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第一讲煤层气勘探煤层气开发项目的实施过程：1.开发潜力的初步评估；2.小型试验开发；3.项目可行性论证；4.大规模工业性开发。第一讲煤层气勘探煤层气勘探：大规模工业性开发之前前的各项工作统称为煤层气勘探阶段。第一讲煤层气勘探勘探阶段工作内容：1.煤层气的生产潜力评价地质评价小型测试井勘探测试井勘探评价煤层气资源量计算地球物理测井2.小型试验性开发3.可行性论证一、地质评价地质评价的主要内容：a.区域地质分析b.储煤层的几何形态c.煤岩和煤质特点对一个地区进行详细的地质评价，就是从各有关方面搜集资料，对影响煤层气赋存的地质因素，进行深入、全面地分析和评价，圈定具有生产潜力大的区域。一、地质评价1.区域地质分析勘探区区域地质分析的内容包括:地层、构造、火成岩、地质发展史及水文地质条件等。一、地质评价l)地层重点对煤系沉积基底及其以上地层的层序、岩性组成、厚度、横向变化等特征进行了解。一、地质评价2)构造是从宏观上研究认识褶皱、断层的发育、分布规律，重点分析由构造作用所产生的裂隙的发育特征。一、地质评价3)火成岩岩浆侵入活动对煤层有强烈影响。一方面岩浆吞蚀煤层，造成煤层变薄、灰分增高，以至消失;另一方面由火成岩侵入体构成的区域性热力场，使煤层遭受区域岩浆变质及(或)接触变质作用，有利于煤层气的生成。在评价中，应弄清火成岩的时代、性质、产状、规模，对煤层的侵蚀状况以及对煤变质的影响等方面的情况。一、地质评价4)地质发展史从一个地区的地质发展史，或地质事件中，可大体推测可能的煤层气演化形成和资源的开发前景。沉积史决定了煤系、煤层和上覆盖层的形成。这方面的内容主要包括:煤系基底及其以上地层的沉积类型，沉积环境(古构造、古地理、古气候、古植被)及其演化关系。一、地质评价5)水文地质条件煤层气井生产的前期大都要对煤层进行排水降压。因为只有当储层压力降低到临界解吸压力之下后才有气体产出。因此水文地质条件在煤层气开发中起着重要作用。一、地质评价如果煤层之上有含水层，或者含水层与含煤岩系共生，那么对煤层脱水就十分困难，并有可能使煤层气生产在经济上不合理。如果天然裂隙系统使煤层和(或)含水层联通，也会使排水十分困难。另外，地下水的水质是设计产出水的排放和处理方案时必须考虑的因素。一、地质评价具体评价水文地质条件时主要考虑的问题是:①目标煤层上、下是否有含水层的存在；②是否存在与地表水或其它补给源联通的断层和裂隙；③以及地下水的水质(如总矿化度、氯、铁、镁、pH值以及生成水锈的可能性等)。一、地质评价2.储煤层的几何形态1)煤层的沉积煤层沉积的场所是沉积盆地根据沉积盆地基底运动的性质，可将聚煤盆地划分为两种基本类型:波状坳陷和断裂坳陷。波状坳陷：是由地壳拗褶运动形成的，它所形成的含煤岩系的厚度变化比较有规律，多数呈渐变关系。断裂坳陷：是由地壳的断裂运动形成的，它所形成的含煤岩系的厚度变化急剧，沉积相、岩性和含煤性变化也较大，煤、岩层不易对比。一、地质评价煤层的形成在很大程度上取决于聚煤盆地的类型和沉积环境。通过分析盆地类型和沉积环境，我们能够大致预测煤层厚度、煤质及有关因素的变化特征。一、地质评价2)煤储层的几何形态储层的三维几何形态对煤层气藏的生产特征有重要作用。其中影响最大的因素是地层构造的影响：煤层的连续性煤层的渗透性煤基质天然裂隙系统的分布这些都受构造和地层变化的影响。一、地质评价3.煤岩和煤质煤是有机物质和无机物质混合组成的复合体，煤层是一种特殊的岩层。用三个基本特征描述煤质:品位(代表有机物质与无机物质百分含量)类型(代表各种有机组分)煤阶(代表有机质所达到的热成熟度)。掌握煤成因分类方法有助于研究煤层气的生成。一、地质评价1)煤岩从显微煤岩学的角度，煤的组成可分为有机显微组分和无机显微组分两大类：有机显微组分包括镜质组、腐泥组等;无机显微组分按成分和性质分为粘土类，硫化物类、碳酸盐类、硫酸盐类和氧化物类。一、地质评价2)煤质煤质是对煤岩的评价指标，它包括（测定煤的水分、灰分和挥发分，以及由计算求得的固定炭）。煤中灰分和水分没有生气和贮气能力，它们降低了煤层的含气量;挥发分受煤的变质程度和煤岩组分的影响。在煤层气评价中，应编制主要目标煤层的灰分和挥发分含量等值线图，以了解它们的变化规律。这类图件对预测煤层的气含量和进行资源量计算是需要的。一、地质评价3)煤阶煤阶是煤层气开发项目评价中的一项重要内容。煤阶不同，煤的生气量、吸附能力、裂隙发育程度等均不相同，这些对煤层气的资源量及生产开发都具有极其重要的影响。一、地质评价二、煤层气资源量计算煤层气资源量是资源评价和勘探工作的最终成果。它是编制勘探规划、开发方案、能源调配和投资决策的重要依据。不但工程技术人员关心这方面的工作和信息，而且工业界、经济界和管理部门也十分重视它。二、煤层气资源量计算1.煤层气资源量的含义2.储量计算方法3.块段划分4.参数确定5.采收率1.煤层气资源量的含义是指赋存于地下煤储层及其围岩中的甲烷估算量。这些甲烷量在现代技术和经济条件下可提供开采并能获得经济效益。煤层气是一种非常规天然气。二、煤层气资源量计算二、煤层气资源量计算在实际计算过程中要考虑如下因素：1）应考虑煤层气的赋存特征；2）煤田勘探程度；3）开采技术的有效性；4）开发利用价值等方面的因素。在实际工作中，通常只计算可采煤层(我国一般将厚度大于0.5m的煤层定为可采煤层)而不计算煤层顶、底板及不可采煤层(厚度小于0.5m的煤层)中的气量。二、煤层气资源量计算储量与远景资源量根据相应实测勘探资料和获取的数据参数，进行含气量计算，即，可计算的煤层气资源量称为储量。而根据地质、地球物理、地球化学资料用统计或类比方法所估算的、尚未发现的煤层气资源量称为远景资源量。储量和远景资源量的总和称为煤层气总资源量，亦简称资源量。值得指出的是，我国的储量和远景资源量均是地质埋藏量，是指在地层原始条件下，煤储层中的气总量。二、煤层气资源量计算2.储量计算方法传统计算储量的方法有:容积法压降曲线法产量递减法类比法物质平衡法气藏数值模拟法等。只有容积法和气藏数值模拟法比较适用于计算煤层气储量，而其它方法的误差很大，以致实际上无法应用。二、煤层气资源量计算1)容积法容积法(煤层气含量法)是计算气藏储量的主要方法，其公式为:G=A·H·D·C式中G—煤层气(资源量)储量(m3);A—计算范围的面积(m2);H—煤层厚度(m);D—煤层的容重(t/m3);C—煤层气含量(m3/t)。二、煤层气资源量计算二、煤层气资源量计算如果已知计算范围内的煤炭储量值(M，单位t)，则上述公式可简化为G=M·C如果能正确地确定气藏采收率(ER)，则可计煤层气可采储量(GR)，即GR=G.ER二、煤层气资源量计算2)气藏数值模拟法数值模拟就是在计算机上用最小差分法模拟煤中流体的贮存、流动的机理和煤储量，从而预测气井的产量动态。储量计算参数：(1)有效含煤面积(A)(2)煤层厚度(H)(3)煤层容重(D)(4)煤炭储量(M)(5)煤层气含量(C)这里所说的参数实际上是指块段内的参数确定。二、煤层气资源量计算二、煤层气资源量计算(1)有效含煤面积(A)根据各种勘探资料，在综合分析煤层分布的地质规律和几何形态的基础上，在煤层底板(或顶板)等高线图上圈定并计算出煤储层的有效分布面积。二、煤层气资源量计算•(2)煤层厚度(H)：根据钻探和地球物理测井资料，计算各见煤点的纯煤厚度(厚度不大于0.05M的夹矸层可以不剔除)，然后将块段内各见煤点的纯煤厚度值编制成煤层厚度等值线图，在等厚图上进行加权平均求得各计算块段的平均煤层厚度值;也可在煤层等厚线图上，选取网块中心的厚度值。二、煤层气资源量计算(3)煤层容重(D)：采用最终的煤田地质勘探报告或(和)生产矿井地质报告提出的容重数据。(4)煤炭储量(M)：--以吨计算利用矿产储量平衡表上的正式储量数据。当我们在煤矿区和已进行过地质勘探的煤田内计算煤层气资源量时，可利用公式G=M·C，采用矿井资料或地质报告上的储量数据。这样，既使数据准确可靠，简化了工作步骤。(5)煤层气含量(C)：①用实测的含量值，并取块段内各点的算术平均值;②或者在煤层气含量等值线图上取网块中心的含量值；③对于没有实测值的块段，可用类比的原则选用相邻(或相似)块段的值。在实际计算时，要特别注意各种分析“基准”的换算关系，即C=Cr·(100-Mad-Aad)÷100式中C—煤层气含量(m3/t);Cr—煤可燃物(即干燥基煤份)(m3/t);Mad—煤中空气干燥基水份(%);Aad—煤中空气干燥基灰份(%)。二、煤层气资源量计算5.采收率ER煤层气采收率是指在某一经济界限内，在现代工艺技术条件下，可以从煤层气藏的原始地质储量中开采出来的气量的百分数。在利用公式GR=G.ER计算煤层气可采储量时，必须确定采收率(ER)。影响采收率的因素很多，既有自然条件的作用，也有人为因素的影响。确定煤层气采收率的途径有多种，主要有类比法、利用等温吸附曲线法、气藏数值模拟法等。二、煤层气资源量计算二、煤层气资源量计算l)类比法类比法是利用已开发的煤层气藏的采收率的经验值，考虑到具体的地质特征和工程条件，用类比的方法近似地确定煤层气采收率。在应用类比法时应注意可类比性:(1)类比的气藏应该是开采历史较长、生产正常的，其采收率是准确可靠的;(2)气井间距基本上一致;(3)气藏的渗透率等储层条件是基本类似的。2)根据等温吸附曲线确定采收率对于所评价的煤层气藏，如果已实测了煤的等温吸附曲线，那么就可以利用这条等温吸附曲线、废弃压力和原始气含量等数据来估计采收率。这种方法的主要不足之处是对废弃压力的值很难准确地确定。废弃压力不但取决于煤储层的性质，而且还与经济条件、气藏生产历史等因素有关。二、煤层气资源量计算二、煤层气资源量计算3)气藏数值模拟用气藏数值模拟方法确定采收率，需要用气藏初始性质的测定(或估算)值预测未来的一口“平均井”的产量随时间的变化曲线，从而确定采收率。用这种方法还可以进行如下工作：①估计储层特征(如裂隙系统的绝对渗透率、气含量等温吸附性能等)、②人为因素(如井间距、强化增产措施效果)的影响③开采历史等对煤层气采收率的影响结果，④进行相关因素的敏感性分析等。二、煤层气资源量计算4有利区块选择在选择勘探、开发煤层的有利区块时，应考虑因素：煤厚、煤阶、气含量、渗透性、埋藏深度和构造条件。每个方面的理想条件是:(1)煤层：单层厚度1.5m;(2)煤阶：中一高变质烟煤，即气煤到瘦煤;(3)气含量：8.0m3/t;(4)渗透率：1.0×10-3um2;(5)埋深：300~1000m;(6)构造：地质构造提高了渗透性的地区。三、测试井勘探评价在地质评价的基础上，选择具有开发潜力的地区，布置施工一些单独的煤层气测试井。利用这些测试井进行勘探评价，其目的：1.直接获得煤层厚度、质量、气含量等重要参数，以尽可能详细地确定煤层气资源量;2.进行试井(包括地层测试和生产试验)，以便初步评估煤层气资源的生产潜力。三、测试井勘探评价1测试井施工的一般要求取心率要求测试井应在主要含煤层段进行取心，岩心采取率一般不得低于80%，煤心采取率要达到90%，且层位要准确。为了较精确地进行气含量测定，应尽可能快地将煤心从井下提到地面，在条件允许的情况下，优先使用绳索取心钻探方法。绳索取心的实质二、绳索取心钻具的优缺点1.优点:①纯钻进时间长②岩心采取率高③钻头寿命长④孔内事故少⑤工人劳动强度低⑥取心速度快⑦钻杆可做套管SM-2绳取钻具三、测试井勘探评价孔斜要求为了获取高质量的数据，钻井的井径应规整，尽可能避免扩径和缩径现象;每百米孔斜不能超过10。稳定钻具措施三、测试井勘探评价泥浆要求钻井液类型及性能要求严格，既应尽可能低地污染伤害煤储层，所形成的泥皮的强度不能高，同时又必须确保孔壁稳定，避免孔垮落。从不伤害煤储层的角度，在煤层段应采用清水钻进。三、测试井勘探评价2数据采集数据采集工作包括下列几个方面:(1)通过地质编录和地球物理测井手段，确定煤层深度、煤层厚度及结构、井径