基于煤層氣氣藏賦存方式的探討

陳彥超

（東北石油大學，黑龍江大慶 163318）

油氣開采

基于煤層氣氣藏賦存方式的探討

陳彥超

（東北石油大學，黑龍江大慶 163318）

隨著全國各大油田開采力度的逐漸加大，開采階段基本都進入高含水期的后期階段，為了進一步滿足日益增長的能源消費需求、提高采收率，非常規油氣開采技術逐漸走入人們的視野，倍受各大石油企業的青睞。因此以煤層氣藏為研究對象，針對煤層氣的賦存方式展開探討。對煤層氣的賦存方式及機理進行系統地歸納性總結不僅可以為今后全國各大煤層氣藏的開采提供理論依據，還可以為與之相似的各種非常規油氣藏的開發提供實際經驗。

油氣藏；非常規；煤層氣；賦存機理

隨著全球范圍內油氣資源的過快消耗和陸地原油開采力度的加大，國內各大油田基本都進入了高含水的后期開采階段。許多采油區塊已經進入高含水的后期開采階段如何提高原油產量已成為新的焦點。隨著全國各大油田開采逐漸進入高含水的后期開采階段，非常規油氣藏已成新的開發重點。然而，非常規油氣藏固然儲量豐富，但是由于其本身具有的非常規特性導致無法采用常規手段進行開采。因此在對非常規油氣進行開采之前應該對其賦存方式進行透徹、詳細的研究。

煤層氣吸附在煤層顆粒表面，煤層既是其生氣巖，又是其儲集和流動的場所。煤層中的基質微孔是煤層氣的主要賦存空間，基質孔隙、裂縫系統是其運移通道。煤層的特殊性使得煤層氣的儲集和開采機理不同于常規儲集層。因此，只有對煤的儲層特征有全面地了解，才能更深一步研究煤層氣賦存，運移機理以及相應開采措施。本文以煤層氣藏做為研究對象，針對煤層氣的賦存方式及機理展開探討。對煤層氣的賦存方式及機理進行系統地歸納性總結不僅可以為今后全國各大煤層氣藏的開采提供理論依據，還可以為與之相似的各種非常規油氣藏的開發提供實際經驗。

1 煤層地質特征

煤層是典型的雙重孔隙結構，由基質孔隙和裂隙組成，其中基質孔隙又包括基質微孔隙和基質孔隙。基質孔隙組成主要受煤級影響，整個煤儲層中孔隙主要分為三個級別。煤基質中發育有大量的微孔隙，其孔徑小至 0.5～1.0nm，水分子難以進入煤基質具有極大的比表面積，Marsh 等學者研究發現煤層孔隙面積約為 199.742～292.642mm2基質微孔極大內表面為煤層氣的吸附提供了基礎，在壓力作用下，大部分煤層氣在壓力作用下吸附在微孔表面。煤層有非常發育的裂隙，即所謂的割理，它垂直或近于垂直煤層層面。割理的密度和走向一般是均勻的。面割理一般發育好，割理具有很好的連續性，延伸距離遠；端割理一般情況下被面割理斷開，因此，邊續性一般較差。

2 煤層氣賦存機理

一般情況下，煤層的裂縫孔隙中完全飽和地層水，基質孔隙中并不完全被水飽和，基質微孔中一般不考慮自由水的存在，煤層氣以溶解、游離和吸附三種狀態儲存于煤層中，以吸附狀態存在為主。煤層基質空隙內原始氣水分布，有如下特點：

1）割理系統充滿水；

2）基質孔隙含有自由水及束縛水；

3）基質孔隙吸附氣處于煤巖基質與孔隙水之間；

4）有些煤儲層在割理或大孔隙中存在少量自由氣。

3 煤層氣賦存方式

一般情況下，煤層的裂縫孔隙中完全飽和地層水，基質孔隙中并不完全被水飽和，基質微孔中一般不考慮自由水的存在，煤層氣以溶解、游離和吸附三種狀態儲存于煤層中[1-3]。

1）溶解氣。煤儲層存在豐富的裂縫，但裂縫及基質孔隙多是飽和水的，水會溶解一定量的煤層氣，稱為溶解氣。甲烷在水中的溶解度較小，其與儲層溫度、壓力等因素相關，溶解度可用 Henry 定律來描述。

2）游離氣。游離態的甲烷氣主要存在煤的基質孔隙中，可以自由運移。由于煤層雖然孔隙眾多但孔隙度很小，自由空間有限，游離狀態的天然氣占煤層中氣體的 10%～20%，其含量取決于煤的孔隙體積、溫度、壓力。游離氣一般服從氣體狀態方程。

3）吸附氣。在煤儲層中有發育的基質微孔隙，發育的微孔隙具有巨大的內表面，在微孔隙內表面分子的吸引力一部分指向煤的內部，已達到飽和，而另一部分指向空間，沒有飽和，于是就在煤的微孔表面產生吸附勢場，吸附周圍的氣體分子，普遍認為煤層氣吸附屬于物理吸附現象。在煤儲層中，呈吸附狀態的天然氣可占 70%～95%。

4 結論

1）通過系統性分析賦存方式可以發現：大多數煤層氣以吸附的方式賦存在儲層中，開采煤層氣的時候應對吸附形式存在的煤層氣重點開采。

2）煤層氣吸附在煤層顆粒表面，煤層既是其生氣巖，又是其儲集和流動的場所。煤層中的基質微孔是煤層氣的主要賦存空間，基質孔隙、裂縫系統是其運移通道。煤層的特殊性使得煤層氣的儲集和開采機理不同于常規儲集層。

[1] 邵長金，邢立坤，李相方，等.煤層氣藏多層合采的影響因素分析[J].中國煤層氣，2012（3）：8-12.

[2] 鄭得文. 煤層氣資源儲量評估方法與理論研究[D]. 浙江大學，2007.

[3] 任冬梅，張烈輝.煤層氣藏與常規天然氣藏地質及開采特征比較[J].西南石油學院學報，2001，23（5）：28-32.

Discussion on Occurrence Mode Based on Coalbed Gas Reservoir

Chen Yan-chao

With the development of the major oil fields in China，the mining stage basically enters the later stage of the high water cut stage.In order to further meet the increasing energy consumption demand and improve the oil recovery rate，the unconventional oil and gas extraction technology is gradually People’s vision，much of the major oil companies of all ages.In this paper，coalbed methane reservoirs as the object of study，for the occurrence of coalbed methane to explore the way.It is not only possible to provide theoretical basis for the exploitation of coalbed methane reservoirs in the future，but also to provide practical experience for the development of various unconventional oil and gas reservoirs.

oil and gas reservoirs；unconventional；coalbed methane；occurrence mechanism

P618.13；P628.3

B

1003-6490（2017）06-0048-01

2017-05-06

陳彥超（1991—），男，遼寧新民人，在讀研究生，主要研究方向為油氣儲運工程。