煤层气开发

第一章绪论主要内容：本章主要论述了煤层气开发地质学研究的目的与意义，以及煤层气勘探的开发的现状。

从多个方面分析了我国煤层气的储量、勘探、开发等情况，深入细致的描述了目前我国使用煤层气、利用煤层气的状况，同时也对未来我国煤层气开采的发展和利用做了一定的分析和研究。

第二章煤的物质组成及其基本物理化学性质主要内容：一、煤的物质组成1、煤储层固态物质组成（1）宏观煤岩组成煤是一种有机岩类，包括三种成因类型：①主要来源于高等植物的腐殖煤；②主要由低等生物形成的腐泥煤；③介于前两者之间的腐殖腐泥煤。

宏观煤岩成分是用肉眼可以区分的煤的基本组成的单位，宏观煤岩组成是根据肉眼所观察到的煤的光泽、颜色、硬度、脆度、断口、形态等特征区分的煤岩成分及其组合类型。

（2）显微煤岩组成显微煤岩组成包括有机显微组分和无机显微组分—矿物质。

在光学显微镜下能够识别的煤的基本有机成分，称为有机显微组分，是由植物残体转变而来的显微组分。

无机显微组分指显微镜下观察到的煤中矿物质。

2、煤中的水和气（1）煤中的水煤中的液相是指存在的水。

煤中水存在于煤孔隙—裂隙中，其形态分为液态水、固态水（2）煤中的气煤层中赋存的气态物质就是煤层气，主要化学组分为甲烷、二氧化碳、氮气、重烃气等。

二、煤化作用及煤层气的形成1、煤化作用成煤作用是原始煤物质最终转化成煤的全部作用，它分成两个相继的阶段：从成煤原始物质的堆积，经生物化学作用直到泥炭的形成，称为泥炭化作用阶段；当泥炭形成后，由于沉积盆地的沉降，泥炭被埋藏于深处，在温度、压力增高等物理、化学作用下，形成褐煤、、烟煤、无烟煤和变无烟煤的过程，称为煤化作用阶段，包括成岩作用阶段和变质作用阶段。

2、煤化作用特点及煤化程度指标（1）煤化作用特点①增碳化趋势②结构单一化趋势③结构致密化和定向排列趋势（反光性增强）④煤显微组分性质的均一性趋势⑤煤化作用的不可逆性⑥煤化作用发展的阶段性和非线性（2）煤化程度指标煤化程度指标简称煤化指标，又称煤级指标，不同煤化阶段中各种指标变化的显著性各不相同。

煤层气勘探、开发、利用方案一、实施背景煤炭资源是我国最重要的能源资源之一，但传统煤炭开采方式存在环境污染、安全事故等问题。

为了解决这些问题，我国开始大力发展煤层气勘探、开发、利用，以实现煤炭资源的高效利用和经济转型升级。

二、工作原理煤层气是指在煤层中存在的天然气，其开采方式主要包括水平井和竖井两种方式。

水平井是通过在煤层中钻探一条水平井道，然后在井道中进行煤层气开采；竖井则是通过在地面钻探一条竖井，然后在煤层中进行煤层气开采。

煤层气勘探、开发、利用方案的工作原理主要包括以下几个步骤：1. 勘探：通过地质勘探、测井、地震勘探等手段，确定煤层气的分布、储量、品质等。

2. 开发：根据勘探结果，选择合适的开采方式，进行井口建设、井下设备安装等工作，实现煤层气的开采。

3. 利用：将开采得到的煤层气进行处理、运输、利用，包括发电、供热、工业燃料等。

三、实施计划步骤1. 勘探阶段：确定煤层气的分布、储量、品质等，选择合适的开采方式。

2. 开发阶段：进行井口建设、井下设备安装等工作，实现煤层气的开采。

3. 利用阶段：将开采得到的煤层气进行处理、运输、利用，包括发电、供热、工业燃料等。

四、适用范围煤层气勘探、开发、利用方案适用于我国煤炭资源丰富的地区，如山西、陕西、内蒙古等地。

五、创新要点1. 采用先进的勘探技术，提高勘探效率和准确度。

2. 采用先进的开采技术，提高煤层气开采效率和安全性3. 采用先进的利用技术，提高煤层气利用效率和环保性。

六、预期效果1. 实现煤炭资源的高效利用，提高能源利用效率。

2. 促进经济转型升级，推动产业结构调整。

3. 减少煤炭开采对环境的影响，保护生态环境。

七、达到收益1. 提高煤炭资源的利用效率，降低能源生产成本。

2. 推动相关产业的发展，提高就业率。

3. 促进经济转型升级，提高经济发展水平。

八、优缺点优点：1. 实现煤炭资源的高效利用，提高能源利用效率。

2. 促进经济转型升级，推动产业结构调整。

与煤层气勘探开发相关的名词术语解释60条（一）2007 年，跟河北煤田地质勘查院合作，搞了一个《煤层气资源勘查技术规定（试行）》。

为了方便工作，院方要求对其中涉及到的一些术语做个解释，特别是所涉及到的工程方面（如试井、压裂、排采）。

因此，特收集整理了与煤层气勘探开发相关的名词术语60条，并尽可能给出准确解释。

因为对于某些名词术语，各种文献或专著中的解释不仅相同，有些是笔者的意见，仅供参考。

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。

2、天然气：地下采出的可燃气体统称为天然气。

3、煤成气：由煤层所生成的天然气，统称为煤成气。

4、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落在吸附等温线上，气体才开始解吸，该压力称为临界解吸压力。

5、含气饱和度：是指在一定条件（储层压力、温度和煤质等）下，实际含气量与相应条件下的理论吸附量的比值。

6、含水饱和度：是指储层内水的含量（用体积表示）与储层孔隙体积之比。

7、原始含气饱和度：在原始地层状态下的含气饱和度。

8、孔隙度：岩石孔隙大小通常以孔隙度来表征。

所为孔隙度，是介质中孔隙的体积与介质总体积的比值。

9、有效孔隙度：有效孔隙度是指连通孔隙所占的体积与总体积的比值。

10、孔隙结构：煤是一种固态胶质体，是双孔隙介质，含有基质孔隙和割理孔隙。

11、煤层渗透率：煤层的渗透性是指在一定压差下，允许流体通过其连通孔隙的性质，也就是说，渗透性是指岩石传导流体的能力，煤层渗透率是反映煤层渗透性大小的物理量。

常用单位：毫达西，md，1md=0.987×10-3μm2。

12、绝对渗透率：指单相流体充满整个孔隙、流体不与煤发生任何物理反应时，所测出的渗透率称为绝对渗透率。

13、有效渗透率：当储层中有多相流体共存时，煤对其中每相流体的渗透率称为有效渗透率。

14、相对渗透率：当储层中有多相流体共存时，每一相流体的有效渗透率与其绝对渗透率的比值。

煤层气勘探开发进展与展望煤层气是一种独特的天然气资源，是指在煤层中以吸附态、吸附-脱附转换过程为主的天然气资源。

煤层气资源的勘探开发一直是能源行业的重点研究方向之一。

在我国，煤层气资源丰富，拥有着巨大的开发前景和潜力。

本文将从煤层气勘探开发的现状和进展出发，对未来煤层气勘探开发的展望进行深入探讨。

一、煤层气勘探开发的现状我国是煤层气资源的大国，尤其在西部地区，煤层气资源非常丰富。

根据中国煤炭地质总局的数据显示，我国煤层气资源储量达到36.8万亿立方米，位居世界第一。

目前，我国的煤层气勘探开发工作已经取得了一定的成绩，但是相对于整体的资源量，仍有很大的开发空间。

1. 煤层气勘探技术的进步随着科技的发展和勘探技术的进步，我国的煤层气勘探技术水平得到了显著提升。

从传统的电测井、地震勘探到现代的三维地震勘探、低渗透气田开发技术等，勘探技术不断创新，从而提高了勘探效率和勘探成功率。

利用现代化的钻井技术和提高了采气工艺技术，可以使煤层气开采效果更好。

2. 法规政策的支持我国政府对煤层气资源的开发给予了很大的支持，先后颁布了《煤层气资源勘探开发条例》等一系列法规政策，为煤层气开发提供了有力的法律保障和政策支持。

这使得煤层气开发有了比较明确的法律依据，为勘探开发工作提供了更好的环境。

3. 企业参与度提升随着煤层气资源的重要性逐渐被认识，越来越多的企业投身到煤层气的勘探开发工作中。

不仅是国有煤炭企业，还有很多民营企业、外资企业也纷纷加入到了煤层气勘探开发的行列中来，积极参与到煤层气资源的开发中。

虽然煤层气勘探开发在我国取得了一定的成绩，但是还存在很大的发展空间和潜力。

未来，煤层气资源的勘探开发将会朝着以下几个方面得到进一步的发展。

1. 加强勘探技术创新煤层气资源的勘探工作需要通过先进的勘探技术和手段来实现，而随着科技的不断发展和完善，我们可以在这些方向上继续加强技术创新，提高勘探技术的准确性和可靠性。

可以引进更先进的地震勘探设备，开发更高效的勘探软件，提高地下勘探的精度和效果。

一、生气因素：1、有机质成分：越高生气性越好，有机质类型为腐植型的生气能力较强。

2、镜质组反射率：是反映煤化程度的一个指标，煤化程度越高，产生的煤层气越多。

但煤化程度达到一定程度（大于1.8%~3%）过成熟时，其生气能力会逐步下降。

3、厚度：厚度越大越好二、储（保）气影响因素（或形成气藏的影响因素）1、埋深：影响煤层气赋集的地质因素主要是埋藏深度。

煤化作用过程中产生的大量气体能否很好保存，与上覆有效地层厚度有关。

煤层上覆有效地层厚度增加，煤层的保存能力增强，气含量也随之增加。

到一定深度后，随着地压增大，地温也随之增高，煤的储集性能相对变差，煤层气沿煤层缓慢向上运移，含气量减少。

一般情况下，埋深大有利于储气，但超出一定深度后，受地应力等各种因素影响，游离气的量会大大减小，开发成本会增大。

2、断层：开放性（或连通性好的）断层，不利于储气；封闭性断层储气能力强。

逆断层、平推断层构造应力大，低渗，有利于储气，但不利于开发，正断层构造应力较小，高渗，利于开发；因此在选区时要从断层的多个方面评价。

3、构造：向斜埋深大，储层压力大，含气量往往较高。

背斜埋深较浅，储层压力较小，裂隙较发育，不利于储气。

4、上覆下伏地层的封盖性：对煤矿来讲就是煤层顶底板岩性，一般来说砂岩透气性好，不利于储气，泥岩的封盖性比较好。

5、水文地质：地下水活动频繁的地层渗透性较好，随着水的运移，煤层气也会产生运移，导致该区域含量较低。

三、影响开发效果的因素1、储层自身条件因素煤层对CH4的吸附性：吸附性强的煤层开发难度大。

渗透性：透气性越好越利于开发顶底板及煤层的可改造性：脆性矿物含量高利于压裂改造。

厚度：厚度越大，资源丰度越高。

地层压力：一般地应力大，储层渗透性会较低；同时，主应力方向影响压裂主裂缝的延展方向，因此对水平井布置方向及直井井网间距确定影响较大。

储层压力：一般储层压力大，储层渗透性会较好有效应力越大的储层，一般渗透性都较差（有效应力是地应力与储层压力的差值）水文条件：地下水频繁不利于气储存，在排采过程中也会加大排采开发难度地温：地温高有利于气体解吸2、开发过程中的生产工艺影响因素钻井：钻进工艺：欠平衡或平衡钻进钻井液：比重越大，对储层伤害越大，要求低固相，比重不大于1.03 固井：固井泥浆密度不大于1.6，满足固井质量要求情况下，降低固井注浆压力井身质量：狗腿弯会对油管造成磨损，造成频繁停排修井，易形成缝堵。

复杂地质条件储层煤层气高效开发关键技术及其应用煤层气资源是一种重要的天然气储备形式，具有开采成本低、资源丰富、环保等优点，因此备受关注。

然而，由于储层地质条件的复杂性，如盆地构造的多变、煤层厚度不一、含煤量差异大、煤层内部存在水文地质条件差异等因素，使得煤层气的开发面临着很多技术挑战。

本文将从储层煤层气高效开发关键技术及其应用方面进行讨论。

一、煤层气开发技术概述目前，煤层气开发主要采用的技术包括垂直钻井开发技术、水平井技术、大直径水平井技术、压裂技术、CO2增透技术等。

垂直钻井开发技术是传统的煤层气开发技术，其开发流程包括勘探、评价、定位、钻井、完井、生产等步骤。

但该技术存在着储量利用率低、开发周期较长、成本高等弊端。

水平井技术是相对于垂直钻探而言的一种新型技术，其优点在于适用于煤层厚度较大、煤层分布范围较广的地区。

该技术能够有效提高开采效率，减少成本，具有广阔的应用前景。

大直径水平井技术是水平井技术的升级版，主要解决了水平井技术中井段间的间隙难以充填的问题。

其特点在于可充分利用煤层内的水力能量，实现高效煤层气开发。

压裂技术是通过高压泵将深水储层中的压裂液注入到煤层气井中，从而将井壁、钻孔等处的煤层打裂，增加煤层气的渗透性和开采率，并提高开采效率。

CO2增透技术则是通过将CO2注入煤层中，使煤层气压力增加，从而提高煤层气产量。

此外，该技术具有环保优势，能够实现CO2的资源化利用。

二、煤层气储层的复杂地质条件煤层气储层开发面临的最大挑战在于复杂的地质条件。

具体表现在以下几个方面：1. 盆地构造的多变煤层气在盆地构造中的位置、数量、质量受盆地形成历史、地质构造条件、岩石圈运动等多种因素的综合影响，形成形态多样，分布不均的特征。

因此在煤层气开发中需要选择合适的开发方式，并在勘探中进行全面、科学的地质研究。

2. 煤层厚度不一煤层的厚度在不同地区、不同储层之间会出现很大的差异。

在厚度较小的煤层中，传统的垂直钻井开发方式效率低下，需要采用更加高效的水平井或大直径水平井技术。

煤层气直井与水平井开发原理特征及适用条件的对比综述煤层气是一种煤中吸附的天然气，煤中孔隙和裂缝中的瓦斯为主要成分。

为了开发这种资源，可以采用煤层气直井和水平井开发原理。

现在我们来对比这两种开发方式的特征和适用条件。

煤层气直井的开发原理比较简单，通过钻井设备从地表垂直向下打入煤层，以便利用井筒连接地下煤层与地面，将地下煤层气体引上地面。

煤层气直井的特点是开发成本低、生产周期短、煤层气管线布局简单，投资回收周期短等。

适用于煤层气丰富、井口地质条件良好的地区。

煤层气水平井开发原理：煤层气水平井是指在煤层中打一段水平井段，以增加煤层接触面积，提高井的产能。

煤层气水平井的开发原理是在煤层顺层打一段水平井，通过水平井段与煤层产生多点接触，增加煤层的有效开采面积，提高煤层气的采收率。

煤层气水平井的特点是开采效果好、单井生产能力大、煤层利用率高、具有经济效益较高等。

适用于煤层储量大、煤层厚度较大、天然气含量高的地区。

特征对比：1.井筒类型：煤层气直井以垂直井筒为主，而煤层气水平井则包含了垂直段和水平段的组合。

2.开发成本：煤层气直井的开发成本一般较低，而煤层气水平井的开发成本较高，主要是由于需要钻探更多的井段和较长的水平井段。

3.产能能力：煤层气水平井相比于煤层气直井具有更高的产能能力，可以更充分地开采煤层中的天然气资源。

4.煤层利用率：煤层气水平井由于采取了水平段开采方式，可以提高煤层利用率，增加煤层的有效开采面积。

5.经济效益：虽然煤层气水平井的开发成本较高，但由于具有较高的产能能力和较高的煤层利用率，其具有更好的经济效益。

适用条件对比：煤层气水平井适用于煤层储量大、煤层厚度较大、天然气含量高的地区，主要因为水平井段可以增加煤层接触面积，提高井的产能，适合于开发规模较大的煤层气田。

总结来说，煤层气直井的开发成本较低，适合于开发规模较小的煤层气田；而煤层气水平井具有更好的经济效益和较高的产能能力，适合于开发规模较大的煤层气田。

煤层气勘探与开发技术的应用现状及发展方向一、煤层气勘探技术的应用现状1. 地质勘探技术地质勘探技术是煤层气勘探的基础，其主要包括地震勘探、井位选址技术、地层测井技术和储层特征分析技术等。

地震勘探是一种非常重要的地质勘探方法，通过地震波在不同地层中的传播速度和反射特征，可以快速准确地识别煤层气的存在和分布情况，为后续的钻井工程提供了宝贵的信息。

井位选址技术则是通过对地质地层的研究和分析，确定最有可能获得煤层气的钻井位置，提高了勘探的成功率。

地层测井技术和储层特征分析技术则是通过对地下煤层的岩性、厚度、孔隙度等参数进行测定和分析，为煤层气资源量的评估和开发提供了依据。

2. 钻井技术钻井技术是煤层气勘探的关键环节，其主要包括钻井设备和作业工艺两个方面。

随着煤层气勘探技术的不断发展，钻井设备也得到了很大的提升，如液压钻机、自动钻机等先进设备的投入使用，使得钻井作业可以更加高效、安全地进行。

钻井工艺则主要包括井眼设计、井筒施工、井眼完井等环节，这些都对煤层气的勘探和开发起着至关重要的作用。

3. 采气技术采气技术是煤层气开发的关键环节，其主要包括开拓井生产工程和地面采气设备等。

开拓井生产工程是指通过打井、完井等作业，将地下的煤层气开采上来，并送至地面进行处理利用，这其中包括液压压裂技术、水平井钻井技术等，这些技术的应用使得煤层气的采集效率大大提高。

地面采气设备则是将采集上来的煤层气进行分离、净化、储存、输送等工艺，最终得到高质量的甲烷气体。

二、煤层气勘探与开发技术的未来发展方向1. 技术整合和创新未来煤层气勘探与开发技术的发展将更加注重技术的整合和创新，通过先进的地质勘探、钻井技术和采气技术相互配合，实现煤层气资源的高效勘探和开发。

还需要大力推动煤层气勘探与开发技术的创新，为其提供更高效、更绿色、更安全的技术手段。

2. 数据化和智能化未来煤层气勘探与开发将更加依赖于数据化和智能化技术，通过大数据、人工智能等技术手段，对煤层气的地质特征和储层参数进行精准、全面的分析和预测，为勘探和开发提供更可靠的技术支撑。

煤层气勘探与开发技术综述煤层气是一种重要的非常规天然气资源，具有丰富的储量和广泛的分布。

为了有效地开发和利用这一资源，煤层气勘探与开发技术得到了广泛的研究和应用。

本文将对煤层气勘探与开发技术进行综述，介绍其基本原理、方法和存在的挑战。

首先，煤层气勘探是指通过地质勘探手段，确定煤层气资源的分布、储量和产能。

煤层气的形成是由于地质历史过程中煤层中的有机质经过长时间的生物降解和煤化作用而形成的。

勘探工作主要包括地质勘探、地球物理勘探和地下水文勘探等。

地质勘探通过野外地质调查和钻探等手段，确定煤层的厚度、埋深和产层特征。

地球物理勘探则通过地震勘探、电磁勘探和重力勘探等手段，获取煤层气的地质信息。

地下水文勘探则是为了确定煤层气开发对地下水的影响。

其次，煤层气开发技术是指通过钻井、压裂和提取等工艺手段，将煤层气资源转化为可利用的能源。

煤层气开发的核心是通过钻井获取煤层气，常用的钻井方法包括直井、水平井和斜井等。

直井是最常见的钻井方式，通过垂直向下钻探，可以获取较大面积的煤层气。

水平井则是在煤层中水平延伸，增加了煤层气的开采面积。

斜井则是介于直井和水平井之间的一种钻井方式，可以兼顾开采效果和成本控制。

在煤层气开发过程中，压裂技术是一项重要的工艺手段。

压裂是指通过注入高压液体将煤层裂缝扩大，增加煤层气的渗透性和产能。

压裂技术主要包括水力压裂和化学压裂两种方式。

水力压裂是利用高压水将煤层裂缝扩大，使煤层气能够更容易地流出。

化学压裂则是通过注入化学药剂，改变煤层的物理性质，增加煤层气的释放。

然而，煤层气勘探与开发技术仍然面临一些挑战。

首先，煤层气的勘探和开发需要大量的资金和技术支持。

由于煤层气的地质条件复杂，勘探和开发的成本较高。

其次，煤层气的开发对环境的影响也是一个重要的问题。

煤层气的开采过程中会产生大量的废水和废气，对地下水和大气环境造成污染。

因此，煤层气的开发需要与环境保护相结合，采取有效的措施减少环境影响。