第04章煤储层压力及吸附【中国矿业大学《煤层气地质学》(傅教授课件)】.docVIP

PAGE PAGE 61 第四章 煤储层压力及吸附/解吸特征 啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊煤层气以游离、吸附、固溶和溶解多种状态赋存于煤储层中。其中吸附状态是煤层气最主要的赋存形式，储层压力是控制煤层吸附气量的最关键因素。 第一节 煤储层压力 一、定义 煤储层通常受到三个方向的应力作用：垂直主应力，近似于上覆岩层的重量；两个相互正交的水平主应力，其大小明显不同，两者比值一般介于0.2~0.8之间，且很少与垂向主应力相等。构造应力与所处构造部位密切相关，水平应力在逆断层或褶皱发育地段要远大于垂向主应力，在正断层发育地段则小于垂向应力（国家地震局地壳应力研究所，1990）。 煤储层压力，是指作用于煤孔隙—裂隙空间上的流体压力（包括水压和气压），故又称为孔隙流体压力，相当于常规油气储层中的油层压力或气层压力。煤储层压力一般通过试井分析测得，即利用外推方法求取原始地层条件下相对平衡状态的初始压力。煤储层压力与煤层含气性密切相关，它与吸附性（特别是临界解吸压力）之间的相对关系直接影响采气过程中排水降压的难易程度。因此，煤储层压力的研究，不仅对煤层含气性和开采地质条件的评价十分重要，同时也可为完井工艺提供重要参数。 啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊煤储层流体要受到三个方面力的作用，包括上覆岩层静压力、静水柱压力和构造应力。当煤储层渗透性较好并与地下水连通时，孔隙流体所承受的压力为连通孔道中的静水柱压力，即是说储层压力等于静水压力。若煤储层被不渗透地层所包围，由于储层流体被封闭而不能自由流动，储层孔隙流体压力与上覆岩层压力保持平衡，这时储层压力便等于上覆岩层压力。在煤储层渗透性很差且与地下水连通性不好的条件下，由于岩性不均而形成局部半封闭状态，则上覆岩层压力即由储层内孔隙流体和煤基质块共同承担，即： σV＝P＋σ （4-1） 式中，σV—上覆岩层压力，MPa；P—煤储层压力，MPa；σ—煤储层骨架应力，MPa。此时，煤储层压力将小于上覆岩层压力而大于静水压力。 二、压力状态 在实践中，为了对比不同地区或不同储层的压力特征，通常根据储层压力与静水柱压力之间的相对关系确定储层的压力状态，采用的参数为储层压力梯度（又称为简单压力梯度）或压力系数。 储层压力梯度：系指单位垂深内的储层压力增量，常用井底压力除以从地表到测试井段中点深度而得出，用kPa/m或MPa/100m表示，在煤储层研究中应用广泛。储层压力梯度若等于静水压力梯度（9.78kPa/m，淡水），储层压力状态为正常；若大于静水压力梯度，则称为高压或超压异常状态；若小于静水压力梯度，则称为低压异常状态。 压力系数，被定义为实测地层压力与同深度静水压力之比值，石油天然气地质界常用该参数表示储层压力的性质和大小。当压力系数等于1时，储层压力与静水柱压力相等，储层压力正常；在压力系数大于1的情况下，储层压力高于静水压力，称为高异常压力，如果储层压力远远大于静水压力则称超压异常；若压力系数小于1，储层压力低于静水压力时，称低异常压力。因此，在煤储层压力研究中，需要综合考虑上覆岩层的性质和厚度、储层与上覆岩层的水力联系、构造特征和构造应力场分布等因素，从而对储层压力状态及其作用因素进行评价。 三、地质控制 啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊煤储层压力受地质构造演化、生气阶段、水文地质条件（水位、矿化度、温度）、埋深、含气量、大地构造位置、地应力等诸多因素的影响。 煤层埋深和地应力的是储层压力的主要控制因素。我国煤储层试井成果表明，我国煤储层压力梯度最低为2.24 kPa/m，最高达17.28 kPa/m。处于欠压状态的煤储层占总测试层次数的45.3％；处于正常压力状态的煤储层占总层次数的21.9％；处于高压异常状态占总层次数的32.8％。上述情况表明：我国以欠压煤储层为主、分布普遍，但也不乏高压煤储层。红阳CW1井的7煤、铁法DT1井的13煤、太原西山XG1井的2煤、韩城HS1井的5煤和11煤等为高压煤储层；沈北、平顶山、淮南、离柳—三交、大