煤层气实验四煤储层的解吸特征

实验四 煤层气的解吸特征

一、实验目的

掌握解吸法测试煤层气含量的方法；掌握损失气（逸散气）的推算方法；掌握吸附时间的计算方法。

二、实验内容

1、逸散气量（损失气量）的推算

逸散气量（损失气量）与取心至样品密封解吸罐中所需时间有关，取心、装罐所需时间越短，则计算的逸散气量（损失气量）越准确。当逸散气量（损失气量）不超过总含气量的20%时，直接法所测的含气量比较准确。

解吸气和逸散气（损失气量）是煤层气的可采部分，因此准确测定逸散气（损失气量）至关重要。美国矿业局采用的直接法计算逸散气的理论依据是：煤体内的空隙是球形的，且孔径的分布是单峰的，气体在孔隙中的扩散是等温的且服从菲克第一定律，所有孔隙中气体的初始浓度相同，球体的边界处浓度为零。则解吸最初几个小时释放出的气体与解吸时间的平方根成正比，总的解吸量可由下式表示：

01t t a V V ++=总

式中：总V —总解吸量，ml ；1V —逸散气量，ml ；a —系数；t —解吸罐解吸

时间，min ；0t —逸散时间，min 。令0t t T +=，则上式写为：

aT V V +=1总

其中实测解吸气量aT V =2。由此在解吸气量与时间的平方根的图中（一般取前10个点），反向延长到计时起点，即可估算出逸散气量（图4-1）。

图4-1 逸散气量的估算

直接法的计时起点与钻井液类型有关，对于气相或雾相取心，假设取心筒穿

透煤层即开始解吸，损失时间（逸散时间）为取心时间、起钻时间和样品到达地面后密封在解吸罐中之前时间的总和。对于清水取心，假设当岩心提到距井口一半时开始解吸，这种情况下，损失时间为起钻时间的一半加上地面装罐之前的时间。

2、吸附时间的计算

吸附时间通常由煤样的自然解吸实验（美国的直接法）来确定。 1）计算累计达到总解吸气量的63.2%时所对应的气体体积

V 63.2%=总解吸气量（STP ）×63.2% 2）计算累计达到总解吸气量的63.2%时所对应的时间

在煤样的自然解吸实验中找到该样品累计达到总解吸气量的63.2%时所在的时间区间t 1和t 2，其所对应的累计解吸量为V t1和V t2，则：

121%2.63121)(t t t V V V V t t t --?

-+=τ

三、实验报告

根据煤样的自然解吸实验（美国的直接法，表4-1，煤层段为清水钻进）推算损失气（逸散气）含量和计算吸附时间。

1、逸散气量（损失气量）的推算

推算其逸散气含量为524.87ml

2、吸附时间的计算

t1=11664min，t2=13063min

V t1=10622.7ml，V t2=11035.74ml 得τ=12003.19min

=8.33d

表4-1 煤层气含量自然解吸实验原始记录表

煤层气井号：FZ-001 地点：枣园罐号： 1 样号：3-1 采样深度（m）：513.61~514.01 煤层编号： 3 储层温度：23oC 钻遇煤层时间：16 ：04 提钻开始时间：16 ：37 提至井口时间：16 ：45 装罐结束时间：16 ：50 损失时间（min）：9 测试开始时间：16 ：50 现场气压（KPa）：92.24 现场温度（oC）：24 日期：1999.6.7

续上表煤层气井号：FZ-001 地点：枣园罐号： 1 样号：3-1

续上表煤层气井号：FZ-001 地点：枣园罐号： 1 样号：3-1

不同煤阶煤层气吸附、解吸特征差异对比

第２８卷第３期天然气工业 为进一步定量描述高、低煤阶煤层气藏吸附特征差异，应用ＦＹ一Ⅱ型煤层气成藏模拟系统，开展煤吸附特征定量物理模拟实验。 选择一定质量完全解吸的褐煤（Ｒ。＝０．４１％～Ｏ．４６％）和无烟煤（Ｒ。＝２．４４％～３．８２％）样品，样品分别采自准噶尔南缘昌吉地区昌试１井侏罗系西山窑组下段（Ｊ：ｚ１）及沁水盆地南部郑庄区块晋试１０井山西组，置于ＦＹ一Ⅱ型煤层气成藏模拟系统的样品仓中，系统保持３８℃恒温，先用氦气将系统的空气排出，充入９９．６％的甲烷气体，加压至６ＭＰａ。系统压力降至稳定值时，煤岩样品达到吸附平衡。 图１煤阶与煤的吸附能力的关系图 （Ｒｏ＜０．８％的资料由桑树勋提供） 实验表明，褐煤达到吸附平衡的时间短，无烟煤达到吸附平衡的时间长（图２）。吸附速率呈现出各自的特点，褐煤吸附速率绝对值较小，迅速达到吸附最大速率，并在一较长时段内维持较高吸附速率，吸附饱和后吸附速率降至零；无烟煤吸附速率绝对值大，随实验时间而增加，一般在６０～１００ｈ达到峰值，然后逐渐降低；两者的吸附速率均存在一个极大值且无烟煤吸附速率极大值较低，煤阶明显增高；但实验前期，褐煤吸附速率高于无烟煤吸附速率（图３）。 ２ 、一 星 营 掘 ＊ 莲 餐 Ｒ（％） 图２Ｒ。值与吸附平衡时间的关系图 图３高、低煤阶煤吸附甲烷速率差异图 （褐煤Ｒ。一Ｏ．４２％，无烟煤Ｒ。一３．６８％） 笔者认为，这是因为在初始状态下，两者均处于吸附“饥饿’’状态，褐煤以大孑Ｌ为主，孔隙度大，吸附甲烷速率更快；达到一定吸附饱和度后，高煤阶煤体现出绝对吸附能力强的优势，其吸附速率超出褐煤。 二、解吸特征 采自北票煤层气藏及沁水盆地郑庄区块山西组的罐装煤样解吸结果表明：低煤阶煤心解吸时间较短，通常４０～６０ｈ解吸量超过总解吸体积的６８％（图４），相对解吸速率快；高煤阶煤心解吸时间长，解吸６８％的解吸气体体积的时间往往需要１００～１２０ｈ，相对解吸速率低；低煤阶煤心阶段解吸百分率变化大，高煤阶煤心阶段解吸百分率变化平缓，初始阶段解吸百分率大（图５）。 图４高、低煤阶煤层气解吸量达６８％的解吸时间差异图 图５高、低煤阶煤层气阶段解吸百分率对比图 注：阶段解吸百分率＝特定时间间隔内解吸量／总解吸量 由于高煤阶煤层气含气量高，平均解吸速率大。因此，相对解吸速率更能体现高、低煤阶煤储层物性的差异。 消除含气量的差异，对高、低煤阶煤层气的相对解吸速率进行模拟测试。分别选择尺。一Ｏ．５８％、质量为９３５ｇ、长度１２．１ｃｍ的Ｉ煤心及Ｒ。＝２．７８％、质量为９４０ｇ、长度１１．８ｃｍ的ＩＩ煤心。 将Ｉ煤心置于ＦＹ一Ⅱ煤层气藏模拟系统，注入９９．６％的甲烷气体，初始压力４ＭＰａ，２４０ｈ平衡后，平流泵注入蒸馏水，维持压力４ＭＰａ左右，计算含气量为３．７３ｍ３／ｔ。 同样，放置Ⅱ煤心的ＦＹ一Ⅱ煤层气藏模拟系统初始压力１．４ＭＰａ，３６０ｈ平衡后，维持压力１．４ＭＰａ左右，计算含气量为４．１ｍ３／ｔ。 降低系统压力至Ｏ，煤层气开始解吸，用排水法 ?３】 ?

煤对多元气体的吸附与解吸

煤对多元气体的吸附与解吸 唐书恒1,韩德馨2 (11中国地质大学,北京　100083;21中国矿业大学(北京校区),北京100083) 摘　要:论述了用纯甲烷气体的等温吸附资料进行煤层气开发潜力的评价可能会产生错误的结论,利用多元气体的吸附-解吸资料,可以正确评价煤层气的开发潜力,预测产出气体的成分变化,为煤层气开发的经济评价提供依据。 关键词:多元气体;吸附-解吸;煤层气开发;经济评价 中图分类号:71213 文献标识码:B 文章编号:0253-2336(2002)01-0058-03 Adsorption and desorption of multi element gas by coal T ANG Shu2heng1,H AN De2xin2 (11China University o f G eosciences,Beijing　100083,China;21China University o f Mining and Technology,Beijing　100083,China) 1问题的提出 中国煤田地质总局在进行全国煤层气资源评价时[1],根据煤层气参数井取得的实测含气量、储层压力、纯甲烷气体等温吸附曲线等资料,计算了部分煤层的含气饱和度和临界解吸压力。并且发现,有些矿区的煤储层实测饱和度与临界解吸压力很低,临储比很小,导致气井采收率较低。根据这些参数进行评价这些矿区都没有经济开发意义,但煤层气试验井的排采资料表明,气井的实际临界解吸压力要高于根据等温吸附曲线所计算的值。如铁法DT-3井,液面降到85m处时就开始产气,上煤组深度为532m,实际临界解吸压力4147MPa,要比计算的临界解吸压力高得多。寿阳HG-6井和屯留T L-003井也有类似情况。作者认为,造成上述情况的主要原因是,所采用的等温吸附曲线,都是用纯甲烷气体测定的,而没有考虑煤层气中存在的其他气体成分。 本研究对晋城目标区施工的甲、乙2口煤层气勘探试验井的含气量测定资料和煤层气成分数据进行了分析。针对这2口煤层气井的3号和15号煤层,采集了34个煤芯样进行了含气量测定。同时,在进行煤芯样的解吸期间,对每个煤芯样品各采集3个气体成分样,取样时间分别设为现场解吸的第1天、第3天和第5天,共采集102个气成分样,经气相色谱分析,获得了甲、乙2口井3号和15号煤层的煤层气组成。仅从这2口井来看,晋城地区的煤层气成分中甲烷含量93132%～97109%,氮气含量2175%～6141%,二氧化碳和重烃含量极少。经过对这2口井3号和15号煤层的煤层气组成进行分析发现,由于取样时间的不同,解吸出的煤层气组分发生规律性的变化,随着解吸时间的延长,煤层气中的甲烷组分逐渐增加,而氮组分逐渐减少。 所有上述现象,都与煤层气的成分联系在一起,都发生在煤层气的吸附-解吸过程中。因此认为,通过多元气体的吸附-解吸试验,可以帮助分析上述现象发生的原因和机理,促进煤层气的开发。 2煤对多元气体吸附-解吸试验研究现状 211从煤矿安全角度研究气体混合物的吸附前苏联的马凯耶夫煤炭安全研究所和东方煤炭安全研究所,曾研究了顿巴斯和库兹巴斯煤对烃混合气的吸附[2],并研究了二元混合物(CH4-N2, CH4-C O2,CH4-H2)在干燥煤样中的吸附行为。切尔尼岑[2]也曾作过类似的试验,在用天然煤进行二元混合气体的吸附试验时发现,研究混合气体是相当困难的,因为在吸附过程中,游离相的成分发生变化,得出的被吸附组分数量间的关系,与原始混合气体中的组分不同。 艾鲁尼[2]通过分析认为,在研究煤对二元混合气体的吸附时,除了测量混合气体的平衡压力以外,还必须确定游离相的化学组成,以便以后计算 85

煤层气解吸滞后特征分析

第37卷第11期煤炭学报 Vol．37No．112012年 11月JOUＲNAL OF CHINA COAL SOCIETY Nov． 2012 文章编号：0253－9993（2012）11－1885－05 煤层气解吸滞后特征分析 马东民，马薇，蔺亚兵 （西安科技大学地质与环境学院，陕西西安710054） 摘 要：通过对不同变质程度的煤进行不同温度点的等温和吸附/解吸的实验，综合分析认为，煤层 气在降压解吸过程中，随着压力的降低和煤阶提高，解吸滞后特征显著，温度增大解吸滞后现象不显著。不同变质程度煤的分子构成和孔隙结构导致了煤的物性差异，这是煤层气降压解吸滞后与升温解吸滞后差异的主要原因。实践中，在煤层气井排采后期，用升温解吸技术促进残余气解吸是提高煤层气采出率的重要途径。 关键词：煤层气;解吸滞后;降压解吸;升温解吸中图分类号：P618.11 文献标志码：A 收稿日期：2011－11－16责任编辑：韩晋平 基金项目：国家科技重大专项“煤层气田产气能力影响因素分析”资助项目（2008ZX05034－003）；陕西省教育厅科学研究计划自然科学专项 资助项目（2010JK684） 作者简介：马东民（1967—），男，陕西合阳人，教授，博士后。Tel ：029－83858063， E －mail ：mdm6757@https://www.sodocs.net/doc/63722213.html, Desorption hysteresis characteristics of CBM MA Dong-min ，MA Wei ，LIN Ya-bing （College of Geology and Environment ，Xi ’an University of Science and Technology ，Xi ’an 710054，China ） Abstract ：The CBM desorption hysteresis characteristics were analyzed based on adsorption-desorption experiments of different metamorphic sequence coal under variable-temperature and isothermal condition．Comprehensive analysis shows that the desorption hysteresis characteristics are notable for improving coal ranks and reducing pressure ，desorp-tion hysteresis characteristics are not significant under increasing temperature．Differences of molecules and pore struc-ture between high and low-rank coals lead to the difference of their properties which is the primary cause of desorption hysteresis difference．In practice ，promoting desorption of residual coal-bed methane under deficient pressure is a re-search direction to improve CBM recovery． Key words ：CBM （coalbed methane ）；desorption hysteresis ；depressurization desorption ；warming-up desorption 近年来对煤层气吸附理论研究较多，但对解吸机 制的研究相对欠缺［1］ 。业界认为煤层气解吸完全是吸附的逆过程，但是经过大量的排采资料和实验表明，吸附过程和解吸过程不同步，解吸滞后于吸附。张遂安等 ［2－4］ 通过不同单组分气体（CH 4，CO 2，N 2）和不同配比的多组分气体等温吸附/解吸实验，提出煤 层气吸附过程与解吸过程相对可逆性和解吸滞后特 征。马东民等［5］ 通过不同温度点、 CH 4在不同变质程度煤基质界面吸附/解吸实验，发现解吸皆滞后于吸 附， 即相同压力点解吸过程含气量大于吸附过程含气量。田永东等［6］ 研究发现，单储层煤层气井临界解吸压力低于“采用吸附等温线和含气饱和度推算的 临界解吸压力”。实际排采中，煤层气的解吸遵从解 吸曲线，并非吸附曲线；以往利用等温吸附线推算的临界解吸压力相对较高，平均高出0.5 1.0MPa ，煤层气井实际开始产气时间要比预期晚，产气井底压力要求更低，井壁降更大。 煤层气储层解吸率决定采出率。自然条件下可解吸出来的气量越大，煤层气可采性越好，采出率越大 ［7－8］ 。对煤层气解吸滞后特征进行深入研究，确定 气井临界解吸压力、产气时间、煤层气采出率、气井产能预测及煤层气产业投资有重要的指导意义。目前对解吸滞后特征和机理研究结果不明确。本文拟通过不同温度点甲烷在不同煤阶煤的等温吸附/解吸实

瓦斯排放钻孔有效排放半径的考察

5 瓦斯排放钻孔有效排放半径的考察 目前，煤巷掘进工作面防治煤与瓦斯突出措施有：大直径钻孔、超前钻孔、松动爆破、前探支架、水力冲孔等措施。其中以超前钻孔防突措施工艺最简单，对工人无特殊技术要求，工人易于接受，且无需专用设备，成本低。因此，这种防突措施在现场得到了广泛采用。十三矿严格执行“四位一体”防突措施，采用φ89 mm的超前排放钻孔，超前钻孔有效排放半径待确定。 5.1 现行测定瓦斯排放钻孔有效排放半径方法 目前，超前瓦斯排放钻孔有效排放半径的常用测定方法有：①瓦斯压力降低法；②钻孔瓦斯流量法；③钻屑量与钻屑瓦斯解吸指标法。 5.1.1 钻孔瓦斯压力降低法和流量法 钻孔瓦斯压力法和测量钻孔瓦斯涌出量法钻孔布置见图5-1。其测定步骤如下： （1）沿工作面软分层打3~5个相互平行的测量孔，孔径42 mm，孔长5~7 m，间距0. 3~0. 5 m； （2）对各测量孔进行封孔，封孔长度不得小于2 m； （3）钻孔密封后，立即测量钻孔瓦斯压力或瓦斯涌出量； （4）在距最近的测量孔边缘0. 5m处，打一平行于测量孔的排放瓦斯钻孔，观察排放钻孔到达测压或测涌出量位置后，煤体中瓦斯压力的变化，或各测量孔中的瓦斯涌出量变化，以确定排放钻孔的有效排放半径。 图5-1 压力降低法和流量法测定有效排放半径的钻孔布置图

由上述测定步骤知，钻孔瓦斯压力法和测量钻孔瓦斯涌出量法工程量大，工艺复杂繁琐，存在下列缺点： （1）在软分层中打3~5个孔径为42 mm的测量孔，在打钻过程中，软分层中的瓦斯就会得到一定的排放（测量孔也有排放作用），破坏了煤层原始条件。再在测量孔旁边0. 5 m处打排放孔，实际上是在测量孔排放瓦斯后，测定排放孔的有效排放半径，由此测出的结果与实际情况偏差较大。 （2）在软分层中封孔困难，采用胶囊封孔器封孔，因胶囊长度短，钻孔周围卸压圈的裂缝和裂隙会漏出一部分瓦斯，因而测出的瓦斯涌出量不准。测定瓦斯压力对封孔要求更高，在煤层中（特别是在软分层中）测定瓦斯压力非常困难。 （3）测定时所需设备和人员多，3~5个测量孔都需同时测量观察，整个测定过程时间较长，费工费时，测定费用高。 5.1.2 钻屑量与钻屑瓦斯解吸指标法 在没有执行过防突措施的有突出危险的采掘工作面，在软分层中先打一个预测孔，测量每米钻孔的钻屑量和钻屑瓦斯解吸特征K1值。钻孔长8~10m，孔径42mm。预测结束后，在此孔内扩孔，将其扩至待考察排放孔的直径。打完排放孔后，让其排放一段时间，一般为2h（根据钻孔有效排放时间为2h），使排放孔周围瓦斯得到排放。到达时间后，在该孔附近的软分层中打一个与排放孔成一定角度的测试孔，测量其每米钻孔的钻屑量与钻屑瓦斯解吸特征K1值。将同一深度的两个钻孔（预测孔与测试孔）测到的数据及两点之间的间距进行分析，得出有效排放半径。其钻孔布置图如图5-2。 图5-2 钻屑量与钻屑瓦斯解吸指标法的钻孔布置图 1-预测孔；2-测试孔；3-排放瓦斯孔

钻屑瓦斯解吸指标法2

钻屑瓦斯解吸指标的测定方法(二) 来源：作者：发布时间：2007-11-08 钻屑瓦斯解吸指标是煤与瓦斯突出预测或防突措施效果检验的一项重要指标。由于对测定该指标的设备、仪器、操作等内容缺乏统一的规定，现场应用时，因操作不够正确等原因，出现了预测失误，甚至造成了人员伤亡事故。因此，制定本标准，以使广大突出矿井正确使用钻屑瓦斯解吸指标，可避免或减少不必要的失误所造成的损失，对促进突出矿井的安全生产有十分重要的意义。中华人民共和国煤炭工业部1996—12—30批准 1997—11—01实施 6 现场测定 6．1 仪器、设备 瓦斯解吸仪，符合附录A的规定； 等容解吸时，煤样罐，煤样杯；变容变压解吸时，煤样杯； 分样筛，孔径1mm、3mm； 秒表； 乳胶管外径10mm，内径5mm，长30～50cm。 6．2 测量过程 6．2．1 钻孔布置 6．2．1．1 对煤层平巷、煤层上山、煤层下山、回采工作面进行煤与瓦斯突出预测或防突措施效果检验时，宜采用干式打眼方式，钻孔直径为42～89mm，孔深为8～10m，效果检验孔孔深应不大于措施孔孔深。钻孔布置应符合下列要求： a)煤层上山、煤层下山以及煤层倾角小于25°的煤层平巷掘进，至少应布置三个钻孔。布置预测钻孔时，一个钻孔布置在巷道中部并沿巷道轴线方向；另两个钻孔分别布置在巷道两帮，终孔点应位于巷道轮廓线1．5m 以外的范围。 b)煤层倾角大于或等于25°的煤层平巷掘进，至少应布置两个钻孔。布置预测钻孔时，一个钻孔布置在巷道中部并沿巷道轴线方向；另一个钻孔布置在巷道上部，终孔点位于巷道轮廓线1．5 m以外的范围。 c)回采工作面的预测钻孔按孔间距10～15m布置，钻孔平行工作面推进方向；在工作面两端离巷道煤壁3～10m处开始布置钻孔，在地质构造带应根据实际情况适当加密钻孔。 d)效果检验钻孔应布置在与措施孔等距离的位置，并在预测为有突出危险的钻孔附近布孔，对巷道还应兼顾到控制巷道中部和两帮。

煤层气测定方法(解吸法)

煤层气测定方法(解吸法) 四川省煤田地质工程勘察设计研究院 中华人民共和国煤炭工业部 煤层气测定方法（解吸法） 一、主题内容与适用范围 本标准规定了在煤田地质勘探阶段利用煤芯煤样采用解吸法测定煤层气的方法。 本标准适用于正常钻进的钻孔和井下煤芯中气体的测定。 本标准不适用于严重漏水钻孔、煤层气喷出钻孔和井下倾斜钻孔煤芯中气体的测定，也不适用于岩芯中气体的测定。 二、引用标准 GB 474 煤样的制备方法 三、煤样的采取和野外煤层气解吸速度的测定 （一）采取煤样前的准备工作 1、密封罐使用前应洗净、干燥。检查压垫和密封垫是否可用，必要时予以更换。检查密封罐的气密性，在300～400kPa下应没有漏气现象。严禁使用润滑油。 2、解吸仪使用前，应用吸气球提升量管内的水面至零点，关闭螺旋夹放置10min 后，量管内的水面应不下降。 （二）煤样的采取 1、使用煤芯采取器（简称煤芯管）提取煤芯，一次取芯长度应不小于0.4m。在钻具提升过程中，应向钻孔中灌注泥浆，保持充满状态，并应尽量连续进行。如果因故中途停机，孔深不大于200m时，停顿时间不得超过5min；孔深超过200m时，停顿时间不得超过10min。 2、煤芯提出孔口后，应尽快拆开煤芯管，把采取的煤样装进密封罐。煤芯在空气中的暴露时间不得超过10min。 3、取出煤芯后，对于柱状煤芯，应采取中间含矸少的完整部分；对于粉状和块状煤芯，应剔出矸石、泥皮和研磨烧焦部分。不得用水清洗煤样，保持自然状态将其装入密封罐内，装入时不得压实，煤样距罐口约10mm。 4、先将穿刺针头插入罐盖上部的压垫，拧紧罐盖的同时记录煤样装罐的时间。再将解吸仪排气管与穿刺针头连接，立即打开弹簧夹，同时记录开始解吸时间。从拧紧罐盖到打开弹簧夹的时间间隔不得超过2min. 5、采样时应将有关事项填入附录A表中。 （三）野外煤层气解吸速度的测定 1、密封罐1通过排气管与解吸仪相连接后，立即打开弹簧夹，随即有从煤样中泄出的气体进入量管，打开水槽的排水管，用排水集气法将气体收集在量管内。 75

煤与瓦斯突出事故预防及处理详细版

文件编号：GD/FS-6999 （操作规程范本系列） 煤与瓦斯突出事故预防及 处理详细版 The Daily Operation Mode, It Includes All The Implementation Items, And Acts To Regulate Individual Actions, Regulate Or Limit All Their Behaviors, And Finally Simplify Management Process. 编辑：_________________ 单位：_________________ 日期：_________________

煤与瓦斯突出事故预防及处理详细 版 提示语：本操作规程文件适合使用于日常的规则或运作模式中，包含所有的执行事项，并作用于规范个体行动，规范或限制其所有行为，最终实现简化管理过程，提高管理效率。，文档所展示内容即为所得，可在下载完成后直接进行编辑。 第一节矿井突出事故的预防 一、区域性预测 主要与科研单位进行合作，对煤层进行预测。 二、工作面预测 1、现场施工人员、瓦检员必须熟知突出预兆： （1）煤炮声、支架断裂发出的响声，岩煤开裂自行剥落、掉渣、底鼓与煤壁颤动，钻场变形，垮孔、顶钻、夹钻、钻机过负荷等。 （2）瓦斯涌出异常，忽大忽小，气温气味异常，打钻喷瓦斯，发现哨声、风声和蜂鸣声等。

2、钻屑量预测 （1）在掘进工作面打3个直径为42mm、孔深10m的钻孔。 （2）钻孔每隔2m测定一次钻屑解吸指标。根据每个钻孔钻屑解吸指标K1或△h2预测工作面的突出危险性。采用钻屑指标法预测工作面突出危险时各项指标的突出危险临界值，根据《防治煤与瓦斯突出细则》规定△h2为湿煤160Pa，干煤200Pa，K1值按如下表。实测K1值或△h2值等于或大于临界值时，该工作面预测为有突出危险性工作面。 △h2 K1 危险性 Pa mL/(g?min1/2) 干煤湿煤干煤湿煤 ≥200 ≥160 ≥0.5 ≥0.4 突出危险工作面 ＜200 ＜160 ＜0.5 ＜0.4 无突出危险工作面

油田储层物性变化

油田开发过程中储层性质变化的机理和进本规律 班级：石工10-9班姓名：林鑫学号：2010022116 对于大多数油田来说，随着开发的进行，注水量的增加，油田储层的性质也随着变化，大多数情况是储层物性变差，以下，主要从储层孔隙度、渗透率，储层岩性、原油性质和润湿性变化这几个角度进行分析。 1.孔隙度和渗透率变化 孔隙度在油田开发中不是一成不变的，在注入水的冲刷下，中高渗储层水洗后，孔道内的衬边粘土矿物多被冲刷掉，孔道增大，且连通性能变好，发生了增渗速敏，尤其是“大孔道”在注水开发中变得越来越大, 相应地储层( 尤其是高渗储层)的渗透率增高,从而加剧了注入水的“水窜”,影响油藏的开发效果。另一方面, 一些泥质含量较高的砂体,孔隙大小一般未发生变化, 甚至有缩小趋势。 在实际条件下，注水井与产出井之间由于地层的非均质性、流体的流动速度不同及岩性的差异，不同岩石中的微粒对注入速度增加的反应不同，有的反应甚微，则岩石对流动速度不敏感；有的岩石当流体流速增大时, 表现出渗透率明显下降。因此，地层的渗透率变化是受岩性、注入速度等条件限制的，可能增大也可能减小。这种孔隙度和渗透率的变化，导致了储层非均质性的加重，加大了储层开发的难度。 例如：胜坨油田二区沙二段3层为砂岩储层，泥质胶结为主，在注水开发过程中，随着注水倍数的增加，砂岩中的胶结物不断被冲刷带出，胶结物含量逐渐减少。开发初期颗粒表面及孔隙间充填较多的粘土矿物，到特高含水期，样品颗粒表面较干净，粒间的粘土矿物减少。从不同含水期相同能量带的毛管压力曲线对比也可看出，由开发初期到特高含水期, 毛管压力曲线的门限压力减小，说明最大孔喉半径增大，随着最大孔喉半径增大，流体的流动能力增强，渗透率有较大幅度提高。而沙二8层粒度细、孔喉细小、泥质含量高，随着油田注水开发，蒙脱石膨胀、高岭石被打碎等原因部分堵塞喉道，使得孔喉半径变得更小，导致了储层的渗透率降低。 储层岩性的变化 对于储层岩性的变化主要从粘土矿物和岩石骨架两个方面进行研究。 注入水对粘土矿物的作用主要有两种：水化作用和机械搬运与聚积作用。注水过程中储层内水敏性强的粘土矿物吸水膨胀，原来的矿物结构遭到破坏。因此，水驱后储层中孔道中心的粘土矿物被冲散、冲走，在微孔隙处富集。由于注入水总是沿着物性好、渗透性好的部位流动，这样就使原来粘土矿物少的部位水驱后粘土矿物变得更少，而原来物性差、分选差的部位粘土矿物含量变得更多，结果是粗孔道更加通畅，细孔道更容易被堵塞，从而使两者的差距加大。 注入水对岩石骨架的作用为溶蚀作用。虽然储层中矿物的溶解度很低，但是长期积累的效果对整个储层而言也不可忽视，溶蚀作用的结果是水淹层的孔隙结构发生变化、孔隙度增大。尤其是高渗透条带，注入介质所造成的冲刷、溶解现

煤储层渗透率影响因素

煤层气储层渗透率影响因素 摘要：煤层气作为一种新型能源，而且我国煤层气储量丰富，因此其开采利用可以很大程度上缓解我国常规天然气需求的压力。煤储层的渗透率是煤岩渗透流体能力大小的度量，它的大小直接制约着煤层气的勘探选区及煤层气的开采等问题。因此掌握煤储层渗透率的研究方法及影响因素，对于指导煤层气开采具有重要的指导意义。本文主要在前人的基础上，从裂隙系统、煤变质程度、应力及当前其他领域的技术对渗透率的研究的理论、认识及存在的问题等进行总结，对煤储层渗透率的预测有一定的理论指导意义。 Abstract: Our country is rich in the CBM which is a new resource. So the development of CBM can lighten our pressure for the requirement of conventional gas.The permeability of the coal reservoir is a measure of fluid’s osmosis permeability, restricting the exploration area and mining of CBM. Therefore, controlling the method of mining and the effect factoring has an important guiding significance for mining .This article is summarized from fracture system,the degree of coal metamorphism, stress for the theory, matters and so on of permeability’s study which is based on the achievement of others，having a great guiding significance for the permeabilityprediction.关键词：煤层气；渗透率；影响因素 1、引言 煤层气是指赋存在煤层中常常以甲烷为主要成分、以吸附在煤基质颗粒表面为主并部分游离于煤孔隙中或溶解在煤层水中的烃类气体[1]。美国是最早开发煤层气并取得成功的国家，其富产煤层气的煤级主要是气、肥、焦煤，即中级煤。我国煤盆地一般都具有复杂的热演化史和构造变形史，构造样式复杂多样，煤储层物性差异较大，孔渗性偏低，富产煤层气的煤级是几个高级煤、无烟煤和贫煤[2]。因此我们不能照搬美国的理论来指导我国煤层气的生产。近十几年来，我们在实践中不断认识到这种差异，并针对我国煤层气储层的特征进行了一系列的研究，在煤储层物性方面取得了丰硕的成果，已初步形成了一套研究的理论与方法。渗透性是制约煤层气勘探选区的最重要的参数之一，有效预测煤储层渗透性对我国煤层气的勘探开发具有重要意义[3]。笔者主要从煤储层裂隙系统、煤变质程度、有效应力等方面作以阐述。

煤层气产出过程

第五章煤层气产出过程 煤层气井的排采过程与常规天然气井显然不同，通常具有一个产气高峰期。这种差异，起源于煤层气主要以吸附状态赋存。 第一节主要内容： 在煤层气开采初期一般要进行“脱水”处理，即所谓的“排水降压”过程，目的是诱导煤层气的解吸、扩散、渗流作用由高势能方向往低势能方向连续进行。 一、煤层气流动机理 煤层气产出包括三个相互联系的过程，即解吸、扩散与渗流。 地下水的采出使煤层气压力降低。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隙表面分离，即解吸。解析气浓度在解吸面附近较高，在裂隙空间中较低。因此，煤层气会在浓度梯度的驱动下，通过孔隙—微裂隙系统向裂隙空间扩散。在煤层中，可能有三种扩散机理：以分子之间相互作用为主的体积扩散，以分子—表面相互作用为主的Knudsen扩散，基质表面的吸附气层表面扩散。 按照煤层中发生的物理过程，煤层气产出相继经历了三个阶段： 第一阶段，水的单相流。在此阶段，煤层裂隙空间被水所充满，为地下水单相流动阶段。 第二阶段，非饱和单相流。这一阶段，裂隙中为地下水的非饱和单相流阶段，虽然出现气—水两项阶段，单只有水相才能够连续流动。 第三阶段，气—水两相流。随着储层压力下降和水饱和度降低，水的相对渗透率不断下降，气的相对渗透率逐渐升高。最终，在煤层裂隙系统中形成了气—水两相达西流，煤层气连续产出。 上述三个阶段在时间和空间上都是一个连续的过程。随着排采时间的延长，第三阶段从井筒沿径向逐渐向周围的煤层中推进，形成一个足以使煤层气连续产出的降压漏斗。 二、煤层气开采过程 原始地层条件下，煤层及其围岩中地下水一般较多，储层压力大致等同于水

钻屑瓦斯解吸指标K1测定国家标准(最新)

钻屑解吸指标K1值及钻屑量 测定操作规范 （一）、测定原理 利用钻屑瓦斯解吸指标K1和钻屑量指标S max预测工作面突出危险性。在工作面用手持式气动钻机配8~10m的麻花钻杆向煤层打Φ42mm的钻孔，根据钻孔过程中每米排出钻屑量的多少以及排出钻屑的瓦斯解吸指标的大小预测工作面前方钻孔范围内的突出危险性。（二）、准备工作 ①、在测定前施工队组要提前准备好钻头为Ф42mm的手持式风动钻机一台、配套麻花钻杆10～12m，以及测量角度所用的罗盘、坡度规等器具。 ②、测定人员要提前将仪器充好电，保证测定时仪器电量充足。 ③、入井前要认真检查仪器是否正常（开启后可进入测定页面表明仪器可正常使用），然后将煤样瓶盖拧紧后将煤样瓶浸入水中，检查煤样瓶及连接胶管是否漏气，确保仪器及各部件能正常使用。 ④、测定前要通知相关掘进队组安排人员配合打钻作业。（三）、钻孔施工要求 1、所有预测（检验）钻孔都应布置在工作面最软分层煤中，并尽量保证预测（检验）钻孔始终在该软分层中钻进，一个钻孔位于掘进巷道断面中部，并平行于掘进方向，其他钻孔的终孔点应位于巷道断面两侧轮廓线外2～4m处，预测（检验）孔的深度为8～10m。 2、工作面布置有措施孔时，检验钻孔应位于距措施孔尽可能远的位置，用于检验措施效果。

（四）、操作方法 1、测定前要再次检查仪器显示是否正常，是否有漏气现象，否则应及时更换仪器。 2、对煤层平巷、煤层上山、煤层下山、回采工作面进行煤与瓦斯突出预测或防突措施效果检验时，各钻孔从孔深3m 段起，每隔1m 或2m 取一个煤样测定钻屑瓦斯解吸指标K1或△h2；要求各钻孔取样深度错开，也即：若第一个钻孔取样孔深为3m、4m、6m、8m、10m，第二个钻孔应为3m、5m、7m、9m、10m，第三个钻孔取样孔深同第一个钻孔。 3、向工作面前方煤层打钻孔时，用塑料桶或编织袋收集每钻进1m钻孔排出的钻屑，并用测力计测量其重量；钻进至指定位置时，用Ф1～3mm的筛子在孔口接煤粉，接煤粉的同时启动秒表计时；煤样筛分后迅速装入煤样瓶中，并用筛子刮平，使装入煤样体积和煤样瓶体积一致，然后拧紧罐盖，松开盖上阀门；当秒表计时时间到达预

低渗储层物性特征分析

148 1?储层物性特征1.1?储层岩石学特征 储层岩石学特征的研究，是对储层的后续特征研究的一个基础，它包括对储集层岩石的组分、分选、磨圆、粒度、填隙物成分等一系列与储集岩体有关的内容，这些都是储集层的先天条件，是决定油气储层性能的关键因素[1]。 根据岩心和铸体薄片观察统计，储层的岩石类型基本为含长石石英砂岩、长石砂岩和岩屑长石砂岩，含少量岩屑石英砂岩。研究区长6油层组主要为长石砂岩，偶见岩屑长石砂岩，说明研究区长6油层组砂岩成分成熟度低。 1.2?储层填隙物成分 研究区长6油层组储层砂岩粘土杂基含量较少，平均为3.76%，最高达8.5%，表现出分布的不均匀性，一般位于河道砂体中下部的中～细粒长石砂岩中，泥质杂基含量很少；而位于河道砂体中上部和河道间沉积的粉砂岩中，泥质分布较为普遍，含量1%～7%不等；由于研究区长6油层组储层砂岩杂基普遍较少，因而胶结物对储层物性的影响更为重要。胶结物种类较多，有碳酸盐矿物、粘土矿物、次生石英和长石等，其含量分别为云母0.93%，绿泥石3.32%，方解石2.56%，石英加大0.96%，长石加大0.66%。 1.3?储层物性 根据研究区样品的物性分析，研究区粒间孔含量8.6%，溶孔含量1.1%，晶间孔含量0.3%，面孔率10.1%，平均孔径63.6μm。储层孔隙度最小值为4.55%，最大值为11.86%，平均值为9.2%，储层渗透率分布在（0.10~3.47）×10-3 μm 2 之间，平均1.0×10-3 μm 2 ，为低孔、低渗储层。 2?储层物性影响因素 2.1?机械压实作用和压溶作用 压实作用是在一定的埋深下，在上覆地层压力或构造运动力等能使其发生体积变小的力的作用下导致储层的空间结构变小，进而使得孔隙度变差的一种成岩作用[2]。在压实作用下，储层的砂岩颗粒可能会发生变形，破裂等， 进而形成更加致密的岩层，主要发生在成岩作用早期，对储层的破坏性较大。 2.2 溶蚀作用 溶蚀作用是对储层具有贡献性的成岩作用之一，多是在酸性条件下，碎屑颗粒及填隙物发生溶解而使得储层孔隙变大的作用[3]。工区长6储层发生溶蚀的组分主要以碎屑、杂基为主，主要与有机质演化过程中所形成的酸性物质发生化学反应，而产生一系列的空间较大的次生孔隙，该类孔隙连通性相对较好。 2.3?胶结作用 石英次生加大胶结在工区内较为常见，长石次生加大胶结稍微少见，据室内资料统计分析，石英次生加大是导致工区渗透性变差的主要因素之一，常见于粒度较粗、含碳酸盐胶结物的砂岩中，充填与粒间孔隙中。石英加大边在早期压溶作用的改造下产出，多覆盖于颗粒边缘。另自生石英胶结呈六方双锥状充填于粒间孔，致使储层孔隙度因空间结构减小而降低。 3?结论 1）研究区储层孔隙度平均为9.2%，渗透率平均为1.0×10-3μm 2，为低孔、低渗储层。 2）研究区长6储层砂岩成分成熟度较低。 3）影响研究区储层物性的主要因素有，压实作用、压溶作用、胶结作用以及溶蚀作用。其中，压实、胶结作用降低了储层物性，压溶作用、溶蚀作用对储层物性是有利的。 参考文献 [1]孙健，姚泾利，廖明光，等.?陇东地区延长组长_（4+5）特低渗储层岩石学特征[J].?特种油气藏，2015（6）：70-74；144. [2]高潮，孙兵华，孙建博，等.?鄂尔多斯盆地西仁沟地区长2低渗储层特征研究[J].?岩性油气藏，2014（1）：80-85. [3]李彩云，李忠兴，周荣安，等.?安塞油田长6特低渗储层特征[J].?西安石油学院学报：自然科学版，2001（6）：30-32；3. 低渗储层物性特征分析 苗贝1，2? ? 鲁晋瑜1，2 1.西安石油大学 陕西 西安 710065 2.延长油田井下作业工程公司 陕西 延安 716000 摘要：目前低渗储层已成为我国开发的重点，对低渗储层物性特征进行研究对低渗储层的开发具有重要指导意义，本文对M区低渗储层物性特征进行了分析。 关键词：低渗储层?物性特征?成岩作用 Analysis?of?physical?properties?of?low?permeability?reservoirs Miao?Bei?1，2，Lu?Jinyu?1，2 1.Xi ’an Shiyou University ，Xi ’an 710065，China Abstract：The?low?permeability?reservoirs?have?become?the?focus?of?oilfield?development?in?China.?The?research?on?the?physical?properties?of?low?permeability?reservoirs?is?of?great?significance?to?the?development?of?low?permeability?reservoirs.?This?article?describes?the?characteristics?of?low?permeability?reservoirs?in?M?Block. Keywords：low?permeability?reservoir；physical?property；diagenesis

钻屑指标法

附录E 钻屑指标法 E.0.1 采用钻屑指标法进行工作面煤（岩）与瓦斯突出危险性预测或防突措施效果检验时，钻屑量可采用下列质量法或容量法测定： 1 质量法：在钻孔钻进到煤层时，每钻lm 钻孔，收集全部钻屑，用弹簧秤称量质量。 2 容量法：在钻孔钻进到煤层时，每钻lm 钻孔，收集全部钻屑，用量具测量钻屑体积。 E.0.2 预测或措施效果检验钻孔布置和取样工艺应符合下列要求： 1 在岩石段宜采用湿式打钻，钻孔孔径50~75mm ，见煤后退出钻杆，先用压风将孔内泥浆吹净，再用干式打钻直至见到煤层顶板或底板。 2 钻孔数量不得少于3个，1个钻孔位于开挖工作面中部，沿工作面前进方向略偏上布置，另2个钻孔分别位于左上角和右上角，终孔点应位于工作面轮廓线外上部5m 、两侧3m 以外。 3 各钻孔每隔1m 取1个煤样测定钻屑瓦斯解吸指标K 1或△h 2。当钻孔钻进到预定取样深度前0.2~0.3m 时，用1mm 和3mm 分样筛取样进行筛分，将筛分后的1~3mm 粒径煤样装入煤样杯或煤样瓶中。在孔口开始接煤样的同时启动秒表，直至开始启动瓦斯解吸仪测量的时间间隔t 0，t 0应满足瓦斯解吸仪给定的要求，测定K 1指标的要求t 0≤2min ，测定△h 2指标的要求t 0＝3min 。 4 在钻孔钻至离预定取样深度小于0.5m 至接取煤样结束前不允许停止钻进，否则该煤样应作废。打钻过程中，应保持钻进速度稳定，钻进速度保持1m/min 左右；同时保持钻进方位、倾角一致，平稳钻进，以免孔壁煤样混入。 E.0.3 钻屑解吸指标1K 的测定可按下列步骤进行：

1 将筛分好的粒径为1~3mm 煤样装入瓦斯解吸仪的煤样杯口齐平位置。 2 将已装煤样的煤样杯置于煤样罐中，盖好煤样罐盖，转动阀门使煤样与大气连通。 3 秒表计时到时间t 0，转动阀门使煤样罐与测量系统接通、与大气隔绝，启动仪器；5min 后按仪器提示输入钻孔长度L 、时间t 0。仪器屏幕显示则为K 1，单位为cm 3/g ·min 1/2。 E.0.4 钻屑解吸指标2h Δ的测定可按下列步骤进行： 1 将筛分好的粒径为1~3mm 煤样装入瓦斯解吸仪的煤样瓶刻度线齐平位置。 2 将已装煤样的煤样瓶迅速装入瓦斯解吸仪测量室，拧紧测量室上盖，然后打开三通阀，使解吸测量室与大气、水柱计均沟通，同时打开单通旋塞，使仪器室处于暴露状态，同时观察秒表读数。 3 秒表计时到3min 时转动三通阀，使煤样瓶与测量系统接通，与大气隔绝，秒表计时到5min 时刻瓦斯解吸仪的示值即为2h Δ，单位为Pa 。 E.0.5 钻屑解吸指标1K 和2h Δ预测煤层突出危险性临界值应符合表E.0.5规定。 表E.0.5 钻屑解吸指标k1和Δh2临界值 煤样 指标临界值 Δh 2（Pa ） K 1（mL/（g ?min 1/2）） 干煤样 200 0.5 湿煤样 160 0.4 条文说明 钻屑指标法的具体操作步骤和要求可参考《钻屑瓦斯解吸指标测定方法》 （AQ/T1065）及《防治煤与瓦斯突出细则》（2019年）中第八十八条和第九十条相关规定。

平顶山煤田煤储层物性特征与煤层气有利区预测

第32卷第2期 地球科学———中国地质大学学报 Vol.32　No.22007年3月 Earth Science —Journal of China University of G eosciences Mar.　2007 基金项目:国家自然科学基金项目(No.40572091);国家重点基础研究发展计划课题(No.2002CB211702);中国地质调查局资助项目(No. 20021010004);国家重点基础研究发展计划课题(No.2006CB202202). 作者简介:姚艳斌(1978-),男,博士研究生,从事油气及煤层气地质研究工作.E 2mail :yaoyanbin @https://www.sodocs.net/doc/63722213.html, 平顶山煤田煤储层物性特征与煤层气有利区预测 姚艳斌1,刘大锰1,汤达祯1,唐书恒1,黄文辉1,胡宝林2,车　遥1 1.中国地质大学能源学院,北京100083 2.安徽理工大学资源和环境系,安徽淮南232000 摘要:通过对平顶山煤田采集煤样的煤质、煤岩显微组分、煤相、煤岩显微裂隙分析,低温氮比表面及孔隙结构和压汞孔隙 结构测试,研究了该区的煤层气赋存地质条件、煤层气生气地质条件和煤储层物性特征.并采用基于GIS 的多层次模糊数学评价方法计算了该区的煤层气资源量,预测了煤层气资源分布的有利区.研究结果表明,该区煤层气总资源量为786.8×108m 3,煤层气资源丰度平均为1.05×108m 3/km 2,具有很好的煤层气资源开发潜力.其中,位于煤田中部的八矿深部预测区和十矿深部预测区周边地区,煤层累计有效厚度大,煤层气资源丰度高,煤层埋深适中,同时由于该受挤压构造应力影响,煤储层孔裂隙系统发育、渗透性高,是该区煤层气勘探、开发的最有利目标区.关键词:煤层气;平顶山煤田;储层物性;有利目标区.中图分类号:P618.130.2+1 文章编号:1000-2383(2007)02-0285-06 收稿日期:2006-05-20 Coal R eservoir Physical Characteristics and Prospective Areas for CBM Exploitation in Pingdingshan Coalf ield YAO Yan 2bin 1,L IU Da 2meng 1,TAN G Da 2zhen 1,TAN G Shu 2heng 1,HUAN G Wen 2hui 1,HU Bao 2lin 2,C H E Yao 1 1.Facult y of Energ y Resources ,China Universit y of Geosciences ,Bei j ing 100083,China 2.Department of Resources and Environmental Engineering ,A nhui Universit y of Science and T echnology ,Huainan 232000,China Abstract :Based on the elemental ,maceral ,micro 2fracture ,coal facies ,liquid nitrogen adsorption/desorption and mercury injection analyses ,the coalbed methane (CBM )geological characteristics ,coal reservoir physical characteristics ,CBM re 2sources and its exploration and exploitation prospect in Pingdingshan coalfield were systematically studied.The in 2place CBM resource was calculated using the f uzzy mathematics and stacking analysis of GIS (geographic information system )method.The results show that the in 2place CBM resources and the resources abundance in Pingdingshan coalfield are about 786.8×108m 3and 1.05×108m 3/km 2respectively ,which are very favorable for CBM exploration and development.The optimum target areas in this coalfield are the deep prediction districts of No.8and No.10coal districts ,where the coal reser 2voirs have higher coal thickness and CBM resource abundance ,good burial depth ,well connected pore 2cleat systems ,and higher permeability resulting f rom the tectonic stress. K ey w ords :coalbed methane ;Pingdingshan coalfield ;coal reservoir characteristics ;prospective and target area. 平顶山煤田位于河南省平顶山市,横跨宝、叶、襄、郏4县.东起洛岗正断层,西北至韩梁矿区,东北到襄郏正断层,南至煤层露头,整个煤田的勘探矿区和预测区面积约980km 2,煤炭探明储量和预测储量共计92亿t ,煤层气资源量786.8×108m 3,资源丰度平均为1.05×108m 3/km 2,具备良好的煤层气资源潜力.同时该区也是我国煤与瓦斯突发事故严重矿区,开发利用该区的煤层气具有充分利用资源、保