煤层气成藏条件及开采特征

井下抽采(亿方)
6
8
9
10
12
15
19
23
32
43
58 64.5 76.2
地面开发(亿方)
0.3 1.3 3.2 4.4 7.5 15
死亡人数
7508 6536 5798 5670 6464 6702 6027 5986 4581 3786 3210 2631 2433
百万吨死亡率
6.0 6.3 5.8 5.1 4.6 3.9 3.1 2.8 2.0 1.5 1.2 0.987 0.749
年后目前为26m3，不产气。
樊庄
水平井窜层：FZP03-1井钻遇断层4
樊 庄
条沟通下部水层开发效果差，最高日产 气1366m3，目前不产气，水21m3；该井
浅75m的FZP03-3井最高日产气4000m3 ,
目前1885m3，水5m3。
报告内容
一、中国煤层气气藏类型 二、中国煤层气气藏开采特征 三、几点认识
外源水：断层或压裂沟通高含水层，总矿较低、水大难控制。
层间水较弱的井连续降压可控制水产量提高开发效果
FzP11-1井3#煤排采曲线
最高日产水175m3,目前日产气17422m3, 水18m3，累计产水 3.9万m3,累计采气1180万m3。
特点：对有层间水加大排水量使液面稳降，后期可日产气 持续上升，开发效果较好。
局部构造高点低产水高产气，洼陷区高产水
fz区块构造高部位吸附饱和度95%，含气量>25m3/t，单井日 产气>2500m3； 洼陷区吸附饱和度55%，含气量<10m3/t，单井日 产气200-500m3。
滞留区构造高部位低产水，高产气
背斜
承压水区
24
18
12
向斜
承压水区 区
分 水
24
补
岭给
区
含气量等值线
构造圈闭气藏开采实例（沁水固县井区和粉河盆地）
固县
（一槽 水）
（一锅气）
美国粉粉河河盆地煤层气成藏模式
断裂背斜高点固8-9 井投产4年，目前日产气 5990m3，累计820万m3， 为该区之最，稳产期不 产水；翼部固6-8井一直 不产气，累计产水1.9万 m3，两井产层高差 103m。
鼻状构造圈闭边水气藏
0.4
140
1830
hp 8-11 750
890
1.3
140
3536
2-7
698
4258
0.3
597
1854
2-6
704
2540
1.8
293
10006
pn 2-5
734
0
2.6
2.2
11199
高点气大水少，甚至后期自喷，翼部水大气少
窜层实例：聚集在顶板砂岩或裂缝带
海州
海
阜新海州5口井单井日产气折纯
自生自储游离 型：
准南彩504井区断裂活动次 生割理发育区，彩504井射开 煤层井段2567-2583m，日产气 6500m3。
八道湾组
彩504-彩10井对比剖面
（三）三类煤层气成藏期
成藏类型 早期成藏
构造改造 后成藏
开采中 二次成藏
地区
吉县 合阳 韩城 保德 昌吉 沙尔湖 临汾 铁法 阜新 阳泉
（二）三类煤层气成藏模式
2
1
3 （wL015）
1、自生自储游离型; 2、自生自储吸附型; 3、内生外储型。
有的煤层上部砂岩在一定圈闭条件下形成游离气藏：煤层 吸附气和砂岩游离气具有同源性、伴生性、转换性、叠置性。
内生外储型：W15井煤层顶板浅层气
W15井煤层顶部砂岩厚14m, 射开3m压裂后井口压力 2.32MPa，日产气2400m3。
3类生产解吸特征
煤层气井强抽排引起裂缝闭合渗透性下降和煤粉迁移卡泵， 低速抽排又可形成游离气藏死角；数值模拟克服应力敏感极限的 每天降液速度初期<12m，中期0.5-2m，临界解吸点上下稳定液 面，递减中后期液面稳定于煤层以下。解吸类型有3类。
层间水:顶板泥岩，日产水21m3，气2446m3,总
矿5293mg/L，CL-1880mg/L，SO42-4.3mg/L
外源水:顶板灰岩，日产水 89m3，气217m3；总矿 1667mg/L，CL-154mg/L， SO42-1.9mg/L
层内水：水小，稳产期高部位几乎不产，总矿高、气δ13c1重； 层间水：开采初期产水大，可控制递减，气δ13c1轻：为-60.3-67.2‰（临 县）；-54-70 ‰（韩城），有次生生物气和热成因混合气特点。
0.9
5.9 18.5
0.76
断块气藏地质复杂，低渗、低压多因素制约单井产量
地质工程研究薄弱高渗透、厚煤层发现少，工程上的快增
产措施技术不妥，排采管理欠妥多因素制约单井产量。
煤物性差，断块气藏封盖条件差，生产气水比低水体活
跃。
正确认识气藏，针对不同气藏类型开发好气藏是我发言主
直
井
水平井
题区块。 排采井 目前单井平均 日产气大于 生产 排采井 目前单井平均 日产气大于 生产
面）海拔、湿存水（<10-5cm毛管内）、结晶水（碳酸 钙）。 (m)
面
300
吉试13
吉试4 自然伽马 双侧向
吉试6
割 理
200
吉试1
自然伽马 双侧向
自然伽马 双侧向
自然伽马 双侧向
100
0
层内水:顶板泥岩，日产
-100
水16.6m3，气2847m3，总
-200
矿8490mg/L，CL-
-300
3789mg/L，SO42-13.9mg/L -400
日 产 气 m3
6000
5000
4000
3000
2000
1000
0
50 40 30 20 10
0 060612
061010
洼陷区(承压区)：高产水
070207
070607
071005 生产日期
080202
080601
080929
2000 1600 1200 800 400 0
9 090127
日产水量 m 3 日产气量 m3
面临问题：低速、低探明率
2010年煤层气利用率由前几年20%提高到31%，但低于国外。 探明可采1439亿m3，资源量比美国多，年产量仅是美国2.8%；资 源探明率仅为0.76%，主要低产，直井单井日产气稳产<2000m3占 60%以上
国家 美国
开发井 远景资源量 （口） （万亿m3）
38000
21.2
180 315 57 5010
8
1542
Ll 45 1500
8
947 2
8672
1
2843
Hc 437 333
59
68 13
408
0
973
Sj 5
55
0
9.3 26 3072
1
414
报告内容
一、中国煤层气气藏类型（圈闭、成藏模式、成藏期） 二、中国煤层气气藏开采特征 三、几点认识
（一）四类主要圈闭类型
富集，局部高 产，需大液 量、大排量、 大砂量压裂增 产
较多井区高 产，可兼探 游离气（压 裂同后）
多类圈闭，高产富 集，适用大液量小 排量、变排量恒压 压裂或水平井开发
层间水活跃 水大气少， 有的适用水 平井开发
多为外源 水，产水 量大
中国煤层气成藏模式图
基本条件：断层较少，盖层较厚，气源充足，煤层厚稳，物性较好
封盖条件好的背斜带、上斜坡高产气，向斜带产水较大
煤层气老井区开发现状图
hc区块封 盖条件好的 构造高部位 WL1-2井组26 口井90%投 产后1个月 内开始产 气，产量 高，目前处 在稳产期。 洼陷带产水 量较大。
顶板水网络微渗滤（吉试13气藏）和强动力渗滤（吉试6井）
端割理
层内水4类：可动水（洞缝）、吸附水（煤粒
1100亿m3，近5年井下抽采年增10亿m3，地面开发年翻一番。
60
60
50
50
40
40
30
30
20
20
10
10
80
8
70
死亡人数
7
60
6
50
煤炭产量
百万吨死亡率
5
40
瓦斯抽采
4
30
煤层气地面开发
3
20
2
10
1
0
0
1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010
州 1.5-2.15万m3，1年单井累计产气折纯
125-500万m3；阳泉2010年煤矿井下抽
采8.2亿m3, 87%为顶板砂岩抽采，3%
为地面开发（0.2亿m3）；铁法采动区
98口井日产气占70%。
铁
铁法
法
直井压裂窜层：pn3-8井压裂超低
破裂压力，为9.6MPa，低于邻井10MPa
以上，压开水层，初期日产水62m3，4
1、早期成藏:δ13C1重，充沛的生气环境，良好的运聚势能， 足够的的吸附作用，有利的可封闭、高饱和、高渗透成藏条件。
2、构造改造后期成藏，碳同位素相对较轻
运聚过程 解吸过程
再吸附（构造晚期成藏）
高高渗渗区区
生烃过程
承压区（早期成藏） (洼陷局部构造高点)
3、开采中二次成藏： 甲烷含量低 ，煤层气开采压力下降打破原动平衡状态气水
重新分配，解吸气窜层或窜位。 窜位:在同一煤层水向低部位，气向高部位运移，高点自喷
高产气井，低部位水大气少： 窜层：采煤、断层、陷落柱、直井压裂、水平井、排采应
力释放沟通围岩，窜层形成游离气藏。
窜位实例：煤层气开采中气水打破动平衡二次调整
pc背斜煤层气开发特征图
P1-11 蒲池
PN1-1
PN2-5
煤炭产量（108t） 煤层气地面开发（108m3）
瓦斯抽采量（108m3） 百万吨死亡率 死亡人数
中国煤层气产业步入蓬勃发展大好时期
2010年煤矿安全死亡2433人，百万吨死亡率0.75人，由
2005年以前是国外100倍下降为27倍，主要国办47号文以来国家
重视安全，2010年煤层气开发增加1400口井，新增探明储量
可采储量 （亿m3）
25000
年产气 （亿 m3）
542
单井日产 气（m3）
3900
采气速 度（%）
探明 率 （%）
5
11.8
澳大利亚
加拿大
中国(已投 老井直井)
5200 9900
3200
14 22.7
36.8
2300 490
1439
50.2
84
13.6 (直井)
2300 2200
1100
2.2 17.5
170 180 PN2-7
P1-3 PN1-4
P1-5
200
井号
煤顶 海拔
日产气 (m3)
日产水 (m3)
PN1-4 210 2208/2175
0/0
1-3 195 4731/4280 0.5/0
PN2-7 186 4452/3860 0.3/0
1-5 204 2933/2338 0.2/0.3
190 160
代表井
吉试5 合试2 韩试2、14 保2 昌试1 沙试2 吉试12 DT3 五龙 五矿
层位
P1s P1s P1s C2t J1b J2x C2t K
K
P1s
CH4（%）
96.7 87.78 95.7-96.7 83.8 88.49 50.92 95.03 60 48 60.5
δ13C1（‰）
-31.2 -32.7 -31.8--32.2 -55.52 -64.6 -62 -56.3
二次调整后同一井区由斜坡翼部向高部位产量增高，开发效果好
同一井区不同埋深煤层气井阶段产量数据表(直井)
井区 井号
煤顶 （m）
日产气 日产水 （m3） （m3）
累计气 （万m3）
累计水 （m3）
5-12 707
1989
0.1
201
5852
5-14 717
2760
1.5
281
4754
7-11 738
880
1-11 146
0/100 24/9
200
180
HP2-11-3x
pN1-1 141 pN2-5 147
130/0 12/24 0/0 6.1/2.6
HP1-10
H1-10 172 144/220 3.2/1.2
pz区块目前开井直井440口，水平井48口，产气不产水的 直井占29%，水平井占11%；产水不产气的直井占22%，水平 井占23%。
(口) 日产气（m3） 1000m3 (口) 气水比 (口) 日产气(m3) 10000m3(口) 气水比
lj 18 2110
15
190
Tf 23 1322
9
102
Pz 2024 1581
850 1067 13 14860
6
4567
Ph 230 2170
170 2083 2
9074
1
4689
Fz 456 1146
承压水区多类局部圈闭，高点高产（樊庄-潘庄-成庄-大宁）
局部高点低应力 场、高渗透、煤层没被 水洗刷保存条件好，高 含气高产。
pz区块6口水平井 煤层深373-487m，含 气量23m3/t，渗透率 6.3×10-3μm2 。单井 平均日产气3.0万m3， 单井累计3950万m3， 高点4口稳产期不产 水。
年份
8000 7000 6000 5000
4000
3000 2000 1000
年份
1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010
煤炭产量(亿吨) 12.5 10. 5 9.98 11.06 13.93 17.36 19.56 21.8 23.3 25.2 27 29.6 32
套 压 MPa 1.5
1.2
0.9
0.6
0.3
0
液 面 m
0
100 200
300
4wk.baidu.com0 500
600
日 产
蒲1-5井试气曲线
水
m3
10
8
6
日产水
日产气
动液面
4
套压 2
0
9-14 10-24 12-3 1-12 2-21 4-2 5-12 6-21 7-31 9-9 10-19 11-28 1-7 2-16 3-27