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煤层气藏成藏过程研究
煤层气藏成藏过程研究
煤层气藏成藏过程是反映煤层气富集成藏的演化史,研究高、低煤阶煤层气成藏过程及其差异性是研究煤层气富集成藏的重要组成部分.为此,以我国沁水、阜新盆地和美国粉河盆地为例,探讨了高、低煤阶煤层气的成藏过程,分析了现今地下水的补给、运移、排泄和滞流等格局对煤层气藏后期调整和改造所起的不同作用.研究表明,高煤阶气藏成藏过程复杂,且具有明显的阶段性,现今地下水格局对气藏的形成具有一定的影响;低煤阶气藏具有持续性的特征,地下水格局对气藏的调整和改造起到了决定性的影响.
作者：李景明王勃王红岩刘飞刘洪林 Li Jingming Wang Bo Wang Hongyan Liu Fei Liu Honglin 作者单位：李景明,王红岩,刘洪林,Li Jingming,Wang Hongyan,Liu Honglin(中国石油勘探开发研究院廊坊分院)
王勃,Wang Bo(中国石油勘探开发研究院廊坊分院;中国矿业大学·徐州)
刘飞,Liu Fei("油气藏地质及开发工程"国家重点实验室·成都理工大学;中国石油勘探开发研究院廊坊分院)
刊名：天然气工业ISTIC PKU 英文刊名：NATURAL GAS INDUSTRY 年，卷(期)：2006 26(9) 分类号：P61 关键词：煤阶煤成气气藏成藏过程对比研究。
煤层气储层测井响应特征及机理分析摘要：煤层气储层是煤层气储存的载体，是煤层气勘探开发的研究对象。
通过研究煤层气储层特征和测井响应特征，为煤层气储层的识别和评价提供依据。
适当的测井系列可用于有效识别煤层气储层，计算储层的碳含量，灰分和水分，并计算储层的孔隙度，渗透率和气体含量。
测井方法是评价煤层气储层的有效手段。
测井是评价煤层气储层的重要技术手段。
通过研究区的常规测井资料和实验数据，分析了测井响应值的分布特征。
结合煤层煤岩组分，探讨了煤层气储层测井响应特征。
研究表明，煤层气储层的测井响应值是正态分布的。
常规对数值显示高声学时间差，高电阻率值，高中子孔隙率和低自然势，低密度，而负面自然异常的特征和严重的扩张。
为研究区后期煤层气储层测井评价提供理论依据。
前言煤层气储层是储存煤层气的载体，是一种典型的非常规有机储层，具有自生，自储和多孔。
煤层气是一种非常规天然气，以吸附状态存在于煤储层中。
研究煤层气储层的最终目的是探索和开发煤层气资源。
煤层气勘探的方法很多，煤层气测井技术被认为是最有前景的手段。
通过对煤层气测井响应图和响应数值分布直方图的统计分析，评价了煤层气储层的响应特征。
根据测井的基本原理，结合煤层气储层的实际地质特征，总结分析了煤层气储层测井响应机理。
一、煤层气测井响应特征1.1煤和岩石的一般测井特征煤层是生产和储存煤层气的地方。
目前，煤层气储层测井技术中常用的测井方法有：电阻率，自然伽马，补偿密度，补偿中子，声学时间差和光电吸收指数[1]。
普通煤和岩石的测井特征如表1所示。
1.2煤层气的测井特征由于煤层裂缝和基质孔隙度小，气体含量低，测井对煤层气的分辨率低，其测井识别方法不像常规气藏那么简单直观。
但是，一般来说，由于气体的密度小于煤的密度，因此气体后的煤层的体积密度值相对减小。
随着氢含量的增加，补偿中子值相对增加;随着气体含量增加，声波传播速度降低，声波时间差相对增大。
我们可以使用这些特征来定性地识别测井曲线上的煤层气。
73CPCI中国石油和化工化工安全浅析煤层气井储层保护钻井工艺张 锐（中石化胜利石油工程有限公司钻井工艺研究院 山东东营 257000）摘 要：煤层气就是煤矿瓦斯，其中含有九成的甲烷，是天然气的可替代能源。
煤层的含水量高，而且脆裂容易坍塌。
为了煤层气因此而遭到污染或者泄露，就需要对煤层采取保护措施，特别是采用钻井工艺开采煤层气的过程中，要对井储层予以必要的技术性保护。
本论文针对煤层气井储层保护钻井工艺展开探讨。
关键词：煤层气 钻井工艺 保护措施 井储层煤层气是良好的天然气可替代能源。
随着近年来煤层气的可利用价值得到了广泛的认识，煤层的钻井工作量也相应地有所增加。
煤层气井储层的埋藏通常在1000米以内，但是，由于煤层的含水量高，而且脆裂容易坍塌而很容易在钻井的过程中而导致煤层气污染，加之煤层的压力系统很容易出现变化，一旦煤层出现裂缝，就会快速地扩大范围而发生水锁效应而导致煤层受到损坏。
采用有效的保护性钻井工艺是非常必要的。
1 案例分析某盆地拥有丰富的煤层气储量。
在该地区的煤层气进行开发的时候，为了避免煤层井泄露事故，就需要在井眼的设计中考虑到压力作用下煤层的破裂的问题，因此需要井眼的设计的规格要大一些。
具体实施中，可以选择直径444.5毫米的钻头，钻进的深度达到35毫米左右，就可以下表层套管了。
将直径为338.5毫米的表层套管下入30米的深度，坐入到硬基岩处大约8米。
改用直径为11.5毫米的钻进，在接近靶窗附近处，将直径为340.5毫米的技术套管到接近封固煤层段之处。
之后，再使用直径为216.4毫米的钻头继续钻井，直到井底，使用直径为149.8毫米的钻头对各个钻井进行钻井。
2 钻井方式在钻井施工之前，对煤层气储层所在钻井区域进行了实地勘察，从而对钻井区域的地质特点有所深入了解。
钻井所在区域具有轻微的列分，而且广泛分布，这就导致该区域的煤层孔隙压力相对较低，对机械强度的承受能力较弱，当然对应力也具有较高的敏感度。
CO2强化煤层气产出与其同步封存实验研究苏现波;黄津;王乾;于世耀【期刊名称】《煤田地质与勘探》【年(卷),期】2023(51)1【摘要】长期以来针对CO2-ECBM已做了大量研究工作,然而有限的工业试验没能达到预期目的,使得这一煤层气强化技术推广应用欠缺。
近些年随着各国碳中和路线的制定,CO2封存逐渐受到重视,煤储层可否作为CO2的封存空间、可否实现CO2驱替CH4和封存同步进行,又重新回归人们的视野。
为此,以新疆准南区块目标煤层样为研究对象,采用不同CO2与CH4混合比例气体进行煤的吸附/解吸实验,探索混合气体比例对CO2-ECBM和CO2吸附封存潜力的影响。
结果表明,随着混合气体CO2比例减少,CH4驱替效果降低,其中40%CH4+60%CO2混合气体的CO2残余量最多,在解吸至0.7 MPa时已有83.05%的CH4产出,而83.62%的CO2吸附残余在煤中,表明其CO2吸附封存潜力最佳。
根据道尔顿分压分体积理论和Langmuir方程,对降压解吸阶段各混合气体解吸量与解吸率进行理论计算,结果显示,随混合气体CO2含量减少,煤中CO2的残余率、残余量以及CH4最终解吸率均降低。
理论计算与实验中CH4解吸率和CO2残余量随混合气体组成变化趋势基本一致,表明混合气体中CO2占比越高,越有利于最大限度地提升CH4采收率以及煤储层CO2吸附封存潜力。
研究认识为CO2-ECBM和煤储层CO2封存现场应用提供理论依据,为这一技术的推广应用提供实验支撑。
【总页数】9页(P176-184)【作者】苏现波;黄津;王乾;于世耀【作者单位】河南理工大学资源环境学院;河南理工大学非常规天然气研究院;中国地质大学(武汉)资源学院;中原经济区煤层(页岩)气协同创新中心;河南省瓦斯地质与瓦斯治理重点实验室——省部共建国家重点实验室培育基地【正文语种】中文【中图分类】P618.11【相关文献】1.强化煤层气采收率的深部煤层封存CO2技术(CO2-ECBM)进展研究2.吸附储层中CO2封存与强化采气研究展望3.沁水盆地CO2地质封存及驱替煤层气选区数值模拟研究4.煤层CO2封存与煤层气强化开采基础研究现状5.超临界CO2强化页岩气开采及地质封存一体化研究进展与展望因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
沁水盆地安泽地区煤层气富集主控地质因素侯月华;姚艳斌;钟林华;陈龙伟;陈杨;黄赛鹏【摘要】Through deepened analysis of CBM geological conditions and reservoir conditions in Anze block,the CBM enrichment law and its major influencing factors were discussed.The results show that coal petrology and structure of coal seam,as well as lithological characteristics of roof and floor rocks of coal seam are three key factors influencing gascontent.Generally,gas content was manly controlled by coal rank.The higher coal metamorphic degree resulted in higher adsorption capacity of coal,and thus the greater gas content.Locally,gas content is also influenced by buried depth of coal,faults,folds and lithology of seam roof and floor.In structurally gentle zone,CBM content increased with burial depth.In faulting zone,gas content in the upthrow side of normal fault was obviously lower than that in the downthrown side.CBM dispersed obviously through faults.Mudstone and shale roof and floor of coal seam show better sealing capacity than that of sandstone roof and floor.%通过对沁水盆地安泽区块煤层气地质条件和储层条件的深入分析,探讨了该区煤层气的富集规律及主要影响因素.研究发现,煤的岩石学特征、构造、顶底板岩性是影响煤层气富集的主要因素.总体上,安泽区块煤储层含气量受煤阶影响,表现为:煤的变质程度越高,吸附能力整体增强,含气量增大.局部区域,煤层气含量受煤层埋深、断层、褶皱及煤层顶底板岩性等综合因素的影响.在构造平缓带,煤层气含量随埋深增大而增大;在构造活动带,正断层上升盘含气量明显低于下降盘含气量,断层对煤层气的逸散作用明显.此外,泥岩顶底板封盖较砂岩顶底板封盖能力强.【期刊名称】《煤田地质与勘探》【年(卷),期】2017(045)006【总页数】7页(P60-65,71)【关键词】煤层气富集;煤阶;断层;褶皱;顶底板岩性;安泽区块【作者】侯月华;姚艳斌;钟林华;陈龙伟;陈杨;黄赛鹏【作者单位】中国地质大学(北京)煤层气国家工程中心煤储层实验室能源学院,北京100083;中国地质大学(北京)煤层气国家工程中心煤储层实验室能源学院,北京100083;兖州煤业股份有限公司,山东济宁273500;中国石油华北油田公司河北任丘062552;中国地质图书馆,北京100083;中国地质大学(北京)煤层气国家工程中心煤储层实验室能源学院,北京100083【正文语种】中文【中图分类】TE122安泽区块位于沁水盆地中西部，总面积约1 542 km2，呈南北向展布，为沁水盆地内煤层气勘探开发新区。
次生生物成因煤层气示踪与资源研究新进展简介随着全球对能源的日益增长的需求，煤层气（CBM）已经成为能源领域的新兴发展领域。
煤层气是陆地煤层中滞留的地下气体，大部分由甲烷组成，但也可能包含二甲苯和烃类物质。
煤层气的发现已经改变了我们对煤的认知。
例如，它不仅是一种清洁而可再生的能源，而且它的其他化学成分也可以有效利用。
煤层气的成因是由一系列复杂的以煤为原料的次生生物过程控制的，这些次生生物过程包括传统的有机碳改造、有机质拆解、生物脱氢、降解氧化等等。
因此，研究煤层气次生生物效应对象研究者来说非常重要，尤其是在煤层气资源评价过程中，以及监测和管理煤层气开发和利用过程中。
受到全球能源变化的挑战，煤层气示踪与资源研究受到了更多的关注。
研究人员把更多的精力投入到煤层气次生生物成因的研究上，设计并实施了多种新的煤层气次生生物成因示踪方法。
例如，通过开发多种示踪分子(如甲烷，环烷烃，二甲苯等)可以更准确的识别出不同的源和有机改造过程。
此外，研究人员还使用多种新的数据处理方法，如气相色谱-质谱联用（GC-MS）、气相色谱质谱（GC-MS/MS）和气相色谱激光解耦（GC-MS/TOF）等，进行煤层气成分和比例的实时测量，以确定煤层气示踪和资源的状态及变化的趋势。
另外，研究人员也在开发新的定量方法，以估算煤层气的储量，开发基于多尺度数据的定量储量模型。
基于次生生物示踪、客观函数建模理论、整合储量估计和数据驱动建模，可以有效提高煤层气资源估算的精度和准确性。
综上所述，新一代煤层气次生生物成因示踪和资源研究方法已经极大推动了煤层气开发和管理，在煤层气资源评估、示踪和量化中发挥了重要作用，促进了煤层气的可持续开发和利用。
尽管这些方法在实际应用中仍存在一定的挑战，但是，通过这些研究，我们可以更清楚的了解CBM的次生生物成因，同时也可以为我们更好的利用这种资源提供好的参考。
煤层气研究新进展文献综述勘探0801 李金洋200811010129一、煤层气资源我国是世界上煤层气资源最丰富的主要国家之1、煤层气资源主要分布于华北、西北及西南地区的石炭系、二叠系和下一中侏罗统含煤地层之中。
关于煤层气资源量, 有些部门的科学预测认为, 埋深2000m 以浅的全国煤层气资源总量达到32.68*10 还有些部门对煤层甲烷含量大于或等于耐、埋深以浅的全国煤层气资源量进行了计算, 其计算结果为衬。
这些煤层气资源量的计算和预测结果, 足以说明我国煤层气资源的绝对量是巨大的, 是勘探和开发煤层气的基础。
对于目前以地面垂直钻井的排水降压法采气的煤层气勘探来讲, 开发煤层气的地区必须具有较好的煤层气地质条件, 如地质历史上构造活动相对稳定、煤层结构保存较完整、煤层含气量较高的盆地或区块。
按照国内外煤层气勘探实际, 一般要求煤层含气量大于一澎, 而石炭系、二叠系煤层则要求其含气量更高一些。
因此, 只有具备较好煤层气地质条件的地区, 其煤层气资源量对煤层气的勘探开发才是有效的。
为此, 笔者近来对煤炭资源量占全国煤炭资源总量近、煤层含气量较高、埋深以浅的华北地区煤层气资源量进行了计算, 按煤层含气量大于一耐的计算结果是近衬按具有较好煤层气地质条件、能够进行煤层气勘探和开发的地区统计, 其煤层气资源量约为时。
这样的地区主要分布于华北西部鄂尔多斯盆地、沁水盆地等, 时代为石炭纪和二叠纪。
相对而论, 华北东部大多石炭系和二叠系残留区尽管有较高的煤层气资源丰度, 但煤层气勘探的地质条件较差, 如豫西、淮南构造煤发育的地区等, 在目前的勘探技术条件下不宜进行煤层气的勘探和开发。
就全国范围来讲, 真正具备煤层气勘探和开发条件的地区并不是很多, 因此, 也应当认识到能够进行勘探开发的煤层气资源量是有限的。
2、煤层煤层气可采性煤层气勘探开发的成功与否, 从根本上主要取决于煤层气的可采性, 也即将煤层气从地下煤层采出的难易程度如何。
第19卷第3期煤层气储层研究进展黄孝波1，2，李贤庆1，2，王萌1，2，凌标灿3，孙杰1，2（1.中国矿业大学煤炭资源与安全开采国家重点实验室，北京100083；2.中国矿业大学地球科学与测绘工程学院，北京100083；3.华北科技学院安全工程学院，北京101601）基金项目：国家科技重大专项“深煤层储层物性及地质因素研究”（2011ZX05042-001）和“中国煤层气有利区块评价与勘探部署建议”（2011ZX05033-004）、中央高校基本科研业务费专项“不同含煤盆地煤层气生成动力学研究”（2010YM01）、煤炭资源与安全开采国家重点实验室自主科研课题“煤系有机质的物质组成、变质演化和地质成因”（SKLCRSM10B04）资助摘要煤层作为煤层气储层，具有容纳气体和允许气体流动的能力。
与常规的砂岩储层不同，煤层气在煤层中主要呈吸附态形式存在，其储集性能受多种因素的影响。
我国的煤田大多成煤时间早，经历的构造期次多，地质条件复杂，造成我国煤层气储层物性非均质性强，研究难度较大。
文中总结了煤层气储层的物性特征、储集状态、煤岩特征、实验方法4方面的研究进展，指出煤储层的渗透性、孔隙度、外生裂隙、割理、微裂隙等特征可以表征其物性；温度、压力、含气量、水动力条件、应力状态可以反映其储集状态；煤岩类型、煤体结构、煤层厚度、显微组分组成、变质程度、灰分等也影响其特性。
最后，探讨了煤层气储层研究存在的问题及下一步研究方向。
关键词煤层气；储层物性；孔渗性；煤岩特征；非均质性；实验方法中图分类号：TE132.2文献标志码：AResearch progress in coalbed methane reservoirHuang Xiaobo 1，2,Li Xianqing 1，2,Wang Meng 1，2,Ling Biaocan 3,Sun Jie 1，2(1.State Key Laboratory of Coal Resources and Safe Mining,China University of Mining and Technology,Beijing 100083,China;2.College of Geoscience and Surveying Engineering,China University of Mining and Technology,Beijing 100083,China;3.College of Safety Engineering,North China Institute of Science and Technology,Beijing 101601,China)Abstract:As a reservoir of coalbed methane (CBM),the coal seam enables gas to flow and accommodate in it.Different from the conventional sandstone reservoir,the major CBM in the coal seam exists in the adsorbed form and the CBM reservoir is impacted by a lot of factors.Most coalfields in China were formed relatively earlier,experienced many times of tectonics and had complex geological conditions.Thus,the CBM reservoir in China has strong heterogeneity and is difficult to study.This paper summarizes the characteristics of physical property,occurrence state,coal petrology and experimental method of CBM reservoirs.It is suggested that the porosity,permeability,cracks,cleats and micro -cracks can reflect the physical property of CBM reservoir.Temperature,pressure,gas content,hydrodynamic condition,stress state can also reflect the status of CBM reservoir.Coal petrology,coal structure,thickness,macerals composition,metamorphic grade and ash content can impact the characteristics of CBM reservoir.Finally,the main problems and next research orientation in CBM reservoirs are further discussed.Key words:coalbed methane;physical property of reservoir;porosity and permeability;characteristics of coal petrology;heterogeneity;experimental method文章编号：1005-8907（2012）03-0307-05收稿日期：2011-11-01；改回日期：2012-03-13。
作者简介：黄孝波，男，1987年生，在读硕士研究生，主要从事煤层气地质方面的学习和研究工作。
E -mail ：hxb411916@ 。
引用格式：黄孝波，李贤庆，王萌，等.煤层气储层研究进展［J ］.断块油气田，2012，19（3）：307-311.Huang Xiaobo ，Li Xianqing ，Wang Meng ，et al.Research progress in coalbed methane reservoir ［J ］.Fault -Block Oil &Gas Field ，2012，19（3）：307-311.煤层气是指与煤同生共体、以甲烷为主要成分、主要以吸附状态赋存在煤层之中的非常规天然气。
我国煤层气已经在沁水和鄂尔多斯盆地东缘等地实现了商业化开发，年产量达到20×108m 3。
煤层气产业的迅速发展，使得煤层气基础研究不断取得新的进展。
煤层作为煤层气的储层，具有2方面的特征：一是在压力作用下具有容纳气体的能力；二是具有允许气体流动的能力。
煤层气储层研究，包括储层孔渗性、裂隙与割理的发育程度、温度压力、水动力条件、煤岩特征、变质程度、含气性、吸附与解析特性等内容，近年来断块油气田FAULT -BLOCK OIL ＆GAS FIELD 2012年5月断块油气田2012年5月取得了较大进展［1-3］。
笔者通过大量文献资料调研，对我国煤层气储层的物性特征、储集状态、煤岩特征和实验方法的研究进展进行了总结。
1物性特征煤岩作为煤层气的源岩和储层，是孔隙和割理-微裂隙双重孔隙介质。
由于煤层气在储层中要经过吸附、解吸、渗流、扩散等过程才能被采出，因此，与常规的砂岩储层相比，煤层气储层的储集性能除了受到孔隙度和渗透率的影响外，还受到割理、外生裂隙、微裂隙的影响。
煤岩的孔渗性是衡量储层储集和流通性能的重要特征。
目前国内通常引用前苏联学者霍多特的煤岩孔隙度分类方法，即将煤中孔隙分为大孔、中孔、小孔（过渡孔）、微孔4类。
煤岩既有大量的微孔，又有显微裂隙和宏观裂隙，可以简化为“双重孔隙”结构模型或“三元裂隙-孔隙”结构模型［4］。
煤储层的孔隙性包括孔隙度、孔隙结构、孔径分布、孔隙连通性等，受煤阶、煤岩组成、煤层结构等因素影响很大。
煤层气的吸附及扩散、渗透能力都与煤储层的孔隙性密切相关。
煤储层的总孔隙空间由气体液体能进入的有效孔隙空间和完全封闭的孤立孔隙空间（“死孔”）构成［4］。
煤层气主要储存于早煤基质孔隙中，在宏观裂隙或者外生裂隙中运移，而显微裂隙（割理或内生裂隙）能沟通孔隙和宏观裂隙，改善储层连通性，孔隙是煤层气的主要储集空间和扩散渗流通道［3］。
煤层的渗透率主要取决于其压实程度及裂隙系统的发育程度，而裂隙系统又受构造作用的控制，它是衡量可采性的重要指标。
一般随煤层埋深和热演化程度的加深，煤层孔隙半径变小，渗透性变差，当煤层的割理发育且相对开启时，渗透性变好［5］。
煤基质收缩膨胀或有效应力变化导致的煤基质自调节效应，造成煤储层渗透率在煤层气排采过程中呈规律性变化［6-7］；影响渗透率的另一个重要因素就是喉道，具有很明显的“短板效应”，无论总孔隙度有多大，喉道的大小和形状决定了煤岩的渗透率。
割理是连通孔隙和宏观裂隙的桥梁［3］，也是煤储层中普遍发育的裂隙系统（见图1），更是决定渗透率和煤层气开发的一个关键因素。
割理的发育受控于煤岩组分和不同煤岩类型的分层情况［8］。
Law等认为割理的频率从褐煤到烟煤再到无烟煤，呈先增大再减小的趋势［9］，中等变质的煤层内割理最发育。
Levine认为煤储层的渗透率与割理宽度的立方成正比，与割理的间距成反比［10］。
图1煤中割理系统2储集状态特征煤层气以游离态、吸附态、溶解态3种基本形态保存在煤岩之中，其中以吸附态为主。
这3种形态处于动态变化之中，取决于煤层的变质程度、埋深和赋存环境等［11］。
煤层的含气性是决定煤层气产能及开发潜力的重要因素，受煤层的生气、储气及保存条件的控制，而所有影响这些条件的地质因素都会影响煤层的含气性分布［12］。
煤的吸附与解吸特性是决定煤层含气性的重要因素之一，也是目前研究的重点［7］。
温度和压力是影响煤层气吸附/解吸特征最为敏感的因素。
煤层气解吸阶段性、解吸效率、解吸量受控于微孔与小孔的发育程度和分布规律。
钟玲文认为，压力在吸附/解吸过程中起主导作用［13］。
煤储层的埋深是影响煤层气含气量的一个重要因素。
罗宪指出影响煤层气赋集的地质因素中以埋藏深度最为显要［14］，权巨涛在磁西勘查区钻探过程中也有类似的发现［5］。
我国深部煤层气（埋深大于1000m）具有十分可观的资源前景［15-17］，虽然与浅部的煤储层特点有相似之处，但是处在高温高压的环境中，深部煤储层则有很多不同。
国内对煤储层的孔隙结构、渗透性、吸附/解吸特征、煤岩结构、高应力状态下煤岩形变等的研究报道很少。
