煤层水中的烃类气体；煤层气爆炸范围为5—15%2、煤层气的主要成分甲烷、二氧化碳、氮气3、煤层气储层是（基质）孔隙、裂隙双重介质结构4、煤层气的赋存状态吸附态（80-90%），游离态（20%-10%）、水溶态（5%以下）。
游离态煤层气以自由气体状态储积在煤的割理和其他裂缝空隙中，在压力的作用下自由运动5、煤层气的产出机理：通过抽排煤储层的承压水，降低煤储层压力，使吸附态甲烷解吸为大量游离态甲烷并运移至井口。
即排水－降压－解析－扩散－渗流煤层气的运移方式：微孔-大孔-微裂纹-裂隙-裂缝6、在煤体的大孔和裂隙中，煤层气流动是以压力梯度为动力，其运移遵循达西定律；而在微孔结构中，煤层气流动是以浓度梯度为动力，运移遵循菲克定律。
7、井底压力：是指煤层气井储层流体流动压力8、压降漏斗：由于排水降压，供水边界到井底洞穴形成压差,其压差形状为漏斗状曲面,该曲面被称为压降漏斗，由于洞穴压力最低，煤层气定向解析，扩散，渗流和运移至洞穴。
排采时间越长，压降漏斗有效半径越大，其影响范围逐渐增加。
9、吸附：煤层气分子由气相赋存到煤体表面的过程。
10、煤中自然形成的裂缝称为割理；割理中的一组连续性较强、延伸较远的称面割理；另一组仅局限于相邻两条面割理之间的、断续分布的称端割理11、达西定律：Q=KA△h/L式中Q为单位时间渗流量，A为过水断面面积，△h为总水头损失（高度差），L 为渗流路径长度，I=h/L为水力坡度，K为渗流系数。
关系式表明，水在单位时间内通过多孔介质的渗流量与渗流路径长度成反比，与过水断面面积和总水头损失成正比。
从水力学已知，通过某一断面的流量Q等于流速v与过水断面A的乘积，即Q＝Av。
菲克定律：菲克就提出了：在单位时间内通过垂直于扩散方向的单位截面积的扩散物质流量（称为扩散通量Diffusion flux，用J表示）与该截面处的浓度梯度(Concentration gradient)成正比，也就是说，浓度梯度越大，扩散通量越大12、临界解吸压力：对于未饱和煤层气藏，只有压力下降到含气量吸附等温线上，气体才开始解吸，该压力称为临界解吸压力。
煤层气研究报告
煤层气研究报告煤层气是指一种储存在煤层中的天然气，它主要由甲烷、二氧化碳等组成。
近年来，随着全球对可再生能源的需求不断上升，煤层气作为新能源的发展越来越受到重视。
本文主要介绍煤层气的成因、开采方法、应用领域等方面的研究情况。
煤层气的成因煤层气的形成主要是由于煤层经历了数亿年的压实、变质，导致其中所含的有机质逐渐转化为天然气。
煤层气形成的主要条件是温度和压力，其中气体的生成与温度和时间有关，而气体的保存则与地层结构、岩性、渗透力等因素有关。
一般来说，煤层气的产生主要与沉积速率、埋藏深度、岩性、氧气含量、有机质质量等因素密切相关。
煤层气的开采方法煤层气的开采主要有三种方法：钻井开采法、排采法和抽采法。
钻井开采法主要是通过钻孔将煤层气井连接到煤层气储层，然后利用压差将气体压出。
排采法主要是通过自然或人工排水将煤层水排出，从而使煤层气自然地渗透出来。
抽采法则是通过人工抽水、泵水或注水，形成气水两相流，进而增强煤层气的排放效果。
不同的开采方法，对应的开采成本、效率和环境问题等也不尽相同。
煤层气的应用领域煤层气的应用领域非常广泛，目前主要应用于城市燃气、化工、发电等行业。
其中，城市燃气是煤层气最主要的应用领域。
煤层气的能量密度与天然气相近，而且具有质优价廉的优势，因此很容易被人们所接受。
在燃料领域，煤层气具有清洁、高效等优点，因此被认为是替代化石燃料的重要选择之一。
此外，煤层气还可以用于工业领域的发电，其发电成本低、化石燃料的排放量减少，因此也是工业领域较为重要的能源之一。
总之，煤层气是一种新兴的能源，并且在全球越来越受到人们的重视。
通过煤层气的开采，可以减少化石燃料的使用，同时也具备轻便、高效、环保等优点。
随着技术的发展和环保意识的不断加强，相信煤层气在未来的应用领域将更加广阔。
简述煤层气的赋存及开采机理
简述煤层气的赋存及开采机理
煤层气是一种天然气，主要存在于煤层中，是煤炭资源的一种重要组
成部分。
煤层气的赋存形式主要有两种，即吸附态和游离态。
吸附态
煤层气是指天然气分子与煤层中的孔隙壁面发生物理吸附，形成的气体。
游离态煤层气是指天然气分子在煤层中自由运动，形成的气体。
煤层气的开采机理主要包括三个方面，即煤层气的释放、运移和采集。
煤层气的释放是指将煤层中的煤层气释放出来，使其进入采气井。
煤
层气的释放主要有两种方式，即自然释放和人工释放。
自然释放是指
煤层气在煤层中自然运移，进入采气井。
人工释放是指通过钻井、压
裂等工艺手段，将煤层气释放出来，进入采气井。
煤层气的运移是指煤层气从煤层中运移至采气井。
煤层气的运移主要
受到煤层孔隙度、渗透率、压力等因素的影响。
煤层气在运移过程中，会受到地层水的影响，因此需要进行水气分离处理，以保证采气效果。
煤层气的采集是指将煤层气从采气井中采集出来，进行处理和利用。
煤层气的采集主要有两种方式，即常压采气和增压采气。
常压采气是
指将煤层气从采气井中直接采集出来，进行处理和利用。
增压采气是
指通过注水、注气等工艺手段，增加煤层气的压力，使其进入采气井，提高采气效率。
总之，煤层气的赋存及开采机理是一个复杂的过程，需要综合考虑地质、物理、化学等多种因素。
随着科技的不断进步，煤层气的开采技术也在不断提高，为我国能源的发展做出了重要贡献。
煤层气产出机理及控制
游离气
水溶气
吸附气
气体组分：CH4、CO2、N2
煤层气排采方式：排水→降压→采气 煤层气排采过程：解吸→扩散→渗流
一、煤层气排采的内涵—排采方式
一、煤层气排采的内涵—过程原理
一、煤层气排采的内涵—增产技术
煤层气勘探技术的发展
3、定向水平井、羽状水平井 2、洞穴完井（空气钻井） 1、常规钻井、套管射孔（井组井群）
五、储层参数与产能的敏感参数分析
20
井间距 18
16 14 12 10
8 6 4 2 0
0
日产气量（104m3/d）
250×200m 350×300m 500×400m
1000
2000
3000 时间（d）
4000
5000
6000
不同井间距日气产量预测对比曲线
六、排采分析目标——产能预测
日产气量（m3/d） 累计产气量（104m3）
2005-11-7 2005-11-17 2005-11-27
2005-12-7 2005-12-17 2005-12-27
2006-1-6 2006-1-16 2006-1-26
2006-2-5 2006-2-15 2006-2-25
2006-3-7
产水量m 3 / 日
35.00 30.00 25.00 20.00 15.00 10.00 5.00 0.00
800
1000 1200 1400
时间 /d
PZ-4井累计气产量历史拟合曲线图
五、储层参数与产能的敏感参数分析
日气产量（m3/d）
厚度
30000 25000 20000
煤厚=5.5m 煤厚=6.5m 煤厚=4.5m
浅谈煤层气赋存运移产出机理
浅谈煤层气赋存运移产出机理发布时间：2022-05-10T02:05:17.547Z 来源：《科学与技术》2022年1月第2期作者：李华山[导读] 煤层气是一种新型洁净能源?其开发利用可在一定程度上弥补常规油气资源的不足。
李华山新疆维吾尔自治区煤炭煤层气测试研究所新疆乌鲁木齐 830000 摘要：煤层气是一种新型洁净能源?其开发利用可在一定程度上弥补常规油气资源的不足。
煤层气是储集在煤层中的非常规天然气煤层中发育有微孔隙系统和裂隙系统，煤层气主要以物理吸附的形式赋存于煤的内表面上，当压力降低时，煤层气发生解吸、扩散和渗流，最后由井筒中产出，了解煤层气的赋存、运移机理及产出特征，对进行煤层气的可采性评价十分重要。
对煤层气的赋存方式及机理进行系统地归纳性总结不仅可以为今后全国各大煤层气藏的开采提供理论依据，还可以为与之相似的各种非常规油气藏的开发提供实际经验。
关键词：煤层气赋存运移产出煤层气作为一种非常规天然气资源，其赋存、运移规律有别于常规的石油天然气，只有在充分研究煤层气吸附性能、赋存方式、运移机理、产出机理的基础上，只有对煤的储层特征有全面地了解，才能更深一步研究煤层气以及相应开采措施，进而对煤层气的可采性能进行评价、预测。
1、煤层气吸附性能煤层气吸附在煤层颗粒表面，煤层既是其生气岩，又是其储集和流动的场所。
煤层中的基质微孔隙是煤层气的主要赋存空间，基质孔隙、裂缝系统是其运移通道。
煤层的特殊性使得煤层气的储集和开采机理不同于常规储集层。
2、煤层气赋存方式一般情况下，煤层的裂缝孔隙中完全饱和地层水，基质孔隙中并不完全被水饱和，基质微孔中一般不考虑自由水的存在，煤层气以溶解、游离和吸附三种状态储存于煤层中。
1）溶解气。
煤储层存在丰富的裂缝，但裂缝及基质孔隙多是饱和水的，水会溶解一定量的煤层气，称为溶解气。
甲烷在水中的溶解度较小，其与储层温度、压力等因素相关。
2）游离气。
游离态的甲烷气主要存在煤的基质孔隙中，可以自由运移。
煤层气成因及产地研究
煤层气成因及产地研究煤层气（CoalbedMethane，简称CBM）是一种从固体煤组织中释放出来的液化烃，这种烃称为煤层气。
煤层气主要由甲烷（90%-95%）和少量烷烃、烯烃、炔烃组成，比库仑值绝大多数大于3000 m3/t，是一种绿色能源。
煤层气的诞生是由于深地的热液和有机质的作用而产生的，一般来说，煤层气产化过程可分为3个阶段：有机质的降解和转化，富氢的凝聚和蒸发，甲烷的蓄积和压缩。
煤层气的产地主要有几大类：低含碳高含氢煤层、高含碳/高含氢煤层、煤中释放烃态气体和含二烯烃煤层。
煤层气的产地受到多种因素的制约，如比表面积、煤层温度、煤层厚度、煤层岩性、孔隙度等，这些因素都会影响煤层气的含量。
低含碳高含氢煤层是目前发现最多的煤层气成因和产地，高含碳/高含氢煤层具有较高的气体含量，但其可采气性较差，其煤层中含有大量微量烃及有机质，当这些微量烃和有机质在煤中受温度和地压的作用时，能有效的释放出烃态气体和甲烷，因而产生煤层气。
含二烯烃煤层的含气量比其它类型的煤层要低，但具有较高的可采性，可以作为储量计量的一种可靠依据。
另外，除了这些煤层产气外，煤层中还有许多非渗3气产生机制，它们也是煤层气的重要来源之一。
例如，当煤层深度达到一定阈值时，煤层中的有机质会被深层的热液处理，热液可以将煤层中的有机质转化成气态物质。
此外，煤层中还可能存在矿物物质，它们也可以与热液反应产生气态物质，从而形成煤层气。
煤层气是一种绿色能源，在国民经济发展中具有重要作用。
正确认识煤层气的成因及产地是煤层气勘探开发的基础，它不仅可以帮助我们更好地发掘和开发煤层气，还可以更好地保护和利用煤层气资源。
因此，研究煤层气的成因及产地具有非常重要的意义。
今天，国内外的科学家们正在努力深入研究煤层气的成因及产地，以便挖掘和利用煤层气的最大潜力，为更好地开发煤层气提供基础。
煤层气开发技术及产出规律特征
煤层气开发工艺及排采技术一、产出理论（前言）煤层气开采通过抽排煤层及上覆岩层中的地下水，从而降低煤储层的压力，促使煤层中吸附的甲烷气体解吸释放出来。
煤储层条件和煤层气赋存环境条件是煤层气开发的基本地质条件，煤层气开发是在充分认识这些基本地质条件基础上通过特定的工程（钻井、压裂、排采等工艺）改变煤层气赋存环境条件（地应力、地下水压力、地温环境）使煤储层条件发生变化的过程，从而使煤层中吸附的甲烷气解吸出来。
煤层气的排采是一个“解吸-扩散-渗流”的连续过程，在实际排采中可分为三个阶段，Ⅰ阶段为排水降压阶段，煤储层压力高于煤层气解吸压力，该阶段主要是产水，并有少量的游离器和溶解气产出；Ⅱ阶段为稳定生产阶段，煤储层压力降至煤层气解吸压力之下，产气量相对稳定，并逐渐达到产量高峰（一般在3年左右），产水量下降到较低水平；Ⅲ阶段为产气量下降阶段，产少量水或不产水，该阶段的开采时间最长。
由于煤层气抽采目的、对象、条件和资源条件的不同，形成了不同的煤层气开发模式，总体上分为煤矿井下抽采和地面钻井抽采两大类。
图表 1典型煤层气井的气、水产量变化示意图时间 产量Ⅰ Ⅱ Ⅲ产气量产水量 临界解压力压力二、煤层气的开发工艺煤层气开发的目的主要是有效地开发和利用煤层气资源、最大限度的改善煤矿安全生产条件（降低瓦斯）、更好的保护环境等几个方面。
按照煤层气开发服务目的不同，煤层气开发总体上分为煤矿井下抽采和地面钻井开发两大类，而我们公司目前所实行的“采煤采气一体化”的瓦斯治理模式是把上述两种开发方式的有效结合，它不仅有效的服务了煤矿的安全生产而且实现了煤矿瓦斯利用的最大化。
（一）、煤矿井下抽采目前煤矿井下抽采技术已由单一的本煤层抽采发展到本煤层抽采、邻近层抽采、采动区抽采等多对象抽采；抽采技术也由单一的钻孔抽采发展到钻孔、巷道、地面井和混合抽采等。
按抽采对象的不同煤矿井下抽采开采层抽采邻近层抽采围岩抽采采空区抽采采动区抽采废弃矿井抽采按照煤层气抽采与采煤的顺序采空区抽采技术采空区的瓦斯来源：1、未能采出而被留在采空区的煤炭中存有一定数量的残存瓦斯；2、顶板和周围煤（岩）中的瓦斯；由于采空（动）的的影响，在煤层的顶板和底板的围岩内产生大量的裂隙，特别在采空（动）区上方形成冒落带，造成相邻的煤层和围岩压力释放，邻近煤层与围岩中的大量瓦斯通过裂隙涌入开采工作面。
浅析煤层气的成藏机理与开采方法
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 （ Ｐ ｏ ｗ ｄ ｅ ｒ Ｒ ｉ ｖ ｅ ｒ ） 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 ５ ｂ ｂ ］ ／ ｍｉ ｎ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 （ Ｈ ｏ ｒ ｓ ｅ ｓ ｈ ｏ ｅ Ｃ ａ ｎ ｙ ｏ ｎ ） 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 ９ ０ ％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 ２ ０ ０ ５ ． ２ （ ３ ２ ） ： １ ５ — １ ８ ． 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（ １ ５ ０ — １ ０ ０ ０ ｍ深 ） 时， 通常会采用欠平衡旋冲法 ， 钻井 源． ２ ０ ０ ２ （ １ １ ） ： ２ ７ － ３ ０ ． 速度较快 （ 高达 １ ５ ｍ ／ ａ ） ， 而且可以将对地层 的破 坏降至最小 。在钻 『 ３ ］ Ｖｏ ｎ Ｓ ｅ ｈ ｏ ｅ ｎ ｆ ｅ ｌ ｄ ｔ ， Ｈ． ， Ｚ ｕ ｐ ａ ｎ ｉ ｋ ， Ｊ ． ， Ｗｉ ｇ ｈ ｔ ， Ｄ… Ｒ ａ ｎ ｄ Ｓ ｔ ｅ ｖ ｅ ｎ ｓ ， Ｓ ． Ｈ． ２ ０ ０ ４ ． Ｕ ｎ － ｏ ｎ ｖ ｅ ｎ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｌ Ｄｒ ｉ ｌ ｌ ｉ ｎ ｇ Ｍｅ ｔ ｈ ｏ ｄ ｓ — 深井 时 （ １ ０ ０ ０ — ２ ５ ０ ０ ＋ ｍ） ， 则 采用轻 质泥浆 随钻 常规 旋转 钻井法 （ 平 ｃ ｏ ｒ Ｕ ｎ ｃ ｏ ｎ ｖ ｅ ｎ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｌ Ｒｅ ｓ ｅ ｒ ｖ ｏ ｉ ｒ ｓ ｉ ｎ ｔ ｈ ｅ ＵＳ ａ ｎ ｄ Ｏｖ ｅ ｒ ｓ ｅ ａ ｓ ． Ｐ ａ ｐ ｅ ｒ ０ ４ ４１ ｐ ｒ ｅ ｓ ｅ ｎ ｔ ｅ － 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 ｆ ｄ ａ ｔ ｔ ｈ ｅ Ｉ ｎ ｔ ｅ ｒ ｎ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｌ Ｃ ｏ ａ ｌ ｂ ｅ ｄ Ｍｅ ｔ ｈ ａ ｎ ｅ Ｓ ｙ ｍｐ ｏ ｓ ｉ ｕ ｍ， Ｕ ｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ｏ ｆ Ａｌ ａ ｂ ａ ｍａ ， 稳定问题 。 ｅ ａ ｌ ｏ ｏ ｓ ａ ， Ａｌ ａ ｂａ ｍａ ， ３— ７Ｍ ａ ｙ ． 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 ］ Ｋ ａ ｗ ａ ｔ ａ ， Ｙ． ａ ｎ ｄ Ｆ ｕ ｊ ｉ ｔ ａ ， Ｋ． ２ ０ ０ １ ． Ｓ ｏ ｍ ｅ Ｐ ｒ ｅ ｄ ｉ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ｓ ｏ ｆ Ｐ ｏ ｓ ｓ ｉ ｂ ｌ ｅ Ｕ ｎ － ｏ ｎ ｖ ｅ ｎ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｌ Ｈｙ ｄ ｒ ｏ ｃ ａ ｒ ｂ ｏ ｎ ｓ ２ １ ０ ０ ． Ｐａ ｐ ｅ ｒ Ｓ Ｐ Ｅ６ ８ ７ ５ ５ ｐ ｒ ｅ ｓ ｅ ｎ ｔ ｅ ｄ ａ ｔ ｔ ｈ ｅ Ｓ Ｐ ＥＡｓ ｉ ａ — 用， 于２ ０世纪 ９ ０年代 中期在美国俄克拉荷 马州阿科马（ Ａ ｒ ｋ ｏ ｍ ａ ） 盆 ｃ ａ ｃ ｉ ｉ ｆ ｃ Ｏｉ ｌ ａ ｎ ｄ Ｇａ ｓ Ｃ ｏ ｎ ｆ ｅ ｒ ｅ ｎ ｃ ｅ ， Ｊ ａ ｋ ａ ｒ ｔ ａ ， １ ７－ １ ９ Ａｐ ｒ ｉ ｌ ． ＤＯＩ ： １ ０ ． ２ １ １ ８ ／ ６ ８ ７ ５ ５一 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 Ｍ Ｓ． 有利的煤层与垂直井相交 （ Ｖ ｏ ｎ Ｓ ｅ ｈ ｏ ｅ ｎ ｆ ｅ ｌ ｄ ｔ 等， ２ ０ ０ ４年 ） 。 ［ ５ ］ Ｗｅ ｉ ｄ ａ ， Ｓ ． Ｄ ． ， Ｌ ａ ｍ ｂ ｅ ｒ ｔ ， Ｓ ． Ｗ． ， ａ ｎ ｄ Ｂ ｏ ｙ ｅ ｒ ， Ｃ ． Ｍ． Ｉ Ｉ ． ２ ０ ０ ５ ． Ｃ ｈ ａ ｌ ｌ ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｇ ｔ ｈ ｅ Ｔ ｒ ａ － ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｌ Ｃ ｏ ａ ｌ ｂ ｅ ｄ Ｍｅ ｔ ｈ ａ ｎ ｅ �
煤层气成因及定义
煤层气的定义及成因
1. 煤层气的定义
煤层气，是指赋存在煤层中以甲烷（CH4）为主要成分、以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中的烃类气体。
2.煤层气的成因
植物体埋藏后，经过微生物的生物化学作用转化为泥炭（泥炭化作用阶段），泥炭又经历以物理化学作用为主的地质作用，向褐煤、烟煤和无烟煤转化（煤化作用阶段），在煤化作用过程中，成煤物质发生了复杂的物理化学变化，挥发份含量和含水量减少，发热量和固定碳含量增加，同时也生成了以甲烷为主的气体。
煤化作用要经历两个过程，即生物成因过程和热成因过程，生成的气体分别称为生物成因气和热成因气。
生物成因气主要形成于煤化作用的未成熟期，而热成因气主要形成于煤化作用的成熟期和过成熟期。
生物成因气可形成于煤化作用早期阶段（原生生物气），也可由微生物次生作用形成于褐煤～焦煤阶段中的任何阶段（次生生物气）；热成因气可以通过沉积有机质的热催化降解作用形成（热解气），也能够通过对已生成烃类或沉积有机质的热裂解而形成（裂解气）。
3.煤层气与常规天然气的关系与差异
煤层气又称煤层甲烷（Coalbed Methane(CBM))，由于其独特的赋存状态（以吸附态为主）、非常规储层（典型的自生自储、多重孔渗的有机储层）和特有的产出机理（排水－降压－解吸－采气）等特征，因此煤层气被称之为非常规天然气。
与常规天然气相比主要异同如下：
次为CO2、N2等，热值为36.72KJ／m3（相当于1.22kg/m3标准煤），燃烧过程中基本无烟尘，可以说是一种非常洁净、热值高、优质、安全、开发利用前景广阔的新能源，也是造成煤矿井下事故的主要原因之一。
煤层气概述
经典的3D理论：
渗流模型－Darcy定律
Vl
Kl ul
Pl L
Kl = K Krl
式中： Vl为l相的渗流速度，m/s； l 为l相的粘滞系数，Mpa·s； 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，×10-3μm2； K 为多孔介质的绝对渗透率，×10-3μm2；
次生热成 因
混合 成因
混合气
甲烷碳氢同位素进一步变轻 δ13C1:-61.3～-50.7‰ δD1:-242.5～-219.4‰ δ13C2:-26.7～-15.9‰
△δ13CC2-C1:30.7～57.4‰
干燥系数进一步增大，但二 氧化碳含量增高
C1/C1-n:0.993～1.0 C1/C2:188.6～2993.7
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。
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
煤层气生成及储存条件
解吸动力学特征及解吸类型：
根据煤层气解吸条件和解吸特征（物理），将其解吸分为： 降压解吸 置换解吸 扩散解吸 升温解吸 等四个亚类。
当然，在这四类解吸作用中降压解吸是其中最主要的也是 对煤层气产出贡献最大的。
煤层气的生成及储存条件
解吸动力学特征及解吸类型：
（1）降压解吸 降压解吸是一种最特征的物理解吸作用过程，也是煤层气开采过程中
30
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——煤岩岩石脆性大,易破碎,易受压缩。
100 90 80
各级别孔隙含量（%）
70 60 50 40 30 20 10 0 1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 39 样号（北部：1-17；中部：18-33；南部：34-40） 微孔-过渡孔（0-200nm） 中孔（200-1260nm） 大孔（1260-50000nm）
（2）非饱和气流阶段：水与不连
续甲烷气体混合流动 （3）气水两相流阶段：连续甲烷
气体与水混合流动，气体在压差和
浓度差作用下渗流扩散到井筒，最 终排采到地面。
排水降压
储层变化？
4、煤储层渗透率变化 高变质煤：割理、裂隙型－－随压力增高，渗透率减小。
4.5 4 3.5 3 2.5 2 1.5 1 0.5 0 0 2 4 6 8
长期 渐变 连续
0.6 2.0 10.0 15.0
排水段
憋压
憋压控压段
控压
稳产高产段
衰竭段
时间a
单井生产历史划分为五阶段：为排水段、憋压、控压段、高产稳产段 和衰竭段。核心是3个压力的合理匹配：井底流压、解吸压力、地层压 力。 单井开发曲线反映了个压力变化趋势和气水两相的产出规律 。
泊松比① 0.02-0.43 0.24 0.1-0.39 0.22 0.1-0.34 0.20 0.14-0.47 0.28
煤岩的弹性模量较低,泊松比较高,脆性大,易破碎,易受压缩。
通过对以上煤岩结构的不断认识： ——煤储层特低孔（平均3.5% ）、特低渗（一般<0.1md）
——煤岩是双孔隙结构特征。
有效应力 有效压力(MPa)
渗透率(10 -3 μ m 2 )
渗透率(10 -3 μ m 2 )
A-17 A-11 A-5
2 1.5 1 0.5 0
A-18 A-12 A-2
10
12
0
2
4
6
8
10
12
有效应力 有效压力(MPa)
岩心经压缩后，即使围压再降低到原始值，渗透率也不能完全恢复，只 能恢复到原始值的25%～35%，造成永久性损害，说明储层除弹性变形外还 发生了塑性变形。
2、影响排采效果的因素
（1）排采不连续
影响因素分析
2、排采强度大 3、产气初期放气速度过快
影响排采效果的因素——排采不连续
大规模停电
大规模停电
排采不连续：产生“贾敏效应”、煤粉沉淀堵塞裂隙，产能降低。
影响排采效果的因素——排采强度大
平均每天降液面17m
平均每天降液面29m
排采强度大：井底压力下降快引起近井煤层应力变化，导致近井煤层裂隙割
岩石类型 泥岩 砂岩 灰岩 煤
抗压强度① /MPa 11.7-149.1① 45.1 29.1-164.9 87.6 53.9-142.1 120.6 2.4-20.3 10.0
抗拉强度① /MPa 0.4-4.5 1.6 1.1-5.0 3.4 3.4-5.0 4.3 0.4
弹性模量① /GPa 2.30-72.00 21.32 11.00-97.00 33.73 27.00-89.00 51.05 0.50-20.00 5.08
高峰产气量/(m3 /d)
10000 8000 6000 4000 2000 0 1
2500.00
高产井
400 300 200 100 0
中产井10Biblioteka 80 60 40 20 04
7 10 13 16 19 22 25 28 31 34
200.0 180.0 160.0 140.0 120.0 100.0 80.0 60.0 40.0 20.0 0.0
注入/压降
注入/压降 注入/压降 注入/压降
FZ-008
晋试3 晋试4
0.91
0.087 0.0001
0.022
1.456 0.1366
注入/压降
注入/压降 注入/压降
渗透性差：有效孔隙度一般小于5%。渗透率绝大多数小于0.1mD（变化
范围为0.01～1.0×10-3μm之间），属于低孔低渗储层。
4、煤岩力学性质
2、双孔隙结构特征
煤样鉴定结果表
明，沁水盆地煤岩变
质程度较高，以贫煤、 无烟煤为主，煤层裂 隙发育，密度可达
面裂隙 端裂隙
530～580条/m，裂 隙有方解石充填，制
大 中 小 微 裂 隙
约了孔隙的连通性， 影响煤层的渗透性。
宏观煤岩类型 宏观煤岩成分 夹矸
3、煤岩渗透性
沁水盆地3#煤渗透率统计表
煤层气产气机理及生产特点
长治煤层气项目部
二○一一年八月
汇报提纲
一、煤岩结构特征
二、煤层气产气机理
三、煤层气生产特点
四、煤层气井排采管理
汇报提纲
一、煤岩结构特征
二、煤层气产气机理
三、煤层气生产特点
四、煤层气井排采管理
1、煤岩组分
煤体结构示意图
测井响应特征
沁水盆地山西组3#煤层由 腐殖煤构成，其宏观煤岩组分 以亮煤、半亮煤为主，暗煤次 之。
3、产气机理
甲烷分子解吸 浓度差
排水
煤层水排出
降压
储层压力降低
解吸
扩散
压力差
渗流
煤基质
H2O CH4
割理
H2O + CH4
H2O
煤基质
煤层气的产出是一个复杂的排水—降压—解吸—扩散— 渗流的过程。
随着排水降压，煤层气的产出 大致要经过三个渗流阶段： （1）水的单相流阶段：井筒压力 大于临界解吸压力，只有水的单相 流动。
排采的工程参数主要包括井口套压、排水量（包括初始排水泵量
和最大排水泵量）、液面降、累计产水时间、动液面深度等。其中套
压和煤没度为反映煤储层产气时的压力参数，排水量、液面降和累计 产水时间反映疏水效率和压降的快慢。
煤层气排采特点
产气量差异大 产水量差异大 见气后产水量下降快
影响排采效果的因素
700 600
高峰产气量/(m /d)
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18
高峰产气量 高峰产气时间
高峰产气量/(m3/d)
高峰产气时间/d
500 400 300 200 100 0 1 3 5 7 9 11 13 15 17 19
80.00 60.00 40.00 20.00 0.00
裂 隙
微小气孔
如何将甲烷分子从孔隙内表面释放出来？
从煤层气等温吸附理论，可知影响甲烷分子解吸-吸附 的两项条件：压力、温度。
35 30 25
吸附量 / cm3. g-1
20 15 10 5 0 0 2 4 6 8 10 压力 / MPa
VL P V P L P
25℃; 45℃; 35℃; 50℃;
井号 TL-002 TL-004 渗透率(×10-3 ūm2) 3#煤 0.029 0.065 15#煤 0.087 0.027 测试方法 注入/压降 注入/压降
TL-006
TL-009 TL-010 FZ-001
0.605
0.004 0.017 0.0042
0.08
0.661 0.013 0.522
排采不连续 排采强度大 产气初期放气速度过快
汇报提纲
一、煤岩结构特征
二、煤层气产气机理
三、煤层气生产特点
四、煤层气井排采管理
1、排采管理的原则
排采方针：连续、渐变、长期 控制核心：井底流压、煤粉
阶段划分：排水阶段—憋压阶段—控压阶段—稳产阶段—衰减阶段
控制方法：快—------------稳—----------慢—----------稳
微-小孔一般在80%以上 割理被方解石充填
汇报提纲
一、煤岩结构特征
二、煤层气产气机理
三、煤层气生产特点
四、煤层气井排采管理
1、煤层气的成因
植物体埋藏后，通过生物化学作用 、煤化作用，成煤物质发生物理化学作 用 ，生成甲烷为主的气体。
本区3#煤是区域热成因的高阶煤。
盆地南北两端侵入岩体发育，3#煤热演
1500.00 1000.00 500.00 0.00 1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21
煤层气井产能差异变化大的原因除了受主要地质因素控制外，同时受
高煤级煤储层煤层气排采控制。排采控制主要表现在排采的地质控制和地
面控制两方面。
高峰产气时间/d
2000.00
3
低产井
高峰产气量 高峰产气时间
式中：VL－Langmuir体积（cm3/g）
PL－Langmuir压力（MP）
P－平衡气体压力（MPa）
吸附
解吸
在恒温煤层，压力成为影响 甲烷分子解吸的主要因素。
动态平衡，可逆
如何实现降压？
压降漏斗
煤层
煤层
在原始地层，地层压力系统处于一种平衡状态；通过地 层水的排出，地层孔隙压力降低，实现降低储层压力。
理闭合，渗透率降低。
影响排采效果的因素——产气初期放气速度过快
48口井地质条件较好，关键排采过程中停电次数少，
煤层解吸产气初期，放气速度太快，近井地带煤层应力变化过快，造成近井 地带煤层发生应力闭合，渗透率降低；同时产气量迅速上升导致水相渗透率 大幅度降低，降低排水降压效率。
14000
高峰产气量/(m3 /d)
1、煤层气直井排采特点
近几年煤层气发展迅速，通过晋城实践不断分析，总结出了煤 层气排采特点：
1、产气量差异大