第1章-煤层气赋存、产出机理-6学时.ppt

四、煤层气产出的先决条件 图 煤层气产出先决条件及控制因素框图 煤层气产出先决条件及控制因 素 人为难改变因素 人为较易改变因素 原始含气量 煤层总厚度 资源丰度 资源量 储层本身条件 临界解吸压力 解吸时间 连通程度 含气饱和度 原始储层压力 物质基础 裂隙间距 渗透率 解 吸 扩散渗流 排采制度 排采强度 排采时间 运移产出 产出的主控因素 五、煤层气产出机理 图中:A(PL,VL)-最大吸附点; B(P1,V1)-理论吸附点; C(P1,V2)-实际吸附点; D(Pi,Vi)-采收过程吸附点; E(Pn,Vn)-枯竭吸附点; C’(P2,V2)-临界解吸吸附点. 压力/P 吸附体积/V 0 A B C D E PL VL P1 V1 V2 Pi Vi Pn Vn Langmuir吸附等温线 C’ P2 曲线方程：V=VL*P/(PL+P) 五、煤层气产出机理 VL:煤岩的最大吸附能力(这时P→∞),简称兰氏体积. PL:吸附量V达到VL/2时所对应的压力值,简称兰氏压力.影响吸附等温线的形态参 数,反映煤层气解吸的难易,值越低,脱附越容易,开发越有利. V1:当前地层压力下的煤岩理论含气量. P1:储层压力,即当前煤储层压力. V2:当前地层压力下的实际含气量. P2:临界解吸压力,甲烷开始解吸的压力点. Vi:排采过程中含气量. Pi:排采过程中的储层压力. Vn:煤层残留含气量. Pn:煤层气井的枯竭压力. Langmuir吸附等温线物理意义: Langmuir吸附等温线生产中的意义: V2/V1—含气饱和度. (V2-Vn)/V2—理论最大采收率. (V2-Vi)/V2—生产过程中动态采收率. 根据临界解吸压力和储层压力可以了解煤层气的早期排采动态. 若煤层欠饱和(V2V1),气体的解吸和流动受到抑制,煤储层压力P1须降低至临界解吸压力P2时才开始解吸. 当V2≥V1时,为过饱和状态,这时C点位于B点的正上方, 当煤层压力降到接近P1点时就有气体产出. 随着枯竭压力Pn的降低,最大采收率增加;因此排采过程中要尽可能的降低枯竭压力,以获得更高的采收率.但枯竭压力的确定要受到工艺技术和经济条件等因素的制约. 另可通过注气增加储层能量,驱替置换煤层气来提高采收率. 五、煤层气产出机理 图 煤层甲烷二元解吸及运移产出图 从煤内表 面解吸 通过基质和 微孔扩散 在煤裂隙 面解吸 在裂隙系统流动 流入 井 筒 煤表面 煤微 煤裂隙 井筒 煤核心 煤层气解吸运移路线： 排采过程压力大小关系为：P核心P表面P微P裂缝P井底 二元解吸 五、煤层气产出机理 三层产出——解吸机理 压力/P 吸附体积/V 0 A B C D E PL VL/2 P1 V1 V2 Pi Vi Pn Vn C’ P2 曲线方程：V=VL*P/（PL+P） 图 煤吸附甲烷气体的Langmuir等温吸附曲线示意图 图中：A（PL,VL/2）—兰氏吸附点；B(P1,V1)-理论 吸附点；C(P1,V2)-实际吸附点；D(Pi,Vi)- 采收过程吸附点； E(Pn,Vn)-枯竭吸附 点；Cˊ(P2,V2)-临界解吸吸附点. V2/V1—含气饱和度. (V2-Vn)/V2—理论最大采收率. (V2-Vi)/V2—生产过程中动态采收率. 根据临界解吸压力和储层压力可以了解煤层气的早期排采动态. 若煤层欠饱和(V2V1),气体的解吸和流动受到抑制,煤储层压力P1须降低至临界解吸压力P2时才开始解吸. 当V2≥V1时,为过饱和状态,这时C点位于B点的正上方, 当煤层压力降到接近P1点时就有气体产出. 随着枯竭压力Pn的降低,最大采收率增加;因此排采过程中要尽可能的降低枯竭压力,以获得更高的采收率. 五、煤层气产出机理 三层产出——扩散机理 扩散是一种以分子形式进行的传质作用，浓度差及能量差的客观存在是扩散得以进行的源动力；从高浓度区向低浓度区运移是扩散的主方向，最终达到浓度平衡。 努森扩散主要是分子与孔壁之间的相互作用。 体积扩散主要是分子与分子之间的相互作用。 表面扩散中，质量传递是经过吸附态流体运移进行的，没有自由态的质量传递。 图 基质内煤层甲烷 扩散示意图 五、煤层气产出机理 三层产出——扩散机理 煤层气通过煤基质微孔隙系统的扩散，可以按非稳态扩散和拟稳态扩散两种模式进行处理。