页岩气与煤层气开发技术(西南石油大学)

煤层气与页岩气开发地质条件及其对比分析OFweek节能网讯：煤层气和页岩气是世界上已进行商业开发的两种重要的非常规天然气资源。

我国煤层气产业已进入商业化生产阶段1；而我国页岩气开发尚处于起步阶段，目前主要在四川盆地及其周缘开展开发试验。

美国1821年开始页岩气勘探，但规模化开发和产量快速增长始于2003年应用水平井钻井技术，2011年年产量已接近1800×10m(引自资料)，约占其天然气总产量的23％，分析北美页岩气开发地质条件，主要表现为黑色页岩的有机碳(TOC)含量大于2％，有机质成熟度(R)为1．1％一3．5％，页岩单层厚度大于15m，脆性矿物(石英、斜长石)含量大于40％，黏土含量小于40％，处于斜坡或凹陷区，保存条件较好等。

随着北美页岩气勘探开发区带的快速扩展和页岩气产量的大幅飙升，页岩气迅速成为天然气勘探开发新热点。

2005年以来，国内学者从生气条件、储层条件和保存条件及页岩开发技术等方面开展了相关的研究工作，页岩气研究在四川盆地及其周缘取得了显著进展和成效。

2010年，我国在四川盆地南部率先实现页岩气突破，威201等多口井在下寒武统筇竹寺组和下志留统龙马溪组海相页岩地层获得工业气流。

煤层气／页岩气开发地质条件是指与煤层气／页岩气开发工程活动有关的地质条件和工程力学条件的综合。

这些因素包括煤层气／页岩气的成藏地质条件、赋存环境条件和开发工程力学条件等方面。

煤层／页岩层既是生气层又是储集层，其储集和产出机理就比常规天然气储层复杂的多。

因此对于煤层气／页岩气开发，既要研究煤层气／页岩气的生成、储集和保存等成藏条件；又要研究煤层气／页岩气的赋存环境条件；还要研究煤层气／页岩气开发工程力学条件及工艺技术等问题。

尽管相关部门和学者已开展了页岩气的地质调查与开发试验研究工作，但主要集中资源地质评价方面，对开发地质条件则缺乏相应的研究工作。

煤层气与页岩气均为自生自储式非常规天然气资源，在成藏地质条件、赋存环境条件和工程力学条件等方面都有诸多共性，但也存在一定的差异性，且它们在诸多盆地伴生存在，因此，研究煤层气／页岩气开发地质条件及其评价的共性和差异性对指导我国煤层气和页岩气勘探开发具有重要意义。

考虑干酪根中溶解气的页岩气藏储量计算方法杨龙;梅海燕;张茂林;袁恩【摘要】前人在计算页岩气储量时未考虑干酪根中溶解的页岩气,但已有学者证明,干酪根中也溶解大量的页岩气,在进行储量计算时不能忽略.不考虑干酪根中溶解气的储量计算方法,不能真实、准确地计算页岩气藏的储量.在前人关于页岩气储量计算方法的基础上,建立了同时考虑吸附相密度、基质和裂缝孔隙体积随压力变化、吸附相体积随压力变化以及储存在干酪根中溶解气的物质平衡方程.通过实例计算可知,溶解气占据总储量的4.69％左右,不考虑溶解气计算出来的自由气储量、吸附气储量和总储量都偏大.因此,为了确保储量计算的准确性,在进行储量计算时必须将溶解气考虑在内.【期刊名称】《新疆石油地质》【年(卷),期】2016(037)005【总页数】4页(P602-605)【关键词】干酪根;页岩气;基质;裂缝;溶解气;孔隙度;物质平衡方程;储量计算【作者】杨龙;梅海燕;张茂林;袁恩【作者单位】西南石油大学石油与天然气工程学院,成都610500;西南石油大学石油与天然气工程学院,成都610500;西南石油大学石油与天然气工程学院,成都610500;西南石油大学石油与天然气工程学院,成都610500【正文语种】中文【中图分类】TE15页岩气是一种连续生成的生物化学作用气、热裂解作用气或两者混合而成的天然气，具有运移距离短、多种封闭机理、成藏隐蔽、地层饱和气等成藏特点［1］。

页岩气赋存方式有3种：第一种是以游离状态存在于页岩孔隙和天然裂缝中；第二种是以吸附状态存在干酪根和黏土颗粒表面；第三种是以溶解状态存在干酪根和沥青质中。

前人研究认为，溶解气含量较少，进行储量计算时可以不考虑溶解气的影响［2-4］。

而文献［5］通过实验发现，干酪根中的溶解气也是气体的重要储存方式，忽略溶解气会导致储量计算结果不符合实际。

在页岩气资源勘探开发过程中，储量评价十分重要［6］，物质平衡法是目前评价页岩气藏储量的常用方法［7］。

非常规油气勘探与开发技术在当今能源需求日益增长的社会环境下，石油和天然气仍然是主要的能源来源。

但是，传统的油气田已经逐渐变得稀缺和难以开采，进而导致了非常规油气资源的开发热潮。

而非常规油气勘探与开发技术的发展，则是支撑该热潮的关键因素之一。

本文将探讨一些关于非常规油气开发技术的现状和未来趋势。

1、页岩气开采技术页岩气是一种以页岩作为储存和传输介质的天然气，它的开发始于上世纪90年代，而至今仍然是全球非常规天然气产业中最成熟的一项。

页岩气是通过水平钻井和水力压裂技术（或称为水力破裂技术）来采集的。

通过钻井向地下注入高压水和砂子，然后断掉水压的作用，砂子就在岩石中裂开了微波形状的裂缝，这样天然气就可以顺着这些微缝流出来。

这种技术是高效且普遍使用的，目前已经发展成为了一定规模和经验。

然而这种技术也存在一些问题和挑战。

例如，多次开采同一区块存在严重的缓慢排水或系统失效问题等。

同时，这种技术也需要大量消耗水资源，会对环境产生负面影响。

2、煤层气开采技术煤层气是由煤层中的煤与天然气结合而成的一种混合物。

它的开发涉及开采和排放井下瓦斯模型，压裂和抽采液等领域。

这是一个需要系统性的工作，涉及多个方面技术的循序渐进的协调。

随着煤层气行业的发展和技术进步，新的技术和创新持续出现。

对于煤层气的开采技术，目前主要有透水杆支架纵向分层穿层自流水压缩跨层等技术和方法，其采气效率可以以上升到较为理想的水平。

由于它相对处理成本较低、能源综合利用效率高，所以其在煤炭资源丰富的国家和地区是被越来越多地看重的。

3、页岩油开采技术与页岩气类似，页岩油也是被通过水力压裂技术开采。

这种技术利用水和人工加压机械地破坏页岩，然后溢出石油。

然而，由于相对较低的原油价格和缓慢的钻井速度，加上缺乏完整的“页岩油层”研究，页岩油开发相对滞后于页岩气开发。

在页岩油开采的过程中，虽然需要使用的化学品和毒性较低，但是这种开采过程也会对地表和地下水资源产生影响（例如简单的排污、水资源的消耗和地表裂缝等）。

同步压裂缝网形成机理研究进展李小刚;罗丹;李宇;张亚明【摘要】同步压裂技术是实现页岩气、煤层气等非常规天然气储集层改造的新兴技术,揭示裂缝延伸的力学机理是进行施工参数优化的基础.研究表明,多裂缝同步延伸诱导应力场及其天然裂缝作用机制共同确定了同步压裂裂缝展布情况；裂缝网络工程方法是目前研究同步压裂裂缝延伸模型最好的手段；优化施工参数主要在于优化裂缝条数、裂缝间距、净压力和水力裂缝几何尺寸,以实现最大程度诱导应力场形成复杂裂缝网络.【期刊名称】《新疆石油地质》【年(卷),期】2013(034)002【总页数】4页(P228-231)【关键词】页岩气藏;同步压裂;应力干扰;天然裂缝;裂缝延伸【作者】李小刚;罗丹;李宇;张亚明【作者单位】西南石油大学油气藏地质及开发工程国家重点实验室,成都610500;西南石油大学油气藏地质及开发工程国家重点实验室,成都610500;西南石油大学油气藏地质及开发工程国家重点实验室,成都610500;华北石油管理局储气库管理处,河北任丘065000【正文语种】中文【中图分类】TE357.1页岩气储集层相对于常规砂岩储集层而言，基质渗透率极低，天然裂缝发育，需通过水力压裂手段才能获得工业油气流。

基质渗透率越低所需水力裂缝与油藏接触面积越大，即要求形成复杂的裂缝网络[1]。

如何利用天然裂缝形成复杂裂缝网络对水力压裂技术提出了一定的挑战。

美国页岩气藏形成复杂裂缝网络的压裂技术（即体积压裂）主要依靠4大手段：滑溜水压裂(Slickwater Fracturing)；水平井分段压裂技术(MSHF)；同步或交替注入压裂技术(Simultaneous or Sequential Fracturing)；微地震裂缝监测技术(Micro⁃seismic Fractures Monitoring)。

邻井间同步压裂技术[2]是指大致平行的2口或2口以上水平井同时进行压裂改造。

其目的是在页岩气层中产生更大压力，创造出更复杂的三维裂缝网络系统，增加裂缝系统表面积。

煤层气、自然气与页岩气的区分主要有四点区分：1.储集机理不同常规自然气是以游离状态储集在储层的孔障空间当中，在气源充分的状况下，其据计量主要与孔腺空间的大小有关。

煤层气则以吸附状态赋存在孔赚的表面之上，其据计量与煤层的吸附性亲密相关。

2成藏过程不同常规自然气由源岩生成后，经过肯定距离的一次运移和二次运移在储层中聚集成藏，运移方向受流体动力场掌握，即自然气主要是在浮力和流体压力的驱使下进行运移；煤层气由煤源岩生成之后直按被煤储层吸附而聚集，这种聚集不受流体动力场的掌握而受温压场的掌握3气藏边界不同常规自然气有明显的气藏边界，并且气藏边界内外自然气含气是具有“有''和"无质的变化；而煤层气藏与常规自然气藏最大的区分之一就是气藏边界不确定，只要有棵就有煤层气的存在，在某些地质条件下，煤层气相对富集形成煤层气藏。

因此，煤层气藏内外是含气丰度的差别，而不是有气和无气的差别4流体状态不同常规自然气藏和煤层气藏都有气、水两相存在，但二者所处的状态不同：常规自然气藏一般以气相为主，即储集空间被游离的气相所占据，存在少量柬水，水主要以边水和底水的形式存在于气藏的边郡和底部，具有统一的气一水界面：而煤储层中大的孔空间主要是被水所占据，水中含有肯定量的溶解气，部分孔中存在游离气相。

气藏中的大部分气体以吸附相存在，占8096以上，即煤层气藏中有吸附气、游离气和溶解气三种存在形式。

一、自然气、煤层气、页岩气之间关系与相同点专业上把自然气称为常规自然气，而把煤层气与页岩气称为特别规自然气，其本质都是“自然气”即自然形成之气，他们都是古老生物遗体埋藏于沉积地层中，通过地质作用形成的化石燃料，都是自然形成的干净、优质能源，这是他们的共同点。

1.常规自然气(Natualgas)是一种多组分的混合气态化石燃料，主要成分是甲烷(CH4)另有少量乙烷、丙烷和丁烷，成分相对简单。

比重约0.65,比空气轻，具有无色、无味、无毒之特性。

煤层气、页岩气开发地质条件及其对比分析王文彬摘要：煤层气以及页岩气开发地质条件往往是指与二者开发活动相关联的地质条件和工程力学条件，而煤层气与页岩气在开发地质条件之中，往往存在着很多的共同点，也存在着较多的差异性，也就是说，研究煤层气和页岩气的开发地质条件的差异性分析，对于气体开采有着较为重要的现实作用。

本文作者根据自身研究煤层气、页岩气开发地质条件多年的实际情况，对煤层气和页岩气开发地质条件进行了深入的分析，并根据实际情况，提出了煤层气、页岩气开发地质条件的对比分析，希望能对相关行业的从业人员起到一定的启发作用。

关键词：煤层气；页岩气；开发地质条件；对比分析引言：所谓的煤层气主要是指以吸附状态存在于煤层之中的非常规天然气；而页岩气，则主要是指以吸附和游离状态存在的于有机质页岩和有机质泥岩之中的非常规天然气。

当前，我国已经将煤层气和页岩气的开发列为能源开发的重点内容，我国四川盆地以及周渊地区已经开始了气体开采的相应实验。

而为了全面扩大我国天然气的资源储备，满足当前社会发展的能源需求，就需要对煤层气和页岩气进行深入的开发与利用。

这就需要相关技术人员对煤层气和页岩气的开发地质条件进行全面的分析和对比，找到二者之间存在着相同点和不同点，确保其能够对今后煤层气、页岩气的开发起到有效的提升作用，促进我国能源开发工作的全面进行。

一、煤层气、页岩气开发的地质条件分析煤层气和页岩气都是一种非常规存在的天然气形式，然而，煤层气本身对于煤层有着较强的依附性质，页岩气则主要是以吸附状态或者游离状态存在于于富含有机质页岩之中的天然气。

这二者的吸附和着解吸都是一种可以逆转的过程，通过施加一定的温度调价或者压力条件能够实现吸附与解吸的相互转化[1]。

对于煤层气和页岩气而言，其本身是一种非常规的自生自储型天然气，因此其成藏的地质条件要求较高，如果地质条件和地质环境质量较差，则会导致煤层气和页岩气的成藏不够富集，无法满足开发的要求。

非常规油气资源开发与利用技术研究第一部分：绪论非常规油气资源指的是不同于传统油气资源的天然气和石油，如页岩气、煤层气、油砂等，这些资源在过去是被认为无法开采，但随着技术的不断发展，逐渐成为了我们开发与利用的新前沿。

本篇文章旨在探讨非常规油气领域内的发展现状和技术特点，并提出一些未来的研究方向，以期为这个新兴产业的发展提供一些有益的启示。

第二部分：非常规油气资源的开发技术一、页岩气开发技术页岩气是指存储在源岩中的天然气，具有高含量、强颗粒状、多孔性状和低渗透性。

开发页岩气的关键技术是水平井和封隔技术，通过水平钻井进入储层并通过压裂技术使天然气流出，提高开采率。

目前，美国是最大的页岩气生产国，其成熟的技术和市场模式已经成为了全球开发页岩气的主导。

二、煤层气开发技术煤层气是指存储在煤层中的天然气，与页岩气相比，其特点是渗透性大但产气速度低。

开发煤层气的关键技术是钻井与抽采技术，通常采用的方法是直井，通过压降来刺激煤层气的产出。

中国煤层气资源十分丰富，为了开发这一资源，我们需要在技术上不断创新，进一步完善水平井与压裂等技术。

三、油砂资源开发技术油砂是一种深度埋藏在地下的矿石，通过热水或化学反应来提取其中的油气。

近年来，基于纳米技术的化学提取和微生物压裂等新技术屡见报道，而气体化和油砂热力学测定是发展油砂资源的重要技术。

我国的油砂资源主要分布在内蒙古、新疆和青海等地区，但开发利用较为滞后。

第三部分：非常规油气资源的利用技术一、油砂资源利用技术利用油砂资源可以通过加工得到各种石化产品，如汽油、柴油等，以及其他化学品，如橡胶、塑料、涂料、合成饲料等。

对于油砂的两种主要工艺——热解和溶剂萃取，可通过细分、浓缩、水解等方式形成多种产品。

其各项指标都应符合国家标准。

由于目前在油砂领域研究还有一定欠缺，因此未来应重点推进成分分析技术和化学反应理论探索等方向。

二、页岩气资源利用技术页岩气在被开采出来后，需要经过除湿、减压等处理过程成为市场上的可用天然气。

煤层气与页岩气的对比一、概述煤层气和页岩气是重要的非常规资源。

目前我国的煤层气产业已实现商业化生产，但页岩气还处于试验阶段。

尽管煤层气和页岩气在气体的来源与赋存层位等方面有所不同，但是在成藏条件及开发技术方面具有一些共性。

煤层气的成藏主要是以吸附状态存在于煤层中，页岩气的成藏是以吸附或游离状态存在于高碳质泥页岩中。

煤层气和页岩气均储存于低孔低渗的储层中，它们的开采技术均包含评价技术、测试技术、钻井技术和储层改造技术等。

二、煤层气与页岩气概念1、煤层气俗称瓦斯，又名煤层甲烷，是与煤伴生、共生的气体资源，其主要成份为甲烷，含量组成为 80％～99％，其次含有少量的 CO2、N2、H2、SO2、C2H6 等气体。

在常温下其热值为34—37兆焦/每立方米（MJ/M ⁳），与天然气的热值相当，是一种很好的高效清洁气体燃料。

煤层气主要以吸附态赋存于煤层孔隙表面或填隙于煤层结构内部，另外煤层裂隙与煤层水中存在少许游离气与溶解气。

煤层孔隙及裂隙中的煤层气与煤层水形成特殊的水动力系统，只有当储层压力低于解吸压力时，煤层气才能解吸出来。

2、页岩气是从富有机质页岩地层系统中开采出来的天然气，是位于暗色泥页岩或高碳泥页岩中，主体上以吸附和游离状态同时赋存于具有生烃能力的泥岩、页岩等地层中的天然气聚集。

页岩气开发虽然产能低，但具有开采寿命长和生产周期长的优点。

由于含气页岩分布范围广、厚度大，使得页岩气资源量巨大。

因而，页岩气井能够长期地以稳定的速率产气，一般开采寿 30～50 年，长者甚至能达 80 年。

三、煤层气与页岩气的成藏条件1、煤层气煤层气的成因机制主要为生物成因和热成因。

煤层气的生成与煤变质类型及煤化作用过程都有很大关系，煤变质程度低不利于煤层气藏得形成；煤变质程度太高，也不能形成煤层气藏。

所以，高、中、低变质的烟煤和无烟煤，都可以形成煤层气藏；未变质的褐煤以及超高变质的超无烟煤不能形成煤层气藏。

2、页岩气页岩气藏是“自生自储”式气藏，。

煤层气与页岩气吸附解吸的理论再认识一、本文概述随着全球能源需求的持续增长，煤层气和页岩气作为清洁、高效的能源替代品，正日益受到全球能源行业的关注。

然而，对于这两种非常规天然气的吸附解吸过程，目前学术界仍存在诸多争议和未解之谜。

本文旨在重新审视煤层气和页岩气吸附解吸的理论基础，探讨其吸附机理、影响因素及优化策略，以期为推动煤层气和页岩气的开发利用提供理论支撑和实践指导。

本文首先回顾了煤层气和页岩气吸附解吸研究的发展历程，梳理了国内外相关研究成果和争议点。

在此基础上，文章深入探讨了吸附解吸过程的理论基础，包括吸附机理、热力学和动力学特性等。

同时，文章还分析了影响吸附解吸过程的关键因素，如温度、压力、气体成分、岩石性质等，并探讨了这些因素之间的相互作用机制。

为了更深入地理解吸附解吸过程，本文还通过实验研究，对不同条件下的吸附解吸行为进行了详细观测和分析。

实验结果不仅验证了理论模型的正确性，还为优化煤层气和页岩气开发提供了有益参考。

文章总结了当前研究的不足之处，并对未来研究方向进行了展望。

通过本文的研究，我们期望能够为煤层气和页岩气的吸附解吸理论提供更加清晰的认识，为相关领域的科研和实践工作提供有力支持。

二、煤层气与页岩气吸附解吸的基本理论煤层气和页岩气作为重要的能源资源，其吸附解吸过程研究对于资源开采、产能预测和工程优化具有关键意义。

本节将深入探讨煤层气与页岩气吸附解吸的基本理论，旨在重新认识和理解其吸附解吸机制。

吸附是指气体分子在固体表面集中，形成吸附层的现象。

煤层和页岩中的有机质和无机质表面为气体分子提供了大量的吸附位点。

吸附过程主要受到两个力的影响：范德华力和化学键力。

范德华力是分子间普遍存在的一种弱相互作用力，而化学键力则是气体分子与固体表面原子之间的直接相互作用。

在煤层气和页岩气吸附中，范德华力占据主导地位。

解吸是吸附的逆过程，即气体分子从固体表面脱离并返回到气相中的过程。

解吸过程的发生需要克服吸附质与吸附剂之间的相互作用力。