煤层气地质学8 煤储层的地球物理特征

161随着经济不断发展，温室效应显著，经济水平的提高使得人们环保意识逐步提高，从而对绿色能源发展问题进行探索。

我国地域辽阔，具有丰富的资源，煤层气储备量位居世界第二，并且分布范围广，其中包括我国华北、西北、华南等诸多地区。

1 我国煤层气主要特征从20世纪80年代初开始到90年代末，20年的时间内，我国煤层气井多口，其中有很多失败案例，主要原因就是受到勘探技术的限制，煤层气井深度不够，大部分井都没有达到煤层气储层的实际深度，所以导致含气量较低，煤层气井产量少，煤层气勘探受到影响[1]。

煤层气在生成过程中，会受到火山岩活动影响，导致其中出现次生演变逐步加剧，煤层中逐渐出现一个饱和度高、煤层物性好、含气量高的区域。

同时，煤层气还会受到其他局部热动力影响，与其接触的岩石会出现一个高热区域，其周围环境较为封闭，导致这些热量无法排出，就会吸附于煤层颗粒中，随后扩散到岩石储层中。

受到水的影响后，导致煤层物性变差，饱和度降低[2-5]。

2 储藏煤层气在我国，煤层气分布具有明显分带性，在勘探过程中，应当对煤层气储层中的吸附带重点关注，从而提高勘探效率。

2.1 压力封闭型经过多次的压实、抬升，一个超出压力范围的煤层气储层就逐渐形成，但是由于自身发育不够完善，导致煤层气缺乏物性与联通性，所以在开采过程中，会出现解吸性差等问题，最终导致煤层气产量低。

2.2 微渗滤封闭型通常情况下，底板与中顶板都较薄，岩石缺乏密封性，局部的水与岩层相通后，水逐步向煤层进行渗透，最终产生动力，并且带走部分地层中的甲烷，小部分甲烷处于滞留状态，形成一个较为封闭的环境。

这种情况就会导致煤层气中具有较低的含气饱和度，煤层气产量较低，导致工业价值低，但是有时也会出现例外情况。

2.3 地质构造封闭型一部分煤层气受到地质构造影响，地质构造的特殊性导致其含水量较低，煤层气开采过程中解吸半径小，影响开采量。

我国幅员辽阔，煤层气类型丰富多样，目前我国都是采用构造变形差异聚集承压水封堵型的煤层气作为主要开采目标。

一、名词解释1煤层气：是指煤层生成的气体经运移、扩散后的剩余量，包括煤层颗粒基质表面吸附气，割理、裂隙游离气。

2煤型气：是相对于油型气的概念，是煤成气和煤层气的总和。

3割理：是指煤层中近于垂直层面的天然裂隙。

4构造煤：是指煤层中分布的软弱分层，是煤层在构造应力作用下发生破碎或强烈的韧、塑性变形及流变迁移的产物。

5煤层气吸附平衡：当吸附和解吸两种作用速度相等（单位时间内被固体颗粒表面吸留的气体分子数等于离开表面的分子数）时，颗粒表面上的气体分子数目就维持在某一定量，称为吸附平衡。

6煤层气藏：是指在地层压力（水压和气压）作用下保有一定数量气体的同一含煤地层的煤岩体，具有独立的构造形态；是在煤层演化作用过程中形成的，在后期构造运动中未被完全破坏，呈层状产出。

7煤层气地质储量：是指在原始状态下，赋存于已发现的具有明确计算边界的煤层气藏中的煤层气总量。

8煤成气：是煤层和煤系中分散有机质在热演化过程中生成的气态烃，经运移到煤系中或煤系以外的储层中聚集的煤型气。

9瓦斯突出煤体：构造严重破坏并具有发生瓦斯突出的瓦斯能（即含有大量瓦斯）介质条件的煤体称为瓦斯突出煤体。

10坚固性系数：用于表示岩石抗冲击能力的大小或破坏时破碎功的大小。

11瓦斯放散初速度△P：是指煤在0.1MPa压力吸附瓦斯的条件下，向一固定体积的真空空间放散时，某一时间段内所散放的瓦斯量。

12原生结构煤：指煤原生构造未受构造变动，保留原生沉积结构和构造特征，每层原生层理完整、清晰，仅有少量内、外生裂隙发育，煤体呈块状的煤；原生结构煤的煤岩成分、结构、构造与内生裂隙清晰可辨。

13煤与瓦斯突出：采煤生产过程中，在一瞬间（几秒钟）采煤工作面或巷道某处突然被破坏，迅速放出大量瓦斯，同时抛出大量的煤、岩碎块和煤粉，这种现象称为煤与瓦斯突出。

14吸附等温线：按照气体解吸特性描述的煤的响应性曲线称为吸附等温线二填空题1煤层气形成阶段：原生生物气生成阶段、热降解气生成阶段、热裂解气生成阶段和次生生物气生成阶段。

浅谈我国煤层气的基本储层特点与开发对策摘要：全球埋深浅于2000米的煤层气资源约为240万亿立方米，是常规天然气探明储量的两倍多，世界主要产煤国都十分重视开发煤层气。

美国、英国、德国、俄罗斯等国煤层气的开发利用起步较早。

中国煤层气资源丰富，可采资源量约10万亿立方米，累计探明煤层气地质储量1023亿立方米，可采储量约470亿立方米。

全国95%的煤层气资源分布在晋陕内蒙古、新疆、冀豫皖和云贵川渝等四个含气区。

了解我国煤层气的基本储层特点，有助于对煤层气的开发利用。

关键词：煤层气储层特点开发对策煤层气俗称瓦斯，是指与煤炭共伴生、赋存于煤层及围岩中、以甲烷为主要成分的混合气体，是一种新型的清洁能源和优质的化工原料。

煤层气的化学组成有烃类气体，例如甲烷及其同系物、非烃类气体，例如二氧化碳、氮气、氢气、一氧化碳、硫化氢以及稀有气体。

其中，甲烷、二氧化碳、氮气是煤层气的主要化学成分，尤其是甲烷的含量最高。

煤层气的热值是普通煤的2-5倍，与天然气的热值相当，1立方米的纯煤层气的热值相当于1.13千克的汽油，1.21千克标准煤。

可以与天然气混输混用，而且燃烧后很清洁，几乎不产生任何的废气，是上好的工业、化工、发电、居民生活燃料。

煤层气也可用作民用燃料、工业燃料、发电燃料、汽车燃料和重要的化工原料。

用途很广泛。

没标准立方煤层气大约相当于9.5度电、3立方米水煤气、1升的柴油、接近0.8千克的液化石油气，1.2升的汽油。

中国煤层气资源丰富，居世界第三。

每年在采煤的同时排放的煤层气在130亿立方米以上，合理抽放的量应可达到35亿立方米左右，除去现已利用部分，每年仍有30亿立方米左右的剩余量，加上地面钻井开采的煤层气50亿立方米，可利用的总量达80亿立方米，约折合标煤1000万吨。

如用于发电，每年可发电近300亿千瓦时。

在国际能源局势趋紧的情况下，作为一种优质高效清洁能源，煤层气的大规模开发利用前景诱人。

煤层气的开发利用还具有一举多得的功效：提高瓦斯事故防范水平，具有安全效应；有效减排温室气体，产生良好的环保效应；作为一种高效、洁净能源，产生巨大的经济效益。

第二章煤储层及其基本物理性质煤储层是指在地层条件下储集煤层气的煤层。

煤储层具有双重孔隙介质、渗透性较低、孔隙比表面积较大、吸附能力极强、储气能力大等特点。

第一节主要内容：煤储层是由固态、气态、液态三相物质所构成。

固态物质：是煤基质液态物质：一般是煤层中的水（有时也含有液态烃类物质）气态物质：即煤层气一、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植煤②主要有低等生物形成的腐泥煤③介于前两者之间的腐植腐泥煤（自然界中以腐植煤为主，也是煤层气赋集的主要煤储层类型）2、显微煤岩组成显微煤岩组成包括显微组分和矿物质。

显微组分是在光学显微镜下能够识别的煤的基本有机成分，其鉴别标志包括：颜色，突起，反射力，光学各向异性，结构，形态等。

矿物质是煤及煤储层中含有数量不等的无机成分，主要为黏土类和硫化类矿物，其次为碳酸盐类、氧化硅类矿物以颗粒状。

团块状散布于煤中，常见显微条带状产出的黏土矿物。

3、煤的大分子结构煤中有机质大分子结构基本结构单元（BSU）的骨架结构由缩合芳香体系组成，其基本化学结构为芳香环。

煤中有机质大分子结构基本结构单元的缩聚过程主要起源于三种反应机制：芳构化作用、环缩合作用和拼叠作用。

芳构化作用是指：非芳香化合物经由脱氢生成芳香化合物的作用，可通过碳数不低于六个的链烃的闭环、五圆或六圆脂环和杂环的脱氢等方式实现，是煤中有机质生气的主要机理。

环缩合作用通过单个芳香环间联结、稠环芳香分子间或分子内联结、自由基分子间重新结合等方式得以实现，是中~高级无烟煤阶段芳香体系缩聚的主要机理。

拼叠作用是指基本结构单元之间相互联结而使煤中有机质化学结构短程有序化范围（有序畴）增大的作用，与自由基反应密切相关，是高级无烟煤阶段基本结构单元增大和秩理化程度增高的主要机理。

二、煤储层液态物质组成煤储层中液态物质包括裂隙、大孔隙中的自由水（油）及煤基质中的束缚水。

在煤化学中，将煤中水划分为三类，即外在水分、内在水分和化合水。

煤的地质特征及煤层气赋存规律分析煤是一种重要的化石能源，广泛应用于工业、农业和生活领域。

了解煤的地质特征以及煤层气的赋存规律对于煤炭资源的开发利用具有重要意义。

本文将从煤的成因、组成和特征入手，探讨煤层气的赋存规律。

煤的成因主要有植物残体的堆积和变质两个过程。

植物残体的堆积是煤形成的基础，而变质过程则使植物残体发生物理化学变化，形成煤的主要成分。

煤主要由有机质和无机质组成，其中有机质是煤的主要组成部分，占煤的大部分质量。

有机质的主要成分是碳、氢、氧、氮和硫等元素，其中碳含量最高，通常超过50%。

无机质则主要由矿物质组成，如粘土矿物、石英等。

煤的地质特征主要包括煤的种类、煤的颜色和煤的结构。

根据煤的形成过程和煤的成分特点，可以将煤分为无烟煤、烟煤、褐煤和泥炭等不同种类。

无烟煤含碳高、灰分低，是高品质的煤种，适用于发电和冶金等行业。

烟煤含碳较高、灰分较高，适用于炼焦和化工等行业。

褐煤含碳较低、水分较高，常用于发电和供热。

泥炭是最原始的煤种，含水分较高，燃烧性能较差。

煤的颜色可以反映煤的热演化程度，一般可分为黑色、褐色和灰色等。

煤的结构则指的是煤的组织结构，可分为块煤、层状煤和纤维煤等。

煤层气是煤中储存的天然气，是煤的重要伴生矿产资源。

煤层气的赋存规律与煤的地质特征密切相关。

首先，煤层气的赋存与煤的类型有关。

煤层气主要赋存于无烟煤和烟煤中，这是因为无烟煤和烟煤的孔隙度较高，有利于气体的储存和运移。

其次，煤层气的赋存与煤的热演化程度有关。

随着煤的热演化程度的增加，煤中的孔隙度逐渐减小，煤层气的赋存量也会减少。

此外，煤层气的赋存与煤的构造特征和构造应力有关。

在构造复杂的地区，煤层气的赋存量较高；而在构造简单的地区，煤层气的赋存量较低。

最后，煤层气的赋存与地下水的存在有关。

地下水的存在会对煤层气的赋存和运移产生影响，一方面可以促进煤层气的释放，另一方面也可能导致煤层气的丧失。

综上所述，煤的地质特征及煤层气的赋存规律是煤炭资源开发利用的重要依据。

86一、储层物性参数分析基础物性是评价储层微观特征的基本参数，也是储层损害分析和钻完井、压裂等的重要内容。

实验严格按S Y /T-5336的行业规定测定氮气渗透率、酒精饱和法测定孔隙度。

实验结果如图1、2所示，岩心孔、渗物性较差，孔隙度平均值为9.90%，渗透率平均值为0.3211×10-3μm 2。

二、储层敏感性评价1.速敏评价实验储层速敏评价方法依据行业标准SY/T5358-2010执行。

由实验结果可知，实验煤样的速敏程度为中等偏强，1号岩心临界流速为0.8082m/d，2号岩心临界流速为0.3965m/d。

速敏的实质是流体的流速超过占优势的粘土矿物微结构的稳定场，导致粘土矿物及其它煤粉从颗粒表面和裂缝壁面脱落，微粒分散运移并在裂缝宽度狭窄处沉积，最终使煤层渗透率降低。

煤岩储层主要的速敏性矿物是蠕虫状的高岭石，这种粘土矿物在流速增大时很容易发生折断或剥离形成粘土微粒，分散、运移到岩石喉道或裂缝狭窄处发生堵塞，使储层渗透率降低，发生速敏损害。

2.应力敏感评价实验实验评价方法为：（1）选择有效应力实验点σi分别为2MPa、4MPa、6M P a 、8M P a 、10 M P a 、15M P a 和20MPa，依次按所选有效应力实验点数值缓慢增加围压；选择有效应力实验点晋中煤层气储层工程地质特征分析游佳春 成都理工大学能源学院【摘　要】晋中区块是沁水盆地最有利的地区，煤层气发育条件良好，为进一步完善晋中区块煤层储层工程地质特征参数，开展了一系列室内实验。

结果表明，晋中煤层气储层属低孔低渗致密储层，速敏程度为中偏强，呈强应力敏感特征，煤岩与去离子水、滑溜水破胶液和活性水的润湿接触角平均为93.73°、78.81°和47.19°。

【关键词】工程地质特征；储层物性；敏感性；润湿性图1 岩心渗透率分布直方图图2 岩心孔隙度分布直方图图3 1号岩心速敏实验曲线图4 2号岩心速敏实验曲线S S <0.300.30≤SS ≤0.700.70<SS ≤1.0>1.0敏感程度弱中等强极强图5 岩心应力敏感实验曲线σi分别为2MPa、4MPa、6MPa、8MPa、10 MPa、15MPa和20MPa，依次按所选有效应力实验点数值缓慢增加围压；（2）增压过程中,每一个压力点实验持续30min后，按规定间隔测量压力、流量、时间及温度，待流动状态趋于稳定后，记录检测数据，计算渗透率；（3）重复步骤1）-2），直到所有有效应力点做完；（4）缓慢减小围压，按1）中的所选取的压力间隔依次减小，卸压过程中，每一个压力点实验持续1h后，待每一压力点流量稳定后测定其渗透率；（5）利用公式（1），计算应力敏感系数Ss，评价应力敏感程度，标准见表1。

关于煤层气储层地质特征及勘探开发探讨发布时间：2022-08-11T01:26:22.652Z 来源：《城镇建设》2022年5卷6期作者：努尔夏提·艾比布拉[导读] 随着经济和工业的快速发展努尔夏提·艾比布拉新疆维吾尔自治区煤田地质局一五六煤田地质勘探队，新疆乌鲁木齐 830009摘要：随着经济和工业的快速发展，我国的煤层气储层由于早期成煤和板块结构挤压等因素，导致含量差，穿透率低，再加上深部热蚀、区域驱动蚀变和岩浆暴露的累积效应，使煤层的含气量增加。

通过勘探和开发实践，我们开发了一系列适合煤层气储层地质特征的技术，重点是丛式钻探技术、大规模水力压裂技术、智能排放控制技术、低成本陆上采集技术等。

然而，煤层气储层的开发仍然面临着生产能力低、油井性能低、稳定能力低和产业发展低的问题，主要是由于地质条件差与勘探开发技术不成熟，基于动态大数据数据库的分析和评估，有望为煤层气储层的勘探和开发铺平道路。

关键词：煤层气储层地质特征；勘探开发；发展趋势引言在社会经济快速发展的背景下，温室效应明显，而在经济水平提高的同时，个人自身也加强了环境保护的观念，加强了对绿色能源发展的研究。

目前，我国地理面积大，地域广阔，资源丰富。

总的来说，世界上的煤炭和天然气储量非常大，特别是在中国西北和华北地区。

本文重点介绍了煤层气储层地质特征，并详细介绍了煤层气储层勘探和开发的主要领域。

[1]1 煤层气储层地质特征简述在20世纪80年代中期和90年代中期天然气出现后，经过20年的漫长发展期，既有成功也有失败，这些失败的主要因素是所使用的勘探技术不够合理，油井较浅，大多数油井与气藏的具体深度完全不匹配，这影响了天然气的具体数量，油井产量下降，天然气勘探效果呈下降趋势。

当煤炭形成时，往往受到各种因素的影响，其中最明显的是火山岩活动的影响，它加剧了二次演化的速度，饱和度高，气体含量高。

同时，当地的热能对煤气有相当大的影响，与之接触的岩石形成高热区，热量不能有效释放，环境被封闭，它被吸收到煤层颗粒中，然后扩散到岩石储层中，那里的煤的存在减少，饱和度低。