煤层气储集层

试论现代化煤层气钻井中煤储层的保护措施摘要在探索新技术、新工艺过程中，井壁失稳、煤层损害、完井效果差等难题一直困扰着煤层气的高效勘探开发。

作为一个从事多年煤炭工作的技术人员，为了更好促进煤炭行业的健康发展，本作者在此针对煤层气钻井中煤储层的保护措施进行相关分析及研究，以供相关人员参考。

关键词煤层气；钻井；煤储层；保护措施引言煤层气产业是继煤炭、石油、天然气之后的战略性“接替资源”，具有很大的开发和利用潜力，不可否认我国煤层气产量依然较低，煤层气钻井过程中仍有较多难题需要解决，钻井安全与煤层保护矛盾依然突出。

因此煤层气钻井技术要适应煤储层特征，在钻探技术不断成熟的基础上，应该加强对保护煤储层的钻井液的研究。

对于此情况，本文针对煤层气钻井中煤储层的保护措施进行相关论述。

1 煤层气及其储层特点煤层气，作为煤的一种伴生矿产资源，在煤的演变和变质过程中逐渐形成并在煤层中得到产生、聚集和转移。

1.1 孔隙性煤层是煤层气主要的生成与储集点，煤层由孔隙和裂隙两部分组成，孔隙是煤层气的主要储集场所，而裂隙则是煤层气运移的通道，孔隙与裂隙的结构共同决定了煤层气的解吸动力。

1.2 渗透性一般情况下，煤储层的渗透性强度主要取决于煤层节理裂隙系统的相互贯通，我国煤层气的煤储层的渗透率是较低的。

煤层的渗透率会同时受到外界壓力与内部压力的双重影响，随外部压力或深度的增加而降低，同时也因内部压力的改变而改变。

1.3 构造应力与压力性煤層的构造应力与压力对煤层的渗透率和含气量起着决定性的作用。

区域的构造应力强度越大，煤层裂隙的闭合性强，储层压力也较高，导致煤储层的渗透性低，气体间的交换与迁移缓慢，较难进行；而构造应力强度较小的区域，煤层裂隙的闭合性弱，开启性强，其储层压力较低，煤储层的渗透性较好，气体间的交换和迁移较为通畅，流动迅速。

1.4 含气饱和度低中国聚煤区的煤层气资源量相对较低，饱和度也很低。

1.5 煤岩表面带有电荷等电点是表面电位为零时的pH值，煤岩表面相对常规砂岩和碳酸盐岩表面带有更多的电荷，煤岩的表面电位变化是由正到负的。

煤中集气层孔隙的特征煤中储集层的孔隙特征摘要：煤层气储集层即煤层本身, 它是一种双孔隙岩石, 由基质孔隙和裂隙组成, 二者对煤层气赋存、运移和产出起决定作用.关键词：煤层气基质孔隙裂隙1 煤中孔隙研究概况煤层既是煤层气的源岩, 又是其储层. 作为储层, 它有着与常规天然储层明显不同的特征. 最重要的区别在于煤储层是一种双孔隙岩石, 由基质孔隙和裂隙组成, 二者对煤层气的赋存、运移和产出起不同作用. 因此系统研究和正确认识煤中的孔隙, 对煤层气的勘探开发至关重要. 从人们认识到煤中裂隙的存在, 至今已有百余年. 在这一漫长的历史进程中, 煤中裂隙的研究逐渐分化为两个领域: 煤田地质学领域和煤层气领域. 这两个领域因研究的出发点和目的不同而各具特色.2 煤中孔隙的分类与成因作为煤层气储集层的煤层是一种双孔隙岩石, 由基质孔隙和裂隙组成. 所谓裂隙是指煤中自然形成的裂缝. 由这些裂缝围限的基质块内的微孔隙称基质孔隙. 裂隙对煤层气的运移和产出起决定作用, 基质孔隙主要影响煤层气的赋存.2. 1 基质孔隙的分类基质孔隙可定义为煤的基质块体单元中未被固态物质充填的空间, 由孔隙和通道组成. 一般将较大空间称孔隙, 其间连通的狭窄部分称通道.基质孔隙可根据成因和大小进行分类. 按成因可将孔隙区分为气孔、残留植物组织孔、溶蚀孔、晶间孔、原生粒间孔等. 可按多孔介质孔隙大小进行的分类虽有多种方案. 但因研究对象、目的不同而有所差别, 分类方案如表1 所示.表1 煤孔隙分类方案中孔大孔研究者微孔小孔小孔(或过度孔)< 100 100～1 000 1 000～10 000 > 10 000B. B. 霍多特(1961)Gan 等(1972) < 12 12～300 > 300抚顺所(1985) < 80 80～1 000 > 1 000Girish 等< 8 (亚微孔) 8～20 (微孔) 20～500 > 500 (1987)其中Girish 等人的分类是依据煤的等温吸附特性进行的, 并得到国际理论与应用化学联合会的认可. 霍多特的分类是依工业吸附剂研究提出的, 认为微孔构成煤的吸附容积, 小孔构成煤层气毛细凝结和扩散区域, 中孔构成煤层气缓慢层流渗透区域, 而大孔则构成剧烈层流渗透区域, 这是目前煤层气领域普遍采用的方案.2. 2 基质孔隙的影响因素2. 2. 1 煤化程度煤的基质孔隙特征与煤化程度有着密切关系. 随煤化程度升高, 基质孔隙的总孔容、孔面积和孔径分布出现有规律的变化. 在Romax < 1. 5 %时, 该阶段内随煤化程度升高, 总孔容、孔面积和各级孔隙体积均急剧下降, 尤其是大中孔隙体积减小更为迅速. 在Romax = 1. 0 %～ 5. 0 %时变动较大, 可能是煤中内生裂隙发育的影响. 在Romax = 1. 5 %～5. 0 %时, 该区间内小孔体积和微孔体积随Romax 增高而增大. 在Romax = 5. 0 %时形成第2 高峰, 但大、中孔的关系体积仍持续下降. 在Romax > 5. 0 %时,小孔、微孔面积、孔面积又开始下降, 大、中孔体积持续缓慢下降.煤的基质孔隙结构特征的变化, 是煤在温度、压力作用下长时间内部结构物理化学变化的结果.因此, 其变化与煤化作用跃变有着良好的对应关系. 这种现象可从煤在外部因素作用下, 内部分子结构重组变化的角度来解释。

作者简介:刘贻军,1968年生,博士;主要从事石油天然气、煤层气的地质研究和区域评价工作,以及煤层气储层特性和开发潜力研究;已公开发表论文十余篇。

地址:(100011)北京东城区安外大街甲88号。

电话:(010)64298881。

中国煤层气储层特征及开发技术探讨刘贻军　娄建青(中联煤层气有限责任公司) 刘贻军等.中国煤层气储层特征及开发技术探讨.天然气工业,2004;24(1):68～71 摘　要　中国煤层气储层具有独特性,由于成煤期后构造破坏强烈,构造煤发育,所以具有煤层气储层低含气饱和度、低渗透率以及低压力的“三低”特性;煤层气储层的原地应力比较大;目前的煤层气开发以中、高阶煤为主;中、高阶煤具有非常强烈的非均质性。

针对中国煤层气储层的基本特性,文章提出了煤层气的开发技术,主要包括“动中之静”概念在煤层气选区评价中的应用;研究了煤层气储层封盖条件,主要包括煤层气储层的区域盖层研究和地下水动力学研究;煤层气储层保护研究,主要是指在煤层气钻井和完井工程作业过程中对煤层气储层所造成的伤害进行预防并使伤害程度最小化;煤层气储层增产措施研究,指建立有效的原地应力释放区、井间干扰效果明显、提高储层的导流能力以及有效压差;加快煤层气解吸速率和提高解吸量的研究。

主题词　中国　煤成气　储集层特征　开发　技术 我国的煤层气研究始于80年代初,而煤层气地面钻井的勘探和开发始于90年代初,至2001年底已完成煤层气勘探和先导性开发试验井210余口,形成了十多个煤层气先导性开发试验井组,获得了探明地质储量。

目前,煤层气的研究〔1～10〕和勘探、开发非常活跃。

从目前煤层气勘探和开发的情况来看,尽管有些煤层气单井的日产气量峰值超过10000m 3,但是煤层气单井和先导性开发井网的稳定日产气量普遍低。

如何预测煤层气的高渗富集区,以及提高煤层气单井稳定日产气量和增大煤层气井网的井间干扰效果,这是我国目前煤层气开发的关键之所在。

煤层气储层特征分析与开发研究近年来，随着能源需求的增长和环境问题的日益突出，煤层气作为一种清洁、高效、可持续的新能源逐渐受到人们的重视。

煤层气储层作为煤层气开发的基础，其特征分析和开发研究具有重要意义。

一、煤层气储层特征分析1. 孔隙结构特征煤层气储层的孔隙结构特征决定了煤层气的产出能力和运移性能。

煤层中的孔隙可以分为微孔、介孔和宏孔三类，其中微孔是煤层气储层的主要孔隙类型。

煤层中的孔隙分布呈现出明显的层理性，不同层段的孔隙结构特征不同，这是影响不同层段煤层气开发效益的重要因素之一。

2. 孔隙连接特征孔隙连接特征是煤层气储层中孔隙之间的连通关系，对于煤层气的产出和开发具有至关重要的影响。

煤层中的孔隙系统是一个复杂的三维网络结构，煤层气的储存和运移受孔隙之间的连接方式影响很大。

当孔隙之间存在弱连通性或断裂带等现象时，煤层气的产出难度会增加。

3. 煤层气成因特征煤层气的形成过程主要与煤炭的生生物成因、气源和生成条件等因素有关。

煤层气储层中气组分的组成与气源的降解程度密切相关，早期生成的气成分主要是甲烷、乙烷等轻烃气，随着煤炭的进一步演化，气组分中重烃气和惰性气体占比逐渐增大，这对于煤层气的开发和利用带来了一定困难。

二、煤层气储层开发研究1. 气井井下工艺研究煤层气的开发主要是通过气井进行的，因此，气井井下工艺研究是煤层气开发的核心内容之一。

目前，国内外已经有许多研究者开展了气井井下流体动力学等相关研究，以优化气井的产出效率和稳定性。

2. 联合开采煤层气的联合开采可以将煤炭和煤层气的开发有效地整合起来，提高资源的综合利用率。

联合开采的主要方式有平行开采和交错开采两种。

平行开采是指煤炭和煤层气的共同开采，交错开采则是指煤层气的开采与煤炭的开采交替进行，这可以减少资源浪费，同时对采煤和煤层气开发的影响也有所缓解。

3. 技术创新随着煤层气开发的深入，已有开发技术的局限性也逐渐显现，而技术创新是解决这一问题的重要途径。