煤层气的储存特征 煤层气的特征

一般说来，煤层气以3种状态存在于煤层之中：①吸附在煤孔隙的内表面上；②以游离态分布于煤的孔隙中，其中大部分存在于各类裂隙之中；③溶解于煤层内的地下水中。在煤化作用过程中生成的气体，首先满足吸附，然后是溶解和游离析出，在一定的温度和压力条件下，这3种状态的气体处于统一的动态平衡体系中。

上述这3种状态主要是针对甲烷而言，煤中的各种重烃组分是处于气态还是液态，这取决于煤储层的温度和气体压力。在当前开采深度和气体压力范围内，乙烷是气态，其他重烃呈液态。另外，除上述3种状态外，煤层中的气体还有可能以气体水合物晶体的形式存在，其条件是低温高压，如温度在0℃时，形成甲烷(CH₄)水合物所需的压力为2.65MPa；温度在10℃时，则所需压力为7.87MPa，而在这样的条件只有在深海或永久冻土地带才能出现，在我国煤田内一般是不存在的。由于煤层气成分中乙烷以上的重烃含量很小，所以煤层中烃类物质的相态绝大部分为气态。

(1)吸附气

煤层区别于常规天然气储层的主要特征是，大部分气体以吸附的方式储存于煤层中。经测算，吸附状态的气占煤中气体总量的80%～95%，具体比例取决于煤的变质程度、埋藏深度等因素(张新民等，1991)。在我国，中、高变质程度的烟煤和无烟煤中实测煤层气含量(干燥无灰基)为10～30cm³/g，最高可达36cm³/g，甚至更高；据测算，煤层的储气能力是同体积常规砂岩储气能力的2～3倍。

煤中吸附气含量，可以用直接法，通过煤样解吸试验得到；也可用以用间接法，通过Langmuir方程计算求得。

(2)游离气

在气饱和的情况下，煤的孔隙和裂隙中充满着处于游离状态的气体。这部分气服从一般气体状态方程，由于甲烷分子的自由热运动，因而显现出气体压力。游离气的含量取决于煤的孔隙(裂隙)体积、温度、气体压力和甲烷的压缩系数。

煤中游离气的含量不大。据前苏联科学院艾鲁尼等人的资料，中等变质程度的煤，在埋深300～1200m的范围内，其游离气仅占总含气量的50%～12%。

(3)水溶气

水对甲烷有一定的溶解能力。根据煤炭科学研究总院西安分院在20世纪80年代后期进行的系统甲烷水溶试验的结果(表5.9)。与其他气体相比，甲烷在水中的溶解度是较小的。例如，在0℃和常压下，甲烷在水中的溶解度为0.055L/L，而相同条件下乙烷在水中的溶解度为0.098L/L，二氧化碳为1.713L/L，硫化氢为2.67L/L。可以看出，甲烷在水中的溶解度仅为二氧化碳的1/30。尽管如此，当溶解度低的甲烷溶于大量的地下水中，就会有巨大的气体从气藏中运移出去，引起甲烷的散失。在自然界，煤层常常为含水层，当储层压力低到足以使气体能够从煤中解吸出来时，甲烷会因地下水的运动而从煤层中运移出去。

表5.9 不同温度、压力和不同矿化度下，水对甲烷的溶解度表

15018797773：煤层气富集成藏条件
容俊答：因此,聚煤环境与煤层气藏地质特征关系密切。我国的成煤环境主要有滨海台地、海湾泻湖、三角洲、河流、冲积扇及扇三角洲前缘等环境。其中,海湾泻湖和三角洲环境有利于形成厚度大,分布范围广,灰分含量较低,镜质组含量较高的煤层,为煤层气富集的最有利聚煤环境。其次为河流及滨浅湖环境,这两类环境中形成的煤层镜质...

15018797773：中国不同煤阶煤的煤层气成藏特征对比
容俊答：我国西北地区低煤阶煤的煤层气资源丰富,资源量占全国资源总量的50%。高低煤阶煤的气体成因、物性特征、水文地质条件、含气性和成藏过程与低煤阶煤和国外高煤阶煤明显不同,高低煤阶煤的成藏差异性非常明显,二者在匹配的条件下有可能形成煤层气高产富集区,形成煤层气勘探的有利地区。 关键词 煤层气 高煤阶 低...

15018797773：煤层气藏(田)成藏的基本条件
容俊答：在含煤盆地中，作为煤岩层既是生气层，又是储气层，其生、储层的顶、底板也可以作为封盖层。但是，由于不同的沉积史、构造史所造就的不同类型煤层气盆地或同一煤层气盆地由于不同的地史演化条件，生储盖层的组合是千差万别的。由于煤层气是以甲烷（CH4）为主要成分，同时又以吸附状态为主储存在煤...

15018797773：储集层的储气性能
容俊答：煤层既是生气层,又是储集层,煤层储气的形式与一般的气层不同,是以有机吸附为主,吸附量的大小与煤的孔隙裂隙发育程度以及温度、压力等物理化学环境条件有关。 7.2.1 煤层的孔隙性 煤层之所以能够储存瓦斯,是因为煤层中存在大量的孔隙空间,它构成瓦斯吸附和游离的场所。因此,煤层的孔隙特征(包括大小、数量和类型)...

15018797773：恩洪矿区煤储层特征、含气特征及勘探开发建议
容俊答：摘要:通过对恩洪矿区地质背景、煤储层特征、煤层气赋存特征及控气地质因素的研究,发现该区500～1000m深度煤层煤体结构、孔隙类型、顶底板岩性等条件均有助于煤层气的吸附和保存,但同时也存在渗透率低、储层压力低、煤层非均质性强烈等不利因素。主要煤层平均含气量均大于8m3/t,含气量受埋深和构造控制最为明显...

15018797773：煤层气成藏条件、开采特征及开发适用技术分析
容俊答：总结了煤层气开采特征: 指出了煤层气井开采中的阻碍、畅通、欠饱和三个开采阶段,并认为欠饱和阶段可划分为多个阶梯状递减阶段; 由构造部位和层内非均质性的差异形成自给型、外输型和输入型三类开采特征。根据地质条件分析了二维地震 AVO、定向羽状水平井、超短半径水力喷射、U 型井、V 型井钻井技术的适用性及国内...

15018797773：煤层气赋存状态和产出机理
容俊答：地质条件下,煤层气储存在煤层中的状态有吸附态、游离态和溶解态,除此之外还有少数学者提出的类液态相(Collins,1991)。吸附态煤层气主要是以吸附的形式赋存在煤孔隙表面上,游离态煤层气则是分布在煤孔隙及裂隙内,溶解态煤层气是在溶解作用下赋存在煤层水中。煤化作用过程中生成的甲烷气体,首先满足吸附,然后是溶解和...

15018797773：煤层气藏形成条件
容俊答：因此,煤层气富集成藏的基本地质条件受很多因素控制。下面从西北地区煤层气形成的地质背景出发,探讨西北地区煤层气藏形成条件。 1.煤层发育与煤层气形成 煤层气资源的丰富程度与煤系地层的分布、煤层厚度、煤层稳定性及煤层结构关系密切。一定厚度的煤层是煤层气藏形成的基础;煤层厚度越大且稳定性越好就越有利于煤层气...

15018797773：煤层埋藏类型的控气特征
容俊答：前述成果揭示，研究区晚古生代煤层的埋藏模式表现为三种基本类型。其中，“V”型埋藏模式存在于阳城—翼城、霍州、汾西等地区，“W”型模式分布于沁源—沁县和安泽地区，“反N”类型是临汾盆地煤层埋藏的典型特征。煤层埋藏类型对煤层气保存条件的影响通过两个方面得以实现。第一，对煤层古埋深的控制，特别...

15018797773：煤层气赋存
容俊答：通常可用Langmuir等温吸附方程来描述煤层气的吸附特征（Langmuir，1916）：非常规油气地质学 式中：VL为Langmuir体积，单位为m3/t，反映煤体的最大吸附能力；pL为Langmuir压力，单位为MPa，在此压力下吸附量达最大吸附能力的50%；p 为煤储层压力，单位为MPa。从吸附模型看，压力对吸附量的影响是积极的，...