考虑基质水的欠饱和煤层气藏物质平衡方程

欠饱和煤层气藏中存在基质水,该类气藏开发过程中的自调节效应会影响基质水的含量,进而影响利用物质平衡方程预测出的地质储量。在分析自调节效应对孔隙度及基质水影响的前提下,推导出考虑基质水情况下的煤层气藏物质平衡方程。通过实例分析得出：考虑基质水时,对预测的吸附气地质储量影响较小,但预测的游离气地质储量明显小于不考虑基质水时的地质储量;随着煤体基质最大收缩系数的增大,预测得到的吸附气和游离气地质储量均呈递减趋势,其中游离气地质储量的递减更为明显。     

低煤阶煤层气藏物质平衡方程建立及应用

针对低煤阶煤储层孔隙结构特征和储集机理,考虑煤基质较大孔隙中游离气、水的影响,建立了一个新的欠饱和低煤阶煤层气藏物质平衡方程。结合低煤阶煤层气藏的地质和生产动态资料,利用该物质平衡方程即可确定其地质储量。通过实例应用验证了新方程的准确性和适用性。与不考虑煤基质较大孔隙中游离气、水影响的陈元千方法相比,新方程计算的低煤阶煤层气藏地质储量值与实际值之间的误差更小,因此煤基质较大孔隙中存在的大量游离气和水在实际应用中不可忽略。新方程为低煤阶煤层气藏的动态储量评价分析提供了一种更加有效的方法。     

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煤层气独特的地质特征决定了其储量计算方法有别于常规天然气。介绍了煤层气储量计算方法的建立过程，即将物质平衡法和容积法结合起来，通过两组方程的迭代，在计算机上自动完成。与常规天然气储量计算不同的是，煤层气储量计算中应充分考虑吸附气与游离气的综合贡献，同时物质平衡方程中应包括解吸、扩散和渗流三种机制。应用该方法，计算了山西某煤层气田的资源量和储量。对于勘探程度高、资料可靠的区块计算精度高，且可计算出经济可采储量；反之，则计算出的资源量精度低，且无法计算储量。     

考虑水溶气的页岩气藏物质平衡方程及储量计算方法

页岩储层在成藏过程中具有含水的可能性,常规的物质平衡方程未考虑水溶气的影响。为此,基于页岩气藏地下储集空间体积平衡原理,将页岩储层划分为基质与裂缝2个系统,利用气体溶解度方程求解了甲烷在水中的溶解度,从而建立了考虑水溶气的页岩气藏物质平衡方程,并通过线性化处理,给出了页岩气藏储量计算的方法。实例计算表明,所建立的物质平衡方程直线相关系数更高,计算的储量结果高于未考虑水溶气时计算的储量,当页岩气藏产水时不能忽视水溶气对页岩储量的影响。     

考虑吸附相密度的页岩气物质平衡方程

以质量守恒为基础,建立了考虑地层吸附相密度的封闭性页岩气藏物质平衡方程,解决了吸附相在地下所占据的体积问题,以及采出天然气中吸附气和自由气的比例问题。实例计算结果表明,常规封闭气藏物质平衡方程由于没有考虑吸附气存在,计算所得储量偏小。王德龙物质平衡方程由于没有考虑吸附气解析后是要和自由气一起采出的,计算所得储量略微偏大。考虑吸附相密度的页岩气物质平衡方程将解吸气和自由气以整体形式考虑,计算所得储量更接近实际情况,拟合度也更高,随着吸附相密度的增加,气体总储量以及吸附气储量逐渐减少,自由气储量逐渐增加。     

新吸附气藏物质平衡方程推导及储量计算

在非常规吸附气藏开采过程中,随着地层压力的不断下降,吸附气解吸使吸附层体积变小,游离气 空间增大。目前国内外均未考虑建立吸附层体积变化的物质平衡方程及研究吸附层体积变化、吸附层密 度对估算吸附气藏储量的影响。本次研究首次考虑吸附层体积的变化,建立了新的物质平衡方程。通过 实例分析验证了该方程的适用性和可靠性,同时认识到吸附层体积变化及吸附层密度对计算天然气储量 有较大的影响。     

改进的异常高压有水气藏物质平衡方程

异常高压气藏高温高压条件下,气-液界面相理论验证了在气藏气相中始终饱含有大量水蒸气。若在计算异常高压有水气藏地质储量过程中忽略水侵和气相水蒸气的存在,将产生较大误差。在广义异常高压气藏物质平衡原理的基础上,考虑气藏外部水体水侵及气藏气相中水蒸气含量,推导了异常高压有水气藏物质平衡方程,并给出了计算气藏地质储量的方法。实例证明,利用仅考虑气藏外部水侵方法或仅考虑气相水蒸气含量方法和容积法计算的异常高压有水气藏地质储量均偏大,其误差分别为2.38%、2.93%、3.62%。考虑气藏外部水侵及气相中水蒸气含量的异常高压有水气藏物质平衡方程能够较准确地计算气藏地质储量。     

基于修正容积法计算页岩气井改造区原始天然气地质储量

采用容积法计算页岩气井原始天然气地质储量(OGIP)需要分别考虑吸附气含量、游离气含量、溶解气含量及有效页岩体积等4个方面的因素。为了提高页岩气单井OGIP的计算准确度和可信度,修正了计算吸附气含量、游离气含量的校正公式;分析溶解气取舍的条件,得出了地层水中和页岩油中溶解气含量的计算公式;并在页岩气井有效页岩体积计算方法比对的基础上,应用修正后的公式对四川盆地某页岩气井的地质储量进行了计算和评价。结果表明:(1)页岩气井有效页岩体积采用改造储层体积(SRV)能够在很大程度上提高单井储量计算的可信度;(2)计算吸附气含量时,应基于温度、压力、总有机碳含量对兰格缪尔吸附能力及压力进行校正;(3)计算游离气含量时,真实孔隙体积等于绝对孔隙体积减去油、水、吸附相体积;(4)溶解气含量的取舍应视地质储量级别而定,若其级别低,溶解气含量可以忽略,反之则应考虑溶解气含量。结论认为:(1)修正后的吸附气含量、游离气含量校正公式更加合理;(2)分层计算气体含量、采用SRV作为有效页岩体积,使得最终计算的单井OGIP可信度显著提高;(3)与动态储量对比,单井OGIP能预判该井是否出现生产问题,并据此指导气井日常工作制度调整。     

不同吸附模型对煤层气藏地质储量评价的影响

与常规的天然气藏相比，煤层气藏开采具有其特殊性，它的赋存介质和赋存方式都与常规天然气不同，主要以吸附方式赋存于煤层基质中，所以常规的物质平衡方程已不再适用煤层气藏地质储量的计算，采用Langmuir等温吸附模型和三参数BET模型对煤层气的吸附量与压力之间的关系进行了拟合并且加以比较，可以看出，最常用的Langmuir等温吸附模型因为只有两个参数控制，所以拟合程度相对较差；而三参数BET模型的拟合度很好。同时在原有的物质平衡原理的基础上，结合煤层气特殊的物理性质，综合考虑到各个方面的影响因素。推导出了煤层气藏的物质平衡方程，并利用该物质平衡方程确定煤层气藏的地质储量，结合实例进行分析。     

超深油藏物质平衡方程修正及应用

压缩系数是影响油藏物质平衡方程准确性的关键参数,其大小与地层压力密切相关,超深油藏地饱压差、油藏压降较大,但传统超深油藏物质平衡方程忽略压缩系数随地层压力的变化。为完善超深油藏物质平衡方程,考虑岩石孔隙体积压缩系数、地层水压缩系数、地层原油压缩系数、地层原油的两相体积压缩系数以及气体压缩系数随地层压力的变化,修正不同驱动方式(弹性驱、水压驱动、气顶驱、溶解气驱、综合驱动)传统超深油藏物质平衡方程。研究结果表明:传统油藏物质平衡方程未考虑压缩系数随地层压力的变化、未采用微分或积分法求解,不适合超深油藏;传统油藏物质平衡方程均是近似方程。若忽略压缩系数随地层压力的变化且做进一步近似处理,修正后超深油藏物质平衡方程可转化成传统油藏物质平衡方程,证实超深油藏物质平衡方程的修正过程及最终表达式可靠。利用修正后超深油藏物质平衡方程计算得到塔里木盆地超深油藏G-02井动态地质储量为188.65×10⁴t,而传统油藏物质平衡方程计算结果偏大,相对误差为19.19%;随油藏压降增加,修正后超深弹性驱油藏物质平衡方程计算动态地质储量逐渐减小。     

煤层气的开采机理研究

煤层气为自生自储型非常规天然气资源。为了更好地开发煤层气,需要深入研究煤层气的开采机理。煤层气赋存于煤岩层的割理和基质孔隙中,以吸附状态为主,且与地层水共存。煤层气从孔隙壁面上解吸下来之后,才能被开采。开采地层水导致地层压力下降,进而导致煤层气解吸成为自由气,解吸后的煤层气沿割理渗流至井底后被采出地面。煤层气的开采过程包括脱气、解吸和渗流3个阶段。扩散不是煤层气的开采机理。     

煤层气井单井动态控制储量计算方法

煤层气单井生产规律与常规气井差异很大,利用常规分析方法很难计算出煤层气井的动态控制储量。本文在煤层气的储集特征以及"解吸-扩散-渗流"规律基础上,利用物质平衡原理、气体状态方程、朗格缪尔解吸规律,建立了煤层气井物质平衡计算数学表达式,绘制了不同压力下解吸气与游离气的比例变化规律曲线,分析了煤层气气藏物质平衡图版与常规气藏物质平衡图版的区别。运用本文建立的方法对沁水盆地潘庄区块煤层气井进行了储量评价,结果表明煤层气井物质平衡储量计算方法准确可靠,对煤层气井的排采分析具有一定的指导意义。     

煤层气其实是吸附气

煤层气开发正迅速发展,但学术界对煤层气的赋存状态问题仍存有争议。针对此问题,主要从煤层气的赋存机理和开采机理进行了研究。结果表明：①泥岩烃源岩的有机质含量低,吸附的甲烷数量少,基本上不具有开采价值;煤岩的有机质含量高,有机质吸附的甲烷数量多,具有开采价值。②煤岩的有机质极性弱,易于吸附极性弱的甲烷分子,而极性较强的矿物质则倾向于吸附水分子。③煤岩由基质岩块和裂缝组成,是裂缝性泥岩,由煤岩基质生成的甲烷自由气都运移到裂缝并散失掉了,只有吸附气保存了下来。④煤层气需要排水降压,使地层水脱气、吸附气解吸并形成自由气后运移至裂缝中才能被开采出来。⑤煤层气开采存在临界产气压力,并且在开采过程中不存在扩散现象。     

延川南煤层气田基本特征与成藏关键因素

以延川南煤层气田山西组2号煤层为例,分析了该气田的基本特征。该气田具有构造简单,厚度稳定,低孔、低渗,低压力梯度,生烃潜力大,含气量高,演化程度高等特点。通过研究区断层与含气量、地层水、地层压力梯度的关系,局部构造与割理发育、煤层气产量的关系,以及对煤层气甲烷碳同位素特征的分析,认为:(1)断层对煤层气的富集作用明显,断裂带煤层含气量明显变低;(2)中部断裂带控制了煤层的压力梯度和地层水的分布;(3)煤层气具有混合气(自源和运移来的热成因气)的特征,有一定构造幅度的正向构造,有助于煤层气的富集。     

六盘水地区煤层气地质特征及富集高产控制因素

六盘水是我国南方重要的煤层气富集区,处于黔西、滇东、川南晚二叠世上扬子聚煤盆地的富煤中心地带。煤与煤层气聚集于各式向斜之中。在对六盘水煤层气地质特征研究的基础上,揭示了六盘水煤层气富集高产控制因素:六盘水聚煤层气的各式向斜或盆地煤层分布广、厚度大;煤岩镜质组含量高;处于区域岩浆热变质区、煤层割理发育,构造裂缝适中,因而含气量高,可解吸率高,有利于煤层气富集高产;盖层条件优良;处于承压水区;煤层压力大。六盘水的盘县盆地、格目底向斜、郎岱向斜、六枝向斜、补郎向斜、青山向斜北西翼具备了形成煤层气富集高产区带的有利地质条件。六盘水各式向斜中煤层气资源量为75009130亿m³.     

考虑水溶气的凝析气藏物质平衡方程

水溶性天然气是一种重要的非常规天然气资源,分布广泛。与气藏连通良好的大水体中的水溶气对气藏具有潜在影响,并可能成为气藏的补给气源,但常规物质平衡方法通常未考虑水溶气的影响。为此,基于质量守恒原理,建立了考虑水溶气的凝析气藏物质平衡方程,并基于相平衡原理,利用改进的PR状态方程计算了多组分天然气在地层水中的溶解度。将物质平衡计算结果与带水体的岩心实验结果进行了对比,并进一步讨论了水溶气对气藏的影响。研究结果表明,新建立的考虑水溶气的凝析气藏物质平衡方程具有可靠性,水溶气对气藏的总储量和生产动态均有影响,影响的大小与地层温度、压力、水体大小以及水溶气与凝析气之间的组成差异有关。该研究成果对于提高带水体凝析气藏的开发水平具有重要参考价值。     

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煤层气是一种压力封闭型气藏，其生产特征不同于常规天然气。美国多年煤层气井开采证实，煤层气井的生产分为三个阶段：早期阶段、过渡阶段和晚期阶段。文章结合我国煤层气井生产实践，指出国内大多数煤层气井的生产还处于早期阶段，并进一步将早期阶段详细分为压裂效应期和正常生产期；同时对影响生产特征的因素进行了分析，指出了增产措施—压裂造成了早期阶段的压裂效应，较大的裂缝长度和较高的渗透率有利于提高采收率，高地层压力有利于排水降压，但渗透率过高会造成煤层大量产水。     

煤岩气层损害机理与评价方法

目前国内外煤岩气层损害评价尚缺少统一的评价标准与指标。基于煤岩气层特点,分析了煤岩气层损害类型与机理,归纳了国内外分别从煤岩气层解吸性能、扩散性能和渗流性能进行评价的单一环节损害评价方法,分析各评价方法的优缺点及其适用条件。应力敏感、固相侵入与堵塞、聚合物吸附滞留、碱敏、煤粉运移堵塞是煤岩气层主要损害类型;煤岩气层损害既影响煤层排水,也影响煤层气产出,而煤层排水能力也影响煤层气产出;煤层气单一传质过程储层损害评价不全面,亟待建立单一传质过程结合多尺度传质过程的煤岩储层损害评价方法,但渗透能力评价仍然是关键,同时要考虑具有吸附气条件下水相渗流能力的损害评价。      

煤层气地质学基本问题的探讨

煤层气是一种由煤生成,以CH₄为主的非常规气。它与常规气藏不同,主要以吸附状态储集在煤岩过程中形成的三维储集网络内,其储集量远大于储存在孔隙、裂隙中的游离气和溶解气量。正是这一特点决定了煤层气的运移、扩散微弱,易于大面积成藏。在地质历史演化过程中,后期构造相对稳定、水动力系统完好、煤层处于封闭状态是形成良好煤层气藏的必要条件。成煤期具有全球意义,我国与全球有极为相似的分期特征,出现在阿尔卑斯和华力西两个构造期。我国5个构造区分属以陆块为代表的稳定区和以陆缘为代表的活动区,其中塔里木华北区和华南区为稳定区,几个成煤期都利于煤层气盆地的成生与保存。