煤層氣藏與頁巖氣藏

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1、試采技術(shù)2009年9月WELLTESTINGANDPR0DUCTIONTECHN0L0GY煤層氣藏與頁巖氣藏王湘玉(中石化華東分公司采油廠地質(zhì)所)摘要該文介紹了煤層氣藏和頁巖氣藏的儲層機理及其鉆井、完井和開采方法；儲量的計算方法；商業(yè)價值的評估；美國主要煤層氣藏和頁巖氣藏的地理位置、產(chǎn)量和開采特點；煤層氣藏和頁巖氣藏開發(fā)的技術(shù)支持以及在美國以外國家的發(fā)現(xiàn)現(xiàn)狀。煤層氣藏和頁巖氣藏的開發(fā)在美國已進行了二十多年，美國的經(jīng)驗會對其他國家的煤層氣開發(fā)起到很好的借鑒作用。關(guān)鍵詞煤層氣藏頁巖氣藏儲層機理完井與開采在美

2、國，煤層氣藏與頁巖氣藏的天然氣年及地球化學(xué)(熱成因氣體)過程，這種有機物轉(zhuǎn)產(chǎn)量接近2．7Tscf，占總天然氣產(chǎn)量的15％。其化生成甲烷。甲烷氣通過多種機制存儲，包中約1．7Tscf產(chǎn)自至少二十個不同盆地的40000括微孑L中的游離氣體和有機物內(nèi)表面上的吸多口煤層氣井，余下的1．0Tscf-~自五個主要盆附氣體。幾乎所有的煤層氣都被認為是吸附地的40000多口頁巖氣井。當煤層氣鉆井步伐氣體，而頁巖氣是吸附氣體與游離氣體的混開始放慢時，頁巖氣繼續(xù)成為美國最熱門的氣合物。藏之一，鉆井規(guī)模在迅速擴大，尤其在美國

3、中煤層氣藏有個稱為割理的正交裂縫系。南部(巴涅特頁巖及其等價物)，Appalachian它定向垂直于巖石的層理，是流體流動的主盆地與許多RockyMountain盆地。要通道。氣體從基質(zhì)擴散，進入割理，流向在美國以外，40多個國家已經(jīng)調(diào)研了煤層井筒。在頁巖氣藏中，有時是通過混夾在頁氣的潛力，澳大利亞，加拿大，中國和印度已巖中的更具滲透性的砂或淤泥層，通過天然有了商業(yè)開發(fā)方案。目前在美國以外還沒有商裂縫或頁巖基質(zhì)本身而產(chǎn)生氣體。有些情況業(yè)的頁巖氣開發(fā)方案，但在繼續(xù)鑒別新的頁巖下，天然裂縫被礦物充填而愈合，

4、必須通過氣藏并仍在不斷增加現(xiàn)有氣藏的頁巖氣產(chǎn)量。水力壓裂改造來施力打開。也有可能是頁巖考慮到在世界范圍內(nèi)，煤層氣資源估計超過和煤混夾在單一儲層里，產(chǎn)生來自兩種巖性9,000Tscf,頁巖氣資源估計超過16000Tscf，很的氣體。顯然，未來存在著巨大的增長潛力。煤層氣藏中，控制氣體地質(zhì)儲量的關(guān)鍵參數(shù)有煤層厚度、煤的成分、含氣量和氣體1儲層基理組分。煤的成分是指煤中有機成分的量和類型，它對可吸附氣體的量有重要影響。煤層煤是沉積巖，含有大于50％(wt)的有機的含氣量差別很大(從<1~1]>25m。／t)，

5、它是煤物質(zhì)，而頁巖的有機物質(zhì)小于50％(wt)。在的成分、熱成熟度、埋藏與隆升的歷史外加埋藏期間，通過細菌(生物成因氣體)過程運移的熱氣體或生物氣體的函數(shù)。氣體組分作者簡介：王湘玉，女，1957年出生，工程師，從事英文翻譯工作。地址：(225300)江蘇省泰州市。2009年9月王湘玉：煤層氣藏與頁巖氣藏·27·通常是大于90％的甲烷，少量的液態(tài)烴、二氧的滲透率通常比煤層氣藏低得多，其值一般在化碳和(或)氮氣。毫微至微達西的范圍。以如此低的滲透率要獲煤層氣藏的氣體產(chǎn)能主要受滲透率及氣得商業(yè)產(chǎn)氣量，常常要打

6、開長的完井層段(使飽和狀態(tài)控制。產(chǎn)區(qū)的滲透率一般范圍為幾滲透率一厚度值kh最大)并需要水力壓裂改造至幾十毫達西，雖然也有過超過一達西的滲來配合。透率。當氣體從煤脫附時，絕對滲透率隨時煤層氣藏及頁巖氣藏都是連續(xù)氣藏，間而增大，造成基質(zhì)收縮，割理加寬，盡管其氣藏體系具有的含氣地層都不是密度分層由于地層壓力遞減而加大了凈應(yīng)力，這仍可的，都沒有氣水界面并都占有很大的地理區(qū)能會被割理縫隙的縮小所抵銷。域。這些氣藏的難題不是找氣，而是找到那氣體飽和的煤會立刻產(chǎn)生氣體，而不飽些商業(yè)產(chǎn)氣的區(qū)域。解決該難題可能是很困和煤

7、要到儲層壓力降到煤的飽和壓力之下才難的，因為縱向和區(qū)域上的變化不定以及為會產(chǎn)生氣體。這可能需要數(shù)年的排水。了表征儲層特性需要獲得足夠多的巖心、測頁巖氣藏資源量和產(chǎn)能的控制與煤井、地震和試井資料。層氣藏相似。但是，頁巖氣藏一般更厚表1是評價這些儲層所需的關(guān)鍵資料的匯(30～30Oft)，吸附氣含量更低(

8、積。這些總和是給定煤層的層內(nèi)氣體含量。巖石評估熱解評估樣本中石油生成的潛力及有機物的熱成熟度。確定已轉(zhuǎn)化成碳氫化合物的有機物的份額及可通過完全熱轉(zhuǎn)換生成的碳氫化合物的總量?？傆袡C碳確定巖石中碳的總量，包括游離烴中碳的量。氣體組分確定吸附氣中的甲烷、二氧化碳、氮氣和乙烷的百分比，被用來確定氣體純度并建立復(fù)合脫附等溫線。巖心描述從視覺上看煤的亮度、帶狀、割理間距、礦物成分、煤厚及其它因素。給出對煤層的成分、滲透率及非均質(zhì)性的看法。吸附等溫線描述