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重奖征集煤层气开采与常规油气开采的异同 [复制链接]

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离线huzikong
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只看该作者 20楼 发表于: 2009-07-31 | 石油求职招聘就上: 阿果石油英才网
1 地质成因
煤层气藏属于流体圈闭气藏,可分为水压圈闭和气压圈闭气藏。水压圈闭分布在单斜和向斜部位,位于水动力保存的区带。气体吸附于煤基质中,充填与孔隙和微裂缝中,造成水体压力封闭。与常规气藏不同的是,气压圈闭气藏比较少见。它一
般分布于承压区和近泻水区,储层压力一般大于界解吸压力,裂缝中有游离气相。
2 岩石成分及组成
煤层气与常规天然气具有不同岩石成分。常规天然气的岩石成分是矿物质,而煤是由有机残渣经过化学蚀变和热蚀变所形成的富碳物质,煤层气作为煤的一种副产物,主要是通过生物降解作用和热解作用形成的。煤层气的主要成分是甲烷,还含有少量重烃、CO2、N2和He等,其热值比常规天然气的要低。
3 储层特征
对于常规储层,仅仅是天然气的储集层。而煤不仅是煤层气的源岩,也是煤层气的储集层。这一特性主要表现在4个方面。
(1)孔隙系统。煤的孔隙结构分为基质孔隙和裂隙孔隙,是一种双重孔隙系统。其特征为:煤基质被天然裂隙网分成许多方块(基质块体)。基质是主要的储气空间,裂隙是主要的渗流通道。裂隙孔隙要包括独特的割理系统和其它天然裂隙,后者与割理系统相比,受局部构造等因素控制,重要性小得多。煤层割理主要是由煤化作用过程中的煤物质结构、构造等的变化而产生的裂隙。根据在层面上的形态和特征,可以将割理分为面割理与端割理。面割理一般呈板状延伸,连续性好,形成煤层中的主要割理。端割理只发育于两条面割理之间,一般连续性差,缝壁不规则,形成煤层中的次要割理。两组割理与层理面正交或陡角相交,从而把煤体分割成一个个长斜方形的基质块体
(2)孔隙度。与一般岩石孔隙结构不同的是,煤层的孔隙大都是煤层本身整体结构的一部分,在煤层的微孔中常填充不同的物质,这些物质的组成和体积常随着煤阶的改变而变化。同时与常规储层相比,煤层裂隙的孔隙度很低,除低煤阶的煤外,一般仅为1%~5%;基质孔隙度也仅为2%。同时煤岩孔隙体积压缩率一般比砂岩大1~2数量级,使得煤岩孔隙度随压力的变化比砂岩更明显。随上覆地
层压力增加,煤层的孔隙度急剧减小。
(3)渗透率。煤层的基质孔隙渗透率极低,因此煤层渗透率主要指煤层割理渗透率。其原始渗透率一般小于10×10-3μm2,煤层渗透率伴随埋藏深度的增加而降低。煤储层的渗透性具有强烈的非均质性,因为煤层中渗透率在很大程度上受裂隙控制,
在裂隙发育且延伸较长的方向,煤往往具有较高的渗透率,这一方向的渗透率要比垂直方向高出几倍甚至一个数量级。由于面割理的连通性、密度等大于端割理,因而其渗透率也大于端割理。通常面割理方向渗透率是其它方向的3~10倍,与端割理渗透率之比可以高达17/1。
(4)相对渗透率。煤层流体的相对渗透率一般由历史拟合的方法求取。由于煤层大部分孔隙空间是半径小于0.02μm的孔隙,比常规砂岩具有更高的毛细管压力。煤层的毛细管压力使煤层具有高束缚水饱和度,同时也使水的相对渗透率急剧下降。
由于水的饱和度总是保持在较高的水平,所以其相对渗透率也处于较低的水平。即使煤层的绝对渗透较高,其性质也只是和致密储层相当。
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储集与开采机理上的差异
1 赋存特征
煤层气藏与常规气藏最大的差异就是煤层中甲烷不是以简单的游离状态储集于煤岩的孔隙中。煤层气以三种状态赋存于煤层中:游离状态、吸附状态和溶解状态。在一定压力与温度下,这三种状态的气体处于同一的动态平衡体系之中。其中90%以上均是以吸附状态保存在基质的孔隙表面上,少量的煤层气是以游离状态存于煤岩的割理、裂缝和孔隙中,还有部分煤层气是以溶解状态储存于煤层水中。
天然气在煤层中的储集依赖于吸附作用,而不依赖于是否有油气储集的圈闭存在,这与常规砂岩中天然气的储集有着本质区别。煤层的吸附可用等温吸附曲线来表示。
煤层甲烷由于分子力的作用而吸附于煤体的孔隙表面,形成煤层甲烷薄膜。由于煤的内表面积非常大,一般为10%~40% m3/g,而且甲烷分子可以以大分子层紧密地排列,因此煤层可以容纳大量的甲烷,比同一体积的常规气藏储层的储气量高2~3倍。
2 流动机理
煤化作用在煤层裂缝系统中所产生的水提供了煤层初始储层压力,因此在开采初期一般要进行“脱水”处理。水的采出使煤层压力降低。当煤层压力降低到一定程度时,煤中被吸附的气体开始从微孔

3 开采过程
大多数煤层气藏初始含水量很高,储层压力为水压力,气体吸附在煤的内表面上。因此,煤层气的开采首先需要经过排水,使地层压力下降。当地层压力下降到临界解吸压力以下时,气体开始解吸并在裂缝中流动,这时,气产量上升,一般经过三至五年的时达到最高值,在达到最高产量稳产一段时间后,产量平稳下降,这时的产量曲线与常规气藏的产量曲线相似。煤层气井的生产时间可以持续10年到20年,最多可达30年。但对于常规砂岩气井而言,煤层气井的产气量一般比较低。
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dongxinluck 财富 +25 参与讨论 2009-07-31
离线万里层云
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只看该作者 21楼 发表于: 2009-08-02 | 石油求职招聘就上: 阿果石油英才网
本人从事天然气计量和集输,对煤层气开发刚刚学习了解一点
煤层气开发是目前我国发展比较快,前景比较好的行业,解决了煤田开发有害的瓦斯气体,解决了瓦斯气体对环境的污染,变废为宝生产出清洁燃料天然气。向往中!
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只看该作者 22楼 发表于: 2009-08-07 | 石油求职招聘就上: 阿果石油英才网
从钻井方面说:
煤层气钻井,地层疏松,易发生井壁坍塌,井漏等事故。
煤层气一般埋藏较浅,如果钻遇高压层,极易发生井喷,井喷失控的恶性事故。地层浅,溢流很快就会转为井涌、井喷,留给施工人员的处理时间极短,必须加强井控管理。
完井,
宜采用筛管完井,可有效防止井眼坍塌,增加井的使用寿命。
生产过程中,容易产生出砂,水淹等情况。

能够想到的就是这些了。
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听说阿果资源网不错,看看吧,http://www.agpr.net/bbs/?u=343422
离线forone
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只看该作者 23楼 发表于: 2009-08-08 | 石油求职招聘就上: 阿果石油英才网
我来说两句:
1、煤层气极大的有别于常规油气,煤层气排采是排水,降压,使煤层压力得到降低,从而解吸;产出机理分几个过程,通常都会有2个产期高峰,这于相对渗透率和机质收缩有关,主要是渗透率的几个因素。
2、煤层气的钻井主要围绕怎样降低煤层污染为主线,包括固井,低密度,清水等。
3、水平#可以增大控制面积,在我国一些地区取得了成功。
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dongxinluck 财富 +15 版块管理 2009-11-30
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只看该作者 24楼 发表于: 2009-08-10 | 石油求职招聘就上: 阿果石油英才网
煤层气和油层气的基本化学成分较为相似,楼上说的都很具体我来学习下
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我喜欢地质,地下的东西在我脑中浮现
离线huzikong
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只看该作者 25楼 发表于: 2009-08-11 | 石油求职招聘就上: 阿果石油英才网
1 煤层气所针对的流体
煤层气地层在初始打开时,由于地层压力一般高于临界解吸压力,常常不存在游离气(在美国的部分煤层气层中也有存在游离气的情况)。此时为了测试储层的渗透率,经常采用注入/压降试井方法。煤储层中裂隙等较大孔隙中的储层流体是水。
煤储层压力表现为煤层水压力,被测井常常是水井,并按水井试井方法进行地层参数分析,而普通的试井分析的对象是油或气。
煤层气注入/压降试井方法是一种单井压力瞬变测试,测试时以恒定排量将水注入井中一段时间后关井。注入和关井阶段都用井下压力计记录井底力,这两个阶段的压力数据可独立用于分析求得渗透率。注入压降测试方法在煤层气勘探中应用相当广泛。
注入压降试井主要有以下优点:
(1)流体的注入提高了地层压力,保证了在测试过程中为单相流,它适用于负压、正常压力和超压等各种情况的煤层气井;
(2)不需要井下机械泵送设备,简化了操作步骤,降低了成本;
(3)可以用标准试井分析方法来分析,结果比可靠;
(4)探测半径较大,时间相对较短。
注入压降试井对于低渗透率煤层很难进行,因为要保持非常低的注入排量,因此在采用注入压降方法时,必须预防以下两点:
(1)地层伤害。其原因之一,是由于注入的流体可能与地层的化学环境不相容,发生反应;之二,是由于有可能注入了会堵塞储层孔隙的微粒,此把取自被测试层位的地层水回注到测试井中是最理想的,至少应当采用与地层和气藏流体相容的
淡水。
(2)压开地层。如果注入过程中排量控制不好,使井底压力超过了测试层的破裂压力,就可能会压开地层,产生裂缝,这种裂缝的产生被认为是自然渗透率或井筒伤害的假象,使测试结果不可靠。因此在注入压降过程中一定要保证井底压力低于地层破裂压力。
2 煤岩两重孔隙的结构,但试井时并不表现油气层中的双孔介质流动特征从地质结构上看,煤层确实包含有煤基质和割理系统两种不同的介质。甲烷气和水赋存在煤基质和割理中。从煤层结构看,它也是一种“两重孔隙”结构,但试井时并不表现油气层中的双孔介质流动特征,显然它与Barenblatt于1960年定义“双重介质”有着本质的差别,因此流动机理也截
然不同。
煤层甲烷气,除少量游离气外,基本上是以吸附态赋存于煤基质中,水则只存在于割理中。随着割理中水的采出,储层压力降低,甲烷气从煤基质中解吸出来,解吸过程符合Fick扩散定律,继而在割理中流动,符合达西定律。与此不同的是,普双重介质天然气层,天然气是以压缩状态同时存在于基质孔隙和裂缝中的。天然气的流动,不论从基质到裂缝,或是在裂缝中的流动,都符合达西定
律,因而形成“双重流动”。双重的存储和双重的流动,构成普通裂缝性天然气层的双重介质流动特征。而煤层气层虽然有双重的结构,却不具备双重的渗流条件,因而也就不具备双重介质的渗流特征。某些现场测试资料虽被牵强地解释为双重介质,但就目前见到的这样资料,经分析核实后发现,实际是特定的测试方法所形成的变井储影响。
煤层气渗流又与开采过程分不开。煤层从被打开排水开始,到采气结束,在流动上大致分为三个阶段,即单相水裂缝流动段,井附近局部解吸时的过渡流动段,全面解吸时的气水两相流动段。以上阶段,基本上延续数年以至长达数十年,而煤层气试井过程涵盖的时间就只有几天,或者是在排水阶段,或者是在部分解吸阶段,或者是在全面解吸阶段。一次试井的过程,不会同时出现在开采中的不同阶段。与此不同的是,普通天然气层开采过程中出现的裂缝流动段,从基质向裂缝的过渡流动段统流动段,在一次完整的试井中会同时存在。并且不但在开井压降过程中同时存在,在关井恢复过程中也会同时存在。早期测试时存在,过一段时间再测试时还会重复出现。这是与煤层气试井截然不同的,这也是煤层渗流与普通裂缝性天然气层渗流过程的一个重大差别。
2·3 煤层气开采不同阶段具有不同的试井对象和分析方法
2·3·1 勘探时期的煤层气试井主要是寻找高产区在煤层气井打开初期,煤层裂缝中充满了水,水并不能进入煤基质,煤基质中的甲烷气在未进行降压解吸以前也不参与裂缝中的流动,因此试井是针对“单相水的裂缝均质流”。从中国国内大量的注入/压降试井资料看,确实证实了这一点。从这一时期的试井研究,可以发现并确认煤层

气开采区内的高导流裂缝区,这也就是高产区的主要特征,因此是煤层气区勘探井和开发评价井的主要研究内容。这一时期的试井测试和分析,也是煤层气试井的主要时段。
2·3·2 煤层气井开采期的试井是两相流试井
在煤层气井抽水降压后,煤层开始有甲烷气解吸进入裂缝,煤层中的流体为气、水混合物,此时裂缝中的水仍然不能进入煤基质;而从煤基质中解吸出来的气进入裂缝后,也很少有可能再返回到煤层基质中,因此关井测压力恢复时,实质上被测对
象是均质地层的两相流。作为两相流试井,至今仍是试井理论范畴的研究课题,并无成熟的方法。而且在低压开采状态下
的煤层气层,既无特别的必要也较少有可能再开展大规模的试井测试研究。
2·3·3 煤层气井试井动态模型
根据煤层气开采的不同阶段和现场实际需要步把煤层气试井划分为7种典型模型:(1)单相水裂缝(割理)均质流模型。当煤层
气井刚刚打开进行注入/压降试井时,适用于这种模型。
(2)单相水线性流或双线性流模型。当煤层在早期经过大型压裂改造后完井,进行注入/压降试
井时,适用于这种模型。
(3)气水两相裂缝(割理)均质流模型。当煤层中原生大量游离气时,适用于此种模型。
(4)有源的气、水两相流模型。当煤层气地层在全区范围内压降,形成解吸开采时,适用于此种模型。
(5)有源的单相气试井模型。在甲烷气体解吸条件下,煤层内含水饱和度很低,或者煤层内含水饱和度稳定分布,接近束缚水状态时,适用于这种模型。
(6)复合地层模型。当井附近局部地区压降较大形成甲烷气解吸区时,在近井地带为解吸区,远井地带为单相水区,适用于这种模型。
(7)气水两相的线性流或双线性流模型。当甲烷气已在地层中解吸、或早期存在大量游离气时,对于压裂井,适用于这种模型。
2·4 煤层的物理特性决定测试分析的差异
这种取决于煤层物理特性测试分析的差异主要表现在以下几个方面

(1)描述煤层气渗流过程的微分方程与常规的天然气所依据的微分方程不同。甲烷气解吸使储层压缩系数中包含了解吸压缩系数,从而使其数量值
提高了1~2个数量级;
(2)煤层一般都具有很低的渗透率,开采时都具有很低的储层压力;
(3)常常应用一些很简单的测试方法,例如水罐测试、段塞测试等。


结论:
本文介绍了煤层气井试井分析中与常规油气井的差别。主要包括:
(1)煤层气试井按水井试井方法进行地层参数分析;
(2)煤层气“双重”的结构决定了它的渗流与普通天然气的双孔介质渗流不同;
(3)煤层气特殊的渗流机理又决定了它的三个开采阶段;
(4)每一个开采阶段又有不同的试井模型和不同的试井分析方法。
综上所述,我国煤层气的勘探开发处于起步阶段,对煤层气渗流机理和煤层气试井的研究,也还刚刚起步,因此有待通过大量的实验研究和现场实践不断完善,从而逐步建立有中国特色的煤层气工业发展道路。
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只看该作者 26楼 发表于: 2009-08-12 | 石油求职招聘就上: 阿果石油英才网
煤层气与常规天然气具有不同岩石成分。
常规天然气的岩石成分是矿物质,而煤是由有机残渣经过化学蚀变和热蚀变所形成的富碳物质,煤层气作为煤的一种副产物,主要是通过生物降解作用和热解作用形成的。煤层气的主要成分是甲烷,还含有量重烃、CO2、N2和He等,其热值比常规天然气的要低。
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只看该作者 27楼 发表于: 2009-08-12 | 石油求职招聘就上: 阿果石油英才网
赋存特征
煤层气藏与常规气藏最大的差异就是煤层中甲烷不是以简单的游离状态储集于煤岩的孔隙中。煤层气以三种状态赋存于煤层中:游离状态、吸附状态和溶解状态。在一定压力与温度下,这三种状态的气体处于同一的动态平衡体系之中。其中90%以上均是以吸附状态保存在基质的孔隙表面上,少量的煤层气是以游离状态存于煤岩的割理、裂缝和孔隙中,还有部分煤层气是以溶解状态储存于煤层水中。
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只看该作者 28楼 发表于: 2009-08-12 | 石油求职招聘就上: 阿果石油英才网
天然气在煤层中的储集依赖于吸附作用,而不依赖于是否有油气储集的圈闭存在,这与常规砂岩中天然气的储集有着本质区别。煤层的吸附可用等温吸附曲线来表示。
煤层甲烷由于分子力的作用而吸附于煤体的孔隙表面,形成煤层甲烷薄膜。由于煤的内表面积非常大,一般为10%~40% m3/g,而且甲烷分子可以以大分子层紧密地排列,因此煤层可以容纳大量的甲烷,比同一体积的常规气藏储层的储气量高2~3倍。
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只看该作者 29楼 发表于: 2009-08-12 | 石油求职招聘就上: 阿果石油英才网
  煤层甲烷与常规天然气的产出不同,煤层甲烷的产出受渗透率和扩散(或解吸作用)的控制,而在某一特定时间内渗透率和扩散都是限制性因素。开始产气量受渗透率制约,当到一定时间之后,即当浓度梯度降低到使解吸速率小于裂缝流动能力时,扩散便成为制约因素,需提高扩散的作用。
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