煤层气富集机理-洞察与解读.docxVIP

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煤层气富集机理

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第一部分煤层气赋存特征 2

第二部分构造应力控制 9

第三部分地层压力驱动 15

第四部分渗流规律影响 20

第五部分煤体结构作用 25

第六部分温度场效应 32

第七部分微生物降解 40

第八部分裂隙网络发育 46

第一部分煤层气赋存特征

关键词

关键要点

煤层气赋存的压力特征

1.煤层气储层的压力通常高于上覆水的静水压力，压力梯度一般在0.012-0.02MPa/m之间，与常规天然气藏存在显著差异。

2.压力分布受构造应力、煤层埋深及裂隙发育程度影响，高压区常与断层或褶皱构造相关联，压力异常区可指示富集潜力。

3.压力动态监测显示，煤层气开采会导致储层压力下降，形成压力漏斗，需结合数值模拟优化开采策略。

煤层气赋存的温度特征

1.煤层气储层温度随埋深增加而升高，一般呈线性关系，埋深每增加100米，温度约升高3-5℃。

2.高温（80℃）环境加速了煤体成熟与甲烷生成，但超过120℃可能引发热解失重，影响气体组分。

3.温度场与地热梯度密切相关，热异常区（如火山活动区）可促进煤层气快速生成与富集。

煤层气赋存的饱和度特征

1.煤层气饱和度受煤阶、含气压力及水侵程度制约，优质煤层（Ro1.3%）饱和度可达70%-85%。

2.饱和度分布不均，常呈现由高到低的梯度带，受构造裂隙、隔水层遮挡控制。

3.开采过程中，饱和度下降伴随产水量变化，需通过测井数据动态评估剩余资源量。

煤层气赋存的孔隙结构特征

1.煤层气储层孔隙主要包括基质微孔（孔径2nm）和裂隙（孔径0.1-100μm），微孔贡献约60%的气体吸附量。

2.孔隙度与煤阶正相关，无烟煤（95%）孔隙发育最佳，但高变质煤吸附能力下降。

3.孔隙结构演化受成煤环境控制，有机显微组分（镜质体）含量越高，比表面积越大。

煤层气赋存的含气量特征

1.煤层气含量以单位体积煤的吸附量（cm3/g）衡量，受煤阶（Ro）、压力及温度制约，无烟煤可达25-50cm3/g。

2.含气量分布受构造应力场影响，张应力区易形成富集带，而压应力区可能抑制气体赋存。

3.预测模型需整合煤岩学参数（如黄铁矿含量）与测井资料，误差可控制在±15%以内。

煤层气赋存的流体性质特征

1.煤层气组分以甲烷（90%）为主，含少量乙烷、丙烷及N?、CO?等杂质，杂质含量与煤阶负相关。

2.气体密度（0.6-0.8kg/m3）低于常规天然气，但高含硫（2%）区需关注腐蚀性。

3.流体性质受热演化阶段影响，早期生气以液态烃为主，后期转化为气态，需动态监测组分变化。

煤层气赋存特征是理解煤层气富集机理和有效开发煤层气资源的基础。煤层气主要赋存于富含有机质的煤层中，其赋存状态、分布规律及影响因素等特征对煤层气的富集和产出具有重要影响。以下将从煤层气的赋存状态、赋存压力、饱和度分布、吸附特性以及影响因素等方面详细阐述煤层气赋存特征。

#一、煤层气的赋存状态

煤层气在煤层中的赋存状态主要包括吸附态、游离态和溶解态三种形式。其中，吸附态是煤层气最主要的赋存形式，约占煤层气总储量的80%以上。吸附态煤层气主要吸附在煤的基质微孔和粒间孔表面，通过物理吸附作用与煤体相互作用。游离态煤层气主要赋存于煤层的裂隙和孔隙中，以自由气体的形式存在。溶解态煤层气则溶解在煤层水或其他液体中，但其含量相对较低。

吸附态煤层气是煤层气资源的主要赋存形式，其赋存状态与煤的物理化学性质密切相关。煤的孔隙结构、比表面积、表面能等特性直接影响煤层气的吸附能力。研究表明，煤的孔隙结构越复杂、比表面积越大，其吸附能力越强。例如，某研究指出，煤的比表面积与煤层气吸附量之间存在显著的正相关性，当煤的比表面积达到2.0m2/g时，煤层气的吸附量可达15m3/t煤以上。

游离态煤层气在煤层中的分布与煤层的裂隙发育程度密切相关。裂隙发育的煤层中，游离态煤层气的含量相对较高，且其运移和赋存更为活跃。研究表明，在裂隙发育的煤层中，游离态煤层气的含量可达总储量的20%以上，而在致密煤层中，游离态煤层气的含量则相对较低。

溶解态煤层气虽然含量较低，但其赋存状态对煤层气的开发具有重要影响。溶解态煤层气在煤层水中的溶解度与其压力和温度密切相关。当煤层水的压力和温度降低时，溶解态煤层气会逐渐释放出来，形成游离态或吸附态煤层气，从而影响煤层气的产出。

#二、煤层气的赋存压力

煤层气的赋存压力是影响