第一章-煤层气绪论

Chinauniversityofpetroleum课程编码：0102012298课程学时：32课程学分：2课程性质：大四本科选修课适用专业：石油工程《煤层气开发与开采》Chinauniversityofpetroleum第一章绪论第二章煤层气储层特征第三章煤层气钻井技术与工程设计第四章煤层气工程管理与质量控制第五章煤层气测井第六章煤层气试井第七章煤层气增产技术第八章煤层气排采控制理论与工艺技术第九章煤层气数值模拟《煤层气开发与开采》Chinauniversityofpetroleum第一章绪论1.课程的目的、任务与意义2.煤层气的基本概念与成因3.煤层气开发战略意义与产业地位4.煤层气产业发展历程5.煤层气开发理念的变革与产业发展趋势6.煤层气开发技术发展方向7.煤层气开发的基本程序《煤层气开发与开采》Chinauniversityofpetroleum§1.1课程的目的、任务与意义一、课程目的与任务本课程是为油气主干专业大四本科学生开设的一门拓展性选修课程。课程的主要任务是通过各种教学环节，使学生掌握煤层气的储层条件、开发理论和工艺技术，使学生的知识面由常规油气田开发进一步拓展到非常规天然气开发，为今后从事煤层气勘探、开发、生产、科研奠定良好的基础。Chinauniversityofpetroleum§1.1课程的目的、任务与意义二、课程基本要求1、熟练掌握煤层气的钻井、压裂、洞穴完井、排采、数模等关键技术；2、正确理解有关煤层气的基本概念、赋存状态、储层特征和产出机理；3、初步了解煤层气井的测井、试井技术。Chinauniversityofpetroleum§1.1课程的目的、任务与意义绪论（2学时）煤层气储层特征（6学时）煤层气多分支水平井钻井技术与工程设计（4学时）煤层气钻井工程管理与质量控制（2学时）煤层气井测井、试井及分析测试（5学时）煤层气井增产技术（压裂、洞穴完井等）（5学时）煤层气井排采理论与工艺（2学时）煤层气数值模拟技术（4学时）考试（2学时）三、课程内容、教学方法及学时分配Chinauniversityofpetroleum§1.1课程的目的、任务与意义教材及主要参考书[1]傅雪，秦海勇等.煤层气地质学.中国矿业大学出版社。[2]苏现波，陈江峰等.煤层气地质学与勘探开发.北京石油工业出版社，2001年。[3]吴佩芳等.煤层气开发的理论与实践.地质出版社.2000年。Chinauniversityofpetroleum§1.1课程的目的、任务与意义教材及主要参考书[4]孙茂远,黄盛初等.煤层气开发利用手册.煤炭工业出版社，1998年。[5]JerraldL.Saulsberry,PaulS.Schafer,RichardA.Schraufnagel.AGuideToCoalbedMethaneReservoirEngineering.GasResearchInstitute,1996.[6]RudyE.Rogers.CoalbedMethane:PrinciplesandPractice.Prentice-Hall,2003.Chinauniversityofpetroleum§1.2煤层气的基本概念与成因煤层气是赋存于煤层中与煤炭伴生的非常规天然气资源，其主要气体组分为甲烷(CH4)，是地史时期煤中有机质的热演化生烃产物。不同学者从不同角度给予不同的命名，最常见的有煤层气、煤层甲烷等，英文名称有CoalbedMethane、CoalSeamsGas等，一般缩写为CBM。煤层气载体性质组分来源Chinauniversityofpetroleum§1.2煤层气的基本概念与成因煤层气与天然气、煤成气、煤矿瓦斯关系示意图页岩气Chinauniversityofpetroleum§1.2煤层气的基本概念与成因由于煤层气的独特的赋存状态（以吸附态为主）（1）、非常规储层（典型的自生自储、多重孔渗的有机储层）（2）和特有的产出机理（排水—降压—解吸－采气）（3），因此煤层气被称之为非常规天然气（UnconventionalityNaturalGas）。煤层气与常规天然气的关系与差异Chinauniversityofpetroleum§1.2煤层气的基本概念与成因煤层气与常规天然气的关系与差异Chinauniversityofpetroleum§1.2煤层气的基本概念与成因煤层气与煤矿瓦斯的关系与差异在煤炭工业界通常将涌入煤矿巷道内的煤层气称之为煤矿瓦斯（Gassy），其气体组分除煤层气组分外，还有煤矿巷道内气体的成分，如氮气（N2）、二氧化碳（CO2）等空气组分以及一氧化碳（CO）、二氧化硫（SO2）等采矿活动所产生的气体组分。在煤层气概念引进初期，有些学者为便于业外人士了解煤层气，通常在煤层气一词后加注“俗称煤矿瓦斯”。近年来，国内外有些学者为区分两者之间的概念差异，将通过煤矿井下抽放（GasDrainagein-mine）、采动区（GOB）抽放或废弃矿井（AbandonedMines）抽排等方式获得的煤层气称为CoalMineMethane（缩写为CMM）。Chinauniversityofpetroleum§1.2煤层气的基本概念与成因煤层气的成因Chinauniversityofpetroleum§1.2煤层气的基本概念与成因煤层气的成因煤层气的成因类型表（据苏现波等2007年）Chinauniversityofpetroleum§1.2煤层气的基本概念与成因煤层气的成因煤的热模拟生烃实验成果图Chinauniversityofpetroleum§1.3煤层气开发战略意义与产业地位油气短缺给中国带来的挑战（关系国家安全）Chinauniversityofpetroleum§1.3煤层气开发战略意义与产业地位“提高自主创新能力，把发展能源、水资源放在优先位置，下决心解决制约经济社会发展的重大瓶颈问题!”胡锦涛在全国科技大会上的讲话(2006年1月9日)Chinauniversityofpetroleum§1.3煤层气开发战略意义与产业地位温家宝总理亲自主持中国油气资源战略研讨会。立足国内、发挥国内油气资源的基础性保障作用是油气资源可持续发展必须遵循的第一原则(2004年)。Chinauniversityofpetroleum§1.3煤层气开发战略意义与产业地位石油安全战略Chinauniversityofpetroleum§1.3煤层气开发战略意义与产业地位现实接替能源Chinauniversityofpetroleum§1.3煤层气开发战略意义与产业地位Chinauniversityofpetroleum§1.3煤层气开发战略意义与产业地位Chinauniversityofpetroleum§1.3煤层气开发战略意义与产业地位Chinauniversityofpetroleum§1.3煤层气开发战略意义与产业地位Chinauniversityofpetroleum§1.4煤层气产业发展历程一、美国煤层气产业的形成与发展形成的社会背景早在20世纪70年代，美国的一些煤矿业主为了减少煤矿瓦斯灾害，试图利用石油天然气开采技术进行瓦斯抽放，通过一段时间试验获得成功。随着国民经济的迅速发展，社会对优质能源的需求迅猛增长。因此寻找和开发新的油气替代资源迫在眉睫，尤其是20世纪70代的石油危机，促进了新能源的发展。煤层气则是最理想、最现实的化石能接替资源。70年美国煤层气开发之所以取得如此辉煌的成就除具有良好的煤层气资源条件外，在很大程度上得益于开发初期政府给予的财政支持和政策激励，特别是《原油意外获利法》中的第29条税收补贴政策（TheSection29TaxWindfallProfitAct）使开发煤层气的收益超过了天然气，极大地增强了煤层气工业的竞争能力，激励了油公司积极投资于煤层气开发。Chinauniversityofpetroleum§1.4煤层气产业发展历程一、美国煤层气产业的形成与发展形成的技术背景洞穴完井技术的应用和煤层压裂技术的突破，加速了美国煤层气产业的形成与发展。Chinauniversityofpetroleum§1.4煤层气产业发展历程一、美国煤层气产业的形成与发展Chinauniversityofpetroleum§1.4煤层气产业发展历程一、美国煤层气产业的形成与发展Bcf:10亿立方英尺，*0.3变成亿m3Chinauniversityofpetroleum§1.4煤层气产业发展历程一、美国煤层气产业的形成与发展Chinauniversityofpetroleum§1.4煤层气产业发展历程一、美国煤层气产业的形成与发展Chinauniversityofpetroleum§1.4煤层气产业发展历程二、世界各国煤层气产业发展概况Chinauniversityofpetroleum§1.4煤层气产业发展历程三、中国煤层气资源开发历程与现状（1）煤矿瓦斯井下抽采（50年代至今）1952年，在辽宁的抚顺矿务局龙凤煤矿进行了井下瓦斯抽放试验并获得成功。通过五十年的发展，我国煤矿井下瓦斯抽放，已由最初为保障煤矿安全生产抽放发展到安全-能源-环保综合开发型抽采；抽采技术也由早期的只能对高透气性煤层进行本煤层抽放，而逐渐发展到对低透气性煤层进行邻近层卸压抽放。目前年抽采量超过1亿立方米的矿区有阳泉、淮南、水城、盘江、松藻、晋城、抚顺。Chinauniversityofpetroleum§1.4煤层气产业发展历程三、中国煤层气资源开发历程与现状（2）煤矿瓦斯的地面抽采尝试（70年代末～80年代初）20世纪70年代末原煤炭部煤炭科学研究院，抚顺煤研所曾在抚顺、阳泉、焦作、白沙、包头等高瓦斯矿区以解决煤矿瓦斯突出为主要目的施工了20余口地面瓦斯抽排试验井。这批地面瓦斯抽排钻孔可谓是我国采用地面垂直井进行煤层气开采的最先尝试。但由于当时井位选择和技术、设备等条件的限制，试验未达到预期的效果。Chinauniversityofpetroleum§1.4煤层气产业发展历程三、中国煤层气资源开发历程与现状（3）煤层气资源的认识与评价（80年代）通过国家“六五”科技攻关项目，运用常规石油天然气理论对全国“煤成气”资源进行了预测，包括煤层气。通过国家“七五”科技攻关项目，首次从资源的角度对全国煤层气资源进行了评价。通过煤炭部瓦斯地质编图，对全国瓦斯资源进行了预测。Chinauniversityofpetroleum§1.4煤层气产业发展历程三、中国煤层气资源开发历程与现状（4）煤层气资源勘探与地面开发实验（90年代）进入20世纪90年代，随着美国地面开发煤层气的成功技术的传入，我国的煤层气（瓦斯）地面开发逐步进入了产业化，有关单位先后在山西沁水盆地（包括南部潘庄、樊庄、柿庄等地区和北部的寿阳地区）、河东煤田（大宁-吉县、柳林、石楼、三交、临兴等地区）；安徽淮南煤田和安徽淮北煤田和铁法；辽宁阜新煤田、铁法煤田、抚顺煤田、沈北煤田、红阳煤田；河北开滦煤田、大城地区、峰峰煤田；陕西韩城地区；河南安阳煤田、焦作煤田、平顶山煤田、荥阳煤田；江西丰城地区；以及新疆吐哈盆地等开展了煤层气勘探和开发试验工作。经过十余年的煤层气勘探和开发试验，我国的煤层气地面开发已取得了重大突破。Chinauniversityofpetroleum§1.4煤层气产业发展历程三、中国煤层气资源开发历程与现状Chinauniversityofpetroleum§1.4煤层气产业发展历程三、中国煤层气资源开发历程与现状（6）采煤采气一体化（新世纪）Chinauniversityofpetroleum§1.4煤层气产业发展历程三、中国煤层气资源开发历程与现状几亿方，300口钻井，3000公里地震测线10亿方，1000口以上钻井，Chinauniversityofpetroleum§1.5煤层气开发理念的变革与产业发展方向资源-安全Chinauniversityofpetroleum§1.5煤层气开发理念的变