煤层气的藏保存条件及其吸附性分析.docxVIP

煤层气藏保存条件煤层气藏定义：含有一定量煤层气，具有相对独立流体流动系统的煤体或地质体。即煤层气藏是煤层气聚集的最小单元，具有统一压力系统。煤层气作为开采利用对象，煤层气藏必须具有一定量煤层气。其处于同一个压力系统，受相同流体流动系统控制，属于最基本单元。该地质体不仅指煤层，同时包含了煤层顶、底板。煤是一种有机质高度富集的烃源岩, 生烃能力很强，其生气能力远超煤层自身储气能力，因而决定煤层含气量的主要因素不是煤层生气能力, 而是其储气能力与保存条件。保存条件主要指盖层的封盖能力、水动力条件和构造运动等因素。在地质历史中，上述地质作用主要是通过改变地层的温压条件而改变吸附与解吸和吸附与溶解之间的平衡，来控制地层中的煤层气赋存形式，从而影响煤层气的保存与富集。1、较强的吸附能力是煤层气富集的前提煤层气以溶解气、游离气和吸附气三种方式赋存于煤层的双孔隙系统中：割理系统和微孔隙系统。割理孔隙度一般都较小且被水充满，溶解气、游离气较少，煤层气主要以吸附状态存在于煤的基质微孔中，吸附气占总含气量的90～９５％以上，正是由于煤的这种吸附特性决定了煤的储集能力。 在地层条件下，吸附气、游离气和溶解气处于一种动态平衡过程中，在达到吸附平衡后，吸附量是压力和温度的函数。但煤对气体的吸附属于物理吸附，吸附与解吸是可逆的，当温度和压力条件改变后，吸附量也会改变：当压力下降或温度升高时，吸附气就会解吸，转化为游离气。同样，在地层水交替作用下，原有的平衡条件也会被打破而使吸附气越来越少。由于吸附气的活性较游离气和溶解气弱得多，更易保存，因此煤的吸附能力越强，吸附量越大，越有利于煤层气的保存。各种地质作用就是通过改变吸附与解吸及吸附与溶解的关系而影响煤层气的保存。2、良好的封盖条件是煤层气保存的重要因素 煤层气属于自生自储式，不需要初次运移，这就要求自生气开始，就需要有良好的封盖条件才能使煤层气得以保存。盖层对于煤层气藏的作用主要是维持吸附与解吸的平衡，减少游离气的逸散和减弱交替地层水的影响。泥页岩、盐岩、膏岩及致密碳酸盐岩等，如其透气性差，就可以形成良好的封盖层而有效地阻止煤层气的垂向运移，有利于煤层气的保存。煤层气通过盖层逸散主要有两种方式：一是渗流运移，一是扩散运移，究竟以那种方式运移主要由上覆岩层的封盖性能控制：(1)上覆岩层如果是超致密层，即良好的盖层，其排替压力大于煤层中流体剩余压力，具有良好的毛细封闭能力，则气体只以扩散方式运移，其运移速度是相当缓慢的，煤层气逸散量可用岩石的扩散系数等参数估算；(2)当煤层中剩余压力大于上覆盖层排替压力时，气体则以渗流的方式运移，气体逸散速度与气体的有效渗透率及剩余压差有关，剩余压差越大或气体的有效渗透率越高，则逸散越快，此时主要是游离气体逸散，当煤中压力小于盖层的排替压力时，逸散即告结束，如果气源充足，此过程则重复进行，如超压很高则有可能产生微裂缝而使气体呈间歇式散失；如果煤层中没有游离气，而是由于静水压力引起的超压，则只有扩散运移，也就是说在没有压降时，吸附气难以解吸而进行逸散；(3)如果上覆岩层是渗透层(如砂岩或裂隙性泥页岩等)，排替压力很小，扩散运移快，气体则会向砂岩中运移，再加之水动力的影响，煤中吸附气也会从基质中解吸出来转移到渗透层中去；(4)如果上覆岩层是具有生气能力强的烃源岩，则会阻止煤层甲烷气向上逸散，甚至会向煤层中输入天然气。总之，盖层的质量越好，封盖能力越强，煤层气只以扩散方式运移，逸散很慢，盖层盖，失去毛细封闭能力，气体则以渗流方式运移，逸散速度快。3、地层水弱交替区或交替水阻滞区有利于煤层气的保存除了需要良好的盖层之外，煤层气藏的形成还需要有一个较稳定的水动力条件，它直接影响着地层液体压力分布及流体的运移，由此改变吸附气与溶解气和游离气间原有的平衡，从而影响到煤层气的保存。水动力影响煤层气的保存主要表现在以下几种类型：(1)如果煤层顶部岩层为渗透层，且地层水交替强烈，由于煤岩基质(吸附气赋存的微孔隙)和地层水中存在较大的浓度梯度，煤岩中甲烷气则不断地被交替地层水带走而难以保存在煤层中；(2)如果地层水处于阻滞状态，且渗透层自身具有良好的保存条件，煤层气则可能会在渗透层中聚集形成煤成气藏；(3)如果煤层具较好的渗透性，且出露地表接受地层水补给，上下没有良好的盖层，煤层气则会随着地层水的运移而散失；(4)如果存在良好的顶底板条件，则会在向斜轴部或单斜底部形成超压区，有利于煤层气的保存，在煤层渗透性较差，水动力较弱时，煤层气则会由煤层低部位向高部位运移，如具有封闭能力，则可能在上倾方向聚集成藏。4、构造运动对煤层气保存的影响地壳的升降运动可以改变地层的温压条件，打破煤层中原有的平衡条件，使吸附气与游离气相互转化，从而影响煤层气的保存：(1)如果地壳台升并遭受剥蚀，则地层压力和温度都降低，煤