CN114060025B - 一种低煤阶煤层气可采性评价方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种低煤阶煤层气可采性评价方法，包括收集低煤阶煤层气的地质数据和勘探数据，将低煤阶煤层厚度划分为多个连续的煤层厚度区间、将低煤阶煤层渗透率划分为多个连续的煤层渗透率区间；确定低煤阶煤层的解吸气含量和游离气含量，并根据得到的解吸气含量和游离气含量确定低煤阶煤层的总含气量；根据低煤阶煤层的总含气量区间、煤层厚度区间和煤层渗透率区间，按设定标准，对低煤阶煤层气可采性进行评价。本发明方法建立了基于煤质特性数据的低煤阶煤层游离气含量计算方法，最终计算出低煤阶煤层的总含气量，为低阶煤地区的煤层气开发提供了可供参考的评价标准。

Description

一种低煤阶煤层气可采性评价方法

技术领域

本发明属于地面煤层气开发的技术领域，具体涉及一种低煤阶煤层气可采性评价方法。

背景技术

低阶煤通常指镜质体最大反射率小于0.65％的煤，主要包括褐煤和长焰煤。低阶煤分布比较广泛，蕴含丰富的煤层气资源。早在上个世纪，美国、澳大利亚、加拿大等国家就相继开展了低阶煤的煤层气资源开发，均取得了意想不到的硕果。我国低煤阶煤煤层气资源丰富，估算资源量为14.7万亿m³，约占全国煤层气总量40％，主要分布在西部地区的早中侏罗世含煤盆地，少部分则分布在第三纪含煤盆地。截止目前，我国低阶煤地面煤层气开发活动主要集中在陕西省和新疆地区，尚未成功实现规模化开发。

导致我国低阶煤层气开发程度低的关键因素主要包括：低阶煤的含气量获取不准，与中高阶煤相比，低阶煤的物性具有特殊性，煤层气除了以吸附状态存在外，还有很大比例的游离气存在，但常规的测试方法主要测试解吸气，估算游离气的方法与煤质物性特征匹配度差，参数测试比较复杂、重现性差；缺少低阶煤的煤层气可采性评价技术手段，对于低含气量的煤层气是否具有可采性，缺少科学认知，因此严重影响了开发区的选择。

发明内容

针对现有技术中的缺陷和不足，本发明提供了一种低煤阶煤层气可采性评价方法，以解决现有技术中缺少低煤阶煤层气可采性评价手段的技术问题。

为达到上述目的，本发明采取如下的技术方案：

一种低煤阶煤层气可采性评价方法，该方法包括以下步骤：

步骤1、收集低煤阶煤层的地质数据和勘探数据，根据收集的地质数据和勘探数据将低煤阶煤层的厚度划分为多个连续的煤层厚度区间、将低煤阶煤层的渗透率划分为多个连续的煤层渗透率区间；

步骤2、根据收集的地质数据和勘探数据，确定低煤阶煤层的解吸气含量和游离气含量，并根据得到的解吸气含量和游离气含量确定低煤阶煤层的总含气量；

步骤3、根据步骤2确定的低阶煤层的总含气量、步骤1划分的煤层厚度区间和煤层渗透率区间，按以下标准，对低煤阶煤层气可采性进行评价，然后确定低煤阶煤层气的可采区，具体包括：

当低煤阶煤层的总含气量≤1m³/t时，煤层气不可采；

当低煤阶煤层的总含气量大于1m³/t且小于2m³/t时，若低煤阶煤层厚度≥15m且低煤阶煤层渗透率≥5mD，则煤层气可采；

当低煤阶煤层的总含气量大于等于2m³/t且小于3m³/t时，若低煤阶煤层厚度≥10m且低煤阶煤层渗透率≥2mD，则煤层气可采；

当低煤阶煤层的总含气量大于等于3m³/t且小于4m³/t时时，若低煤阶煤层厚度≥8m且低煤阶煤层渗透率≥1mD，则煤层气可采；

当低煤阶煤层的总含气量≥4m³/t时，若低煤阶煤层厚度≥5m且低煤阶煤层渗透率≥0.5mD，则煤层气可采；

所述多个连续的煤层厚度区间包括煤层厚度小于5m、煤层厚度大于等于5m且小于8m、煤层厚度大于等于8m且小于10m、煤层厚度大于等于10m且小于15m，以及煤层厚度大于等于15m；

所述多个连续的煤层渗透率区间包括低煤阶煤层渗透率小于0.5mD、煤层渗透率大于等于0.5mD且小于1mD、煤层渗透率大于等于1mD且小于2mD、煤层渗透率大于等于2mD且小于5mD，以及煤层渗透率大于等于5mD。

本发明还具有以下技术特征：

具体的，步骤2中所述的游离气含量通过以下公式确定：

其中，G_F为游离气含量，单位为m³/t；P为煤层压力，单位MPa；T为煤层温度，单位为℃；M_t为煤的全水分，单位为％，ρ_t为煤的真密度，单位为t/m³；ρ_a为煤的视密度，单位为t/m³。

更进一步的，所述低煤阶煤层的解吸气含量通过钻孔取芯测试获得。

更进一步的，步骤2所述的低煤阶煤层的总含气量通过以下公式确定：

G_T＝G_C+G_F

其中，G_T为低煤阶煤层的总含气量，单位为m³/t，G_C为解吸气含量，单位为m³/t，G_F为解吸气含量，单位为m³/t。

本发明与现有技术相比，有益的技术效果是：

本发明方法建立了基于煤质特性数据的低煤阶煤层游离气含量计算方法，从而可以比较简单、方便、准确的获取游离气含量，并最终计算出低煤阶煤层的总含气量，为低煤阶煤层气资源准确计算和潜力评估提供了一种手段。

本发明方法提出的低煤阶煤层气可采性评价方法，可为低阶煤地区煤层气开发工程选区提供地质支撑，也可为煤层气开发设计提供决策依据。本发明方法操作简单，可保证低煤阶地区煤层气勘探开发选区有的放矢，大大降低开发的投资风险。

附图说明

图1为实施例1的某井田的煤层厚度区间分布图。

图2为实施例1的某井田的煤层渗透率等值线分布图。

图3为实施例1的某井田的低煤阶煤层总含气量区间分布图。

图4为实施例1的某井田的低煤阶煤层气可采区分布图。

以下结合说明书附图和具体实施方式对本发明做具体说明。

具体实施方式

遵从上述技术方案，以下给出本发明的具体实施例，需要说明的是本发明并不局限于以下具体实施例，凡在本申请技术方案基础上做的等同变换均落入本发明的保护范围。下面结合实施例对本发明做进一步详细说明。

对本发明所涉及的技术术语解释如下：

低煤阶煤：煤岩的热演化程度低，镜质体油侵的最大反射率R_max≤0.65％，包括褐煤和长焰煤。

全水分：是指煤中全部的游离水分，即煤中外在水分和内在水分之和。

煤的真密度：是指单个煤粒的质量与体积(不包括煤的孔隙的体积)之比。

煤的视密度，又称煤的假密度：是指单个煤粒的质量与外观体积(包括煤的孔隙)之比。

在煤层气开采的勘探开发过程中，可根据获得的各项数据编绘图纸，在后续的施工作业中，可按照图纸数据操作。

实施例1

本实施例中，采用下述方法对某井田低煤阶煤层的煤层气可采性进行评价，该煤层为低煤阶4号煤层，收集低煤阶4号煤层的地质数据和勘探数据，选取31个地面钻孔的数据编绘井田煤层厚度区间分布图；从用于编绘井田煤层厚度区间分布图的31个地面钻孔中选取19个，编绘某井田煤层渗透率等值线分布图；从用于编绘某井田煤层厚度区间分布图的31个地面钻孔中选取19个地面钻孔，采用这19个地面钻孔的参数计算游离气含量，然后进一步计算得出该低煤阶4号煤层的总含气量。

具体包括以下步骤：

步骤1、收集4号煤层地质数据和勘探数据，将低煤阶煤层厚度划分为4个连续的煤层厚度区间，具体包括：煤层厚度大于等于5m且小于8m、煤层厚度大于等于8m且小于10m，煤层厚度大于等于10m且小于15m，以及煤层厚度大于等于15m，然后编绘出如图1所示的某井田4号煤层的煤层厚度区间分布图。

然后，编绘出如图2所示的渗透率等值线分布图。

步骤2、根据收集的地质数据和勘探数据，确定4号煤层的解吸气含量和游离气含量，并根据得到的解吸气含量和游离气含量确定4号煤层的总含气量；

游离气含量通过以下公式确定：

其中，G_F为游离气含量，单位为m³/t；P为煤层压力，单位MPa；T为煤层温度，单位为℃；M_t为煤的全水分，单位为％，ρ_t为煤的真密度，单位为t/m³；ρ_a为煤的视密度，单位为t/m³。

收集19个钻孔的煤层压力、储层温度、全水分、真密度、视密度数据。选择其中4个钻孔的数据进行游离气含量计算，具体参数取值如表1所示。

表1：四个地面钻孔的游离气含量计算用参数

将表1中的参数数值代入上式，计算得到游离气含量，计算结果如表2所示。

表2四个地面钻孔的游离气含量计算结果

然后，通过钻孔取芯测试获得解吸气含量，具体包括：地面钻孔测试依据国家标准GB/T 23249-2009“地勘时期煤层瓦斯含量测定方法”、国家标准GB/T19559-2008“煤层气含量测定方法”或国家标准GB/T 28753-2012“煤层气含量测定加温解吸法”完成，最终得到上述四个地面钻孔的解吸气含量，具体如表3所示。

测点	解吸气含量(m3/t)
		地面钻孔1	1.19
地面钻孔2	3.65
		地面钻孔3	2.36
地面钻孔4	1.97

表3四个地面钻孔解吸气含量计算结果

最后根据得到的4号煤层的解吸气含量和游离气含量确定4号煤层的总含气量；所述的总含气量通过以下公式确定：

G_T＝G_C+G_F

其中，G_T为低煤阶煤层的总含气量，单位为m³/t，G_C为解吸气含量，单位为m³/t，G_F为解吸气含量，单位为m³/t。

将表2中所列的游离气含量计算结果、表3中所列的解吸气含量测试数据代入上式，得到4号煤层的总含气量，如表4所列。

测点	总含气量(m3/t)
		地面钻孔1	1.62
地面钻孔2	4.62
		地面钻孔3	3.55
地面钻孔4	2.49

表4四个地面钻孔总气含量计算结果

然后，按照上述流程，获取其他钻孔4号煤层的总含气量数据，编绘得到图3所示的该井田的4号煤层总含气量区间分布图。

步骤3、据步骤2确定的4号煤层的总含气量区间、步骤1划分的煤层厚度区间和煤层渗透率区间，对4号煤层气可采性进行评价，具体包括：

当4号煤层的总含气量≤1m³/t时，煤层气不可采；

当4号煤层的总含气量大于1m³/t且小于2m³/t时，若煤层厚度≥15m且煤层渗透率≥5mD，则煤层气可采；

当4号煤层的总含气量大于等于2m³/t且小于3m³/t时，若煤层厚度≥10m且煤层渗透率≥2mD，则煤层气可采；

当4号煤层的总含气量大于等于3m³/t且小于4m³/t时时，若煤层厚度≥8m且煤层渗透率≥1mD，则煤层气可采；

当4号煤层的总含气量≥4m³/t时，若煤层厚度≥5m且煤层渗透率≥0.5mD，则煤层气可采。

最终根据可采性评价结果绘制出图4所示的该井田的4号煤层煤层气可采区分布图，从图4中可以看出，该井田4号煤层煤层气共有四个可采区，包括：煤层含气量大于1m³/t且小于2m³/t、煤层厚度≥15m、渗透率≥5mD的第一开采区；煤层含气量大于等于2m³/t且小于3m³/t、煤层厚度≥10m、渗透率≥2mD的第二开采区；煤层含气量大于等于3m³/t且小于4m³/t、煤层厚度≥8m、渗透率≥1mD的第三开采区；煤层含气量≥4m³/t、煤层厚度≥5m、渗透率≥0.5mD的第四开采区，在施工作业中，应优先在这四个可采区进行低阶煤层气开发。

该井田4号煤层地面煤层气开发工程结果表明，上述四个可采区内煤层气产气效果好，垂直井的日产气量超过2000m³/d、水平井的日产气量超过20000m³/d，说明应用本发明方法得到的可采性评价结果是可靠的，可以作为后期施工的决策依据。

本发明方法提出的低煤阶煤层气可采性评价方法，为低阶煤地区煤层气开发工程选区提供了有效的地质支撑，为煤层气开发设计提供了决策依据。本发明方法操作简单，可保证低煤阶地区煤层气勘探开发选区有的放矢，大大降低开发的投资风险。

以上结合附图详细描述了本公开的优选实施方式，但是，本公开并不限于上述实施方式中的具体细节，在本公开的技术构思范围内，可以对本公开的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本公开的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本公开对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本公开的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本公开的思想，其同样应当视为本公开所公开的内容。

Claims (1)

1.一种低煤阶煤层气可采性评价方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

步骤1、收集低煤阶煤层的地质数据和勘探数据，根据收集的地质数据和勘探数据将低煤阶煤层的厚度划分为多个连续的煤层厚度区间、将低煤阶煤层的渗透率划分为多个连续的煤层渗透率区间；

步骤2、根据收集的地质数据和勘探数据，确定低煤阶煤层的解吸气含量和游离气含量，并根据得到的解吸气含量和游离气含量确定低煤阶煤层的总含气量；

步骤3、根据步骤2确定的低阶煤层的总含气量、步骤1划分的煤层厚度区间和煤层渗透率区间，按以下标准，对低煤阶煤层气可采性进行评价，然后确定低煤阶煤层气的可采区，具体包括：

当低煤阶煤层的总含气量≤1m³/t时，煤层气不可采；

当低煤阶煤层的总含气量大于1m³/t且小于2m³/t时，若低煤阶煤层厚度≥15m且低煤阶煤层渗透率≥5mD，则煤层气可采；

当低煤阶煤层的总含气量大于等于2m³/t且小于3m³/t时，若低煤阶煤层厚度≥10m且低煤阶煤层渗透率≥2mD，则煤层气可采；

当低煤阶煤层的总含气量大于等于3m³/t且小于4m³/t时时，若低煤阶煤层厚度≥8m且低煤阶煤层渗透率≥1mD，则煤层气可采；

当低煤阶煤层的总含气量≥4m³/t时，若低煤阶煤层厚度≥5m且低煤阶煤层渗透率≥0.5mD，则煤层气可采；

所述多个连续的煤层厚度区间包括煤层厚度小于5m、煤层厚度大于等于5m且小于8m、煤层厚度大于等于8m且小于10m、煤层厚度大于等于10m且小于15m，以及煤层厚度大于等于15m；

所述多个连续的煤层渗透率区间包括低煤阶煤层渗透率小于0.5mD、煤层渗透率大于等于0.5mD且小于1mD、煤层渗透率大于等于1mD且小于2mD、煤层渗透率大于等于2mD且小于5mD，以及煤层渗透率大于等于5mD；

步骤2中所述的游离气含量通过以下公式确定：

其中，G_F为游离气含量，单位为m³/t；P为煤层压力，单位MPa；T为煤层温度，单位为℃；M_t为煤的全水分，单位为％，ρ_t为煤的真密度，单位为t/m³；

ρ_a为煤的视密度，单位为t/m³；

所述低煤阶煤层的解吸气含量通过钻孔取芯测试获得；

步骤2所述的低煤阶煤层的总含气量通过以下公式确定：

G_T＝G_C+G_F

其中，G_T为低煤阶煤层的总含气量，单位为m³/t，G_C为解吸气含量，单位为m³/t，G_F为解吸气含量，单位为m³/t。