煤层气开发——第1章煤层气地质.pptVIP

第一章 煤层气地质 第一节 煤的形成与煤阶 第二节 聚煤盆地 第三节 煤层气储层 第四节 煤层气的赋存规律与成藏 第一节 煤的形成与煤阶 一 、成煤作用 植物从死亡及其遗体堆积到转变成煤的一系列演变过程，称为成煤作用。 第二节 聚煤盆地 第三节 煤层气储层 第四节 煤层气的赋存规律与成藏 Langmuir（1916）从动力学的观点出发，提出了单分子层吸附理论，其基本假设是：①吸附平衡是动态的；②固体表面是均匀的；③被吸附分子间无相互作用力；④吸附作用仅形成单分子层。其数学表达式为： 式中：V为吸附量(m3/t)；p为平衡气体压力（MPa）；a为吸附常数，反映吸附剂（如煤）的最大吸附能力，与温度、压力无关，取决于吸附剂和吸附质的性质（m3/t)；b为压力常数，取决于温度和吸附剂的性质。 Langmuir方程的另一种表达形式是： 式中：VL为Langmuir体积(m3/t)，其物理意义与a值相同，即VL=a；PL为Langmuir压力（MPa），代表吸附量达到Langmuir体积的一半时所对应的平衡气体压力，与压力常数b的关系是PL=1/b；其他符号意义同上。 (3) 煤对甲烷的吸附能力 煤是一种优良的天然吸附剂，对各种气体具有很强的吸附能力 。大量的吸附试验证明，煤对甲烷等气体的吸附是快速和可逆的，因此，可以用物理吸附模型来探讨煤吸附气体的机理。 3、煤层气的解吸特征 （1）煤层气解吸量与解吸率 解吸，是指煤中吸附气由于自由气体压力减小而转变成为游离气体，其结果是造成煤储层吸附量减少。煤储层解吸特性可用解吸量和解吸速率予以衡量。 煤层气解吸量由四部分组成，即逸散量、现场两小时解吸量、真空加热脱气量和粉碎脱气量。逸散气量、解吸气量之和与总气体量之比，称为解吸率。 解吸率的高低主要受煤储层原位含气性的影响 ，在其他条件不变的情况下，原位含气量越高，解吸率越高。解吸率的高低还受煤级和灰分等的影响。 （2）临界解吸压力与理论采收率 煤层气临界解吸压力是估算煤层气采收率的重要参数。 临界解吸压力计算公式: 式中：pcd 一临界解吸压力，MPa； Vme 一实际含气量，m3/t a、b一等温吸附常数。 煤层气的采收率，不仅取决于煤层的含气性，煤层气的采收率，不仅取决于煤层的含气性，煤层被打开以后储层压力所能降低的程度和压降大小。煤层气的理论最大采收率的计算公式为: 式中：Pad一枯竭压力，MPa； Pcd一临界解吸压力，MPa； Vme一实际含气量，m3/t； η 一理论最大采收率。 三、煤储层特征参数 1.煤储层的组分 煤的化学组成很复杂，但归纳起来可分为有机质和无机质两大类，以有机质为主体。 煤中的有机质主要由碳、氢、氧、氮和有机硫等五种元素组成。其中，碳、氢、氧占有机质的95%以上。此外，还有极少量的磷和其他元素。一般来讲，煤化程度越深，碳的含量越高，氢和氧的含量越低，氮的含量也稍有降低。 煤中的无机质主要是水分和矿物质，它们的存在降低了煤的质量和利用价值，其中绝大多数是煤中的有害成分 。 另外，还有一些稀有、分散和放射性元素，例如，锗、镓、铟、钍、钒、钛、铀等。 通过元素分析可以了解煤的化学组成及其含量，通过工业分析可以初步了解煤的性质，大致判断煤的种类和用途。煤的工业分析包括对水分、灰分、挥发分的测定和固定碳的计算四项内容。 （1）水分 水分是指单位重量的煤中水的含量。煤中的水分有外在水分、内在水分和结晶水三种存在状态。一般以煤的内在水分作为评定煤质的指标。煤化程度越低，煤的内部表面积越大，水分含量越高。 （2）灰分 灰分是指煤在规定条件下完全燃烧后剩下的固体残渣。它是煤中的矿物质经过氧化、分解而来。可将煤层灰分含量分为高灰份（＞40％）、较高灰分（40~25％）、中灰分（25~15％）、低灰分（＜15％）。 （3）挥发分 挥发分是指煤中的有机物质受热分解产生的可燃性气体。它是对煤进行分类的主要指标。煤的挥发分产率与煤化程度有密切关系，煤化程度越低，挥发分越高，随着煤化程度加深，挥发分逐渐降低。 （4）固定碳 测定煤的挥发分时，剩下的不挥发物称为焦渣。焦渣减去灰分称为固定碳。它是煤中不挥发的固体可燃物，可以用计算方法算出。 2.煤储层的孔隙 煤是一种复杂的多孔介质，煤中孔隙是指煤体未被固体物（有机质和矿物质）充填的空间，是煤的结构要素之一。煤的孔径结构是研究煤层气赋存状态、气、水介质与煤基质块间物理、化学作用以及煤层气解吸、扩散和渗流的基础。 煤层是一种双重孔隙结构，属于裂隙孔隙型储层。 煤的双