煤层气地质学4 储层压力与吸附性
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
2 2 3 15 3 15 2 10 9 15
反射率 （%）
0.56 0.54 0.92 0.64 2.12 2.28 0.87 1.04 1.16 2.26 1.86 1.92 4.35 4.32 1.43 1.53 JM ,SM JM
2、封闭体系 储层压力等于上覆岩层压力
3、半封闭体系 上覆岩层压力由储层内孔隙流体和煤基质块共
同承担
二、储层压力状态
压力系数：即实测储层压力与同深度静水压力之比，%
① 超压：压力系数>1，压力梯度>0.98 MPa/100m； ② 正常压力：压力系数=1，压力梯度=0.98 MPa/100m； ③ 欠压：压力系数<1，压力梯度<0.98 MPa/100m。 我国三十二个矿区煤层气试井结果表明，各煤级煤储层 超压状态占33.2%，正常压力状态占21.9%，欠压状态占45.3 %，各煤级煤储层中三种状态均有分布，其中中煤级煤储层 大多处于欠压状态。
吸附模型：单层吸附，多层吸附，容积充填理论
一、朗格缪尔理论
8
12
7
V Vmbp abp VL p
6
10
VL,daf / m3 t·-1 VL,daf / m3 t·-1
1 bp 1 bp p pL 5
8
3 0℃
4
4 0℃
6
VL或Vm或a—最大吸附量；
3
5 0℃ 4
VL 、PL——朗格缪尔体积
矿区
铁法 辽河 靖远 窑街 韩 城 淮南 新集 徐州 峰峰 潞 安 晋 城 霍 州 恩 洪
我国部分矿区煤层甲烷平均解吸量统计结果
地层 时代
K1 E J1+2 J1+2 P1 C2 P2 P1 P2 P1 P1 C2 P1 C2 P1 C2 P2 P2
煤层 编号
12
煤 1,2 3 11
13-1 11-2
吸附状态：过饱和，饱和，欠饱和
二、临界解吸压力
临界解吸压力：指在等温曲线上煤样实测含气量所对
应的压力。
Pcd
V实PL VL V实
临储压力比：临界解吸压力与储层压力之比。
三、理论采收率
1 Pad (PL Pcd )
Pcd (PL Pad )
Pad—枯竭压力 （据美国的经验可降至的最低储层压力为100磅/平 方英寸，约为0.7MPa） ）
第四章 煤储层 压力及吸附/解吸特征
第一节 煤储层压力 第二节 煤储层的吸附特征 第三节 等温吸附曲线的应用 第四节 影响煤的吸附性因素 第五节 煤储层的解吸特征
第一节 煤储层压力
一、定义
指作用于煤孔隙—裂隙空间上的流体压力（包括水 压和气压），故又称为孔隙流体压力。
1、开放体系 储层压力等于静水压力
四、多相介质煤岩体的吸附特征
（一） 气相多组分吸附特征
Q/cm3·g-1
24
CH4+CO2+N2
16
8
CO2 CH4+CO2
CH4 CH4+N2
N2
0
0
6 12 18 24 30
p/MPa
（二） 多相介质的吸附特征
1、煤对水和单组分气体CH4的吸附
14
12
10
VL ,daf / m3 t-1
8
6
S理=V实/VL S理—理论饱和度，%； V实—实测含气量，m3/t；
吸附等温线: V=ＶＬＰＬ/（P+ＰＬ）
Ｖ/Ｐ＝Ｖ/ＰＬ＋ＶＬ/ＰＬ
pp
adad
实测饱和度:实测含气量与实测储层压力投影到吸附等温
线上所对应的理论含气量的比值。
S实=V实/V
V=VLP/(P+PL)
V实—实测甲烷含量； S实—含气饱和度。 V—理论含气量，m3/t uir压力，MPa；； P—煤储层压力，MPa；
Mad=0.00%
Mad=0.56%
4
Mad=1.26%
Mad=2.08%
Mad=2.66%
2
Mad=5.10%
0
0123 4567 p /MPa
2、平衡水条件下煤对CH4的吸附特征
VL,daf ／m 3 .t-1
40 35 30 25 20 15 10
5 0
0
y 2= -6.5863x + 61.122 r = 0.97
超压——煤层气井喷
三、储层压力的地质控制
储层压力/ MPa
1、埋深
12 11 10
9 8 7 6 5 4 3 2 500
线性 (实测压力) 线性 (正常压力)
y = 0.0114x - 1.4369 r= 0.8214
600 700 800 900 1000 1100 煤层埋深／m
2、地应力
3、水文地质
第四章 煤储层的解吸特征
一、解吸量与解吸率
解吸率：损失气量与解吸气量之和与总气量之百分比。 解吸量：损失气量与现场两小时解吸气量之和，
即解吸率与该深度下实际含气量的乘积。
二、吸附时间
定义为实测解吸气体体积累计达到总解吸气量 （STP：标准温度、压力）的63%时所对应的时间。
吸附时间与产能达到高峰的时间有关，与煤层气长期的产能 关系不密切。吸附时间短，则煤层气井有可能在短期内达到产 能高峰，有利于缩短开发周期，但不利于气井的长期稳产。
煤层气（瓦斯）压力是指在煤田勘探钻孔或煤矿矿 井中测得的煤层孔隙中的气体压力。 煤储层试井测 的储层压力是水压，二者的测试条件和测试方法明显 不同。煤储层压力是水压与气压的总和，在封闭体系 中，储层压力中水压等于气压；在开放体系中，储层 压力等于水压与气压之和。
第二节 煤储层的吸附特征
吸附方式：物理吸附，范德华力
2 4 2号煤样
2
和压力，PL等于1／b
1 0
0
0 2 4 6 8 10 12 p / MPa
二、 平衡水等温吸附实验
IS-100型气体等温吸附/解吸仪
到色谱仪
压力 传 感 器
氦或 甲 烷
气源
C
D
加湿器
B A
Fv
水 浴 温度 显 示 器
恒 温 水浴
过 滤 器 温度 探头
Sc T
煤样
数 据 采 集 系统
开放体系
P=Gp·H P—储层压力，MPa； Gp—压力梯度（单位垂深内的储层压力增量），
MPa/100m； H—煤层中心埋藏深度，m
p =h·Gw p —视储层压力，MPa
Gw—静水压力梯度；0.98MPa/100m（淡水）； 0.98MPa/100m（咸水）
h—煤层中点处水头深度，m
4、煤层气（瓦斯）压力
y 1 = 7.9593x + 3.9913 r = 0.89
1 23 45 67 89
R o ， max ／％
第三节 等温吸附曲线的应用
一、理论饱和度或实测饱和度
含气饱和度是指煤储层在原位温度、压力、水 分含量等储层条件下，煤层含气总量与总容气能力 的比值。
理论饱和度:实际含气量与兰氏体积之比值
反射率 （%）
0.56 0.54 0.92 0.64 2.12 2.28 0.87 1.04 1.16 2.26 1.86 1.92 4.35 4.32 1.43 1.53 JM ,SM JM
2、封闭体系 储层压力等于上覆岩层压力
3、半封闭体系 上覆岩层压力由储层内孔隙流体和煤基质块共
同承担
二、储层压力状态
压力系数：即实测储层压力与同深度静水压力之比，%
① 超压：压力系数>1，压力梯度>0.98 MPa/100m； ② 正常压力：压力系数=1，压力梯度=0.98 MPa/100m； ③ 欠压：压力系数<1，压力梯度<0.98 MPa/100m。 我国三十二个矿区煤层气试井结果表明，各煤级煤储层 超压状态占33.2%，正常压力状态占21.9%，欠压状态占45.3 %，各煤级煤储层中三种状态均有分布，其中中煤级煤储层 大多处于欠压状态。
吸附模型：单层吸附，多层吸附，容积充填理论
一、朗格缪尔理论
8
12
7
V Vmbp abp VL p
6
10
VL,daf / m3 t·-1 VL,daf / m3 t·-1
1 bp 1 bp p pL 5
8
3 0℃
4
4 0℃
6
VL或Vm或a—最大吸附量；
3
5 0℃ 4
VL 、PL——朗格缪尔体积
矿区
铁法 辽河 靖远 窑街 韩 城 淮南 新集 徐州 峰峰 潞 安 晋 城 霍 州 恩 洪
我国部分矿区煤层甲烷平均解吸量统计结果
地层 时代
K1 E J1+2 J1+2 P1 C2 P2 P1 P2 P1 P1 C2 P1 C2 P1 C2 P2 P2
煤层 编号
12
煤 1,2 3 11
13-1 11-2
吸附状态：过饱和，饱和，欠饱和
二、临界解吸压力
临界解吸压力：指在等温曲线上煤样实测含气量所对
应的压力。
Pcd
V实PL VL V实
临储压力比：临界解吸压力与储层压力之比。
三、理论采收率
1 Pad (PL Pcd )
Pcd (PL Pad )
Pad—枯竭压力 （据美国的经验可降至的最低储层压力为100磅/平 方英寸，约为0.7MPa） ）
第四章 煤储层 压力及吸附/解吸特征
第一节 煤储层压力 第二节 煤储层的吸附特征 第三节 等温吸附曲线的应用 第四节 影响煤的吸附性因素 第五节 煤储层的解吸特征
第一节 煤储层压力
一、定义
指作用于煤孔隙—裂隙空间上的流体压力（包括水 压和气压），故又称为孔隙流体压力。
1、开放体系 储层压力等于静水压力
四、多相介质煤岩体的吸附特征
（一） 气相多组分吸附特征
Q/cm3·g-1
24
CH4+CO2+N2
16
8
CO2 CH4+CO2
CH4 CH4+N2
N2
0
0
6 12 18 24 30
p/MPa
（二） 多相介质的吸附特征
1、煤对水和单组分气体CH4的吸附
14
12
10
VL ,daf / m3 t-1
8
6
S理=V实/VL S理—理论饱和度，%； V实—实测含气量，m3/t；
吸附等温线: V=ＶＬＰＬ/（P+ＰＬ）
Ｖ/Ｐ＝Ｖ/ＰＬ＋ＶＬ/ＰＬ
pp
adad
实测饱和度:实测含气量与实测储层压力投影到吸附等温
线上所对应的理论含气量的比值。
S实=V实/V
V=VLP/(P+PL)
V实—实测甲烷含量； S实—含气饱和度。 V—理论含气量，m3/t uir压力，MPa；； P—煤储层压力，MPa；
Mad=0.00%
Mad=0.56%
4
Mad=1.26%
Mad=2.08%
Mad=2.66%
2
Mad=5.10%
0
0123 4567 p /MPa
2、平衡水条件下煤对CH4的吸附特征
VL,daf ／m 3 .t-1
40 35 30 25 20 15 10
5 0
0
y 2= -6.5863x + 61.122 r = 0.97
超压——煤层气井喷
三、储层压力的地质控制
储层压力/ MPa
1、埋深
12 11 10
9 8 7 6 5 4 3 2 500
线性 (实测压力) 线性 (正常压力)
y = 0.0114x - 1.4369 r= 0.8214
600 700 800 900 1000 1100 煤层埋深／m
2、地应力
3、水文地质
第四章 煤储层的解吸特征
一、解吸量与解吸率
解吸率：损失气量与解吸气量之和与总气量之百分比。 解吸量：损失气量与现场两小时解吸气量之和，
即解吸率与该深度下实际含气量的乘积。
二、吸附时间
定义为实测解吸气体体积累计达到总解吸气量 （STP：标准温度、压力）的63%时所对应的时间。
吸附时间与产能达到高峰的时间有关，与煤层气长期的产能 关系不密切。吸附时间短，则煤层气井有可能在短期内达到产 能高峰，有利于缩短开发周期，但不利于气井的长期稳产。
煤层气（瓦斯）压力是指在煤田勘探钻孔或煤矿矿 井中测得的煤层孔隙中的气体压力。 煤储层试井测 的储层压力是水压，二者的测试条件和测试方法明显 不同。煤储层压力是水压与气压的总和，在封闭体系 中，储层压力中水压等于气压；在开放体系中，储层 压力等于水压与气压之和。
第二节 煤储层的吸附特征
吸附方式：物理吸附，范德华力
2 4 2号煤样
2
和压力，PL等于1／b
1 0
0
0 2 4 6 8 10 12 p / MPa
二、 平衡水等温吸附实验
IS-100型气体等温吸附/解吸仪
到色谱仪
压力 传 感 器
氦或 甲 烷
气源
C
D
加湿器
B A
Fv
水 浴 温度 显 示 器
恒 温 水浴
过 滤 器 温度 探头
Sc T
煤样
数 据 采 集 系统
开放体系
P=Gp·H P—储层压力，MPa； Gp—压力梯度（单位垂深内的储层压力增量），
MPa/100m； H—煤层中心埋藏深度，m
p =h·Gw p —视储层压力，MPa
Gw—静水压力梯度；0.98MPa/100m（淡水）； 0.98MPa/100m（咸水）
h—煤层中点处水头深度，m
4、煤层气（瓦斯）压力
y 1 = 7.9593x + 3.9913 r = 0.89
1 23 45 67 89
R o ， max ／％
第三节 等温吸附曲线的应用
一、理论饱和度或实测饱和度
含气饱和度是指煤储层在原位温度、压力、水 分含量等储层条件下，煤层含气总量与总容气能力 的比值。
理论饱和度:实际含气量与兰氏体积之比值