煤层气勘探

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　　以寻找煤层气藏、探明煤层气经济可采储量为目的进行的天然气地质调查和钻探等勘探活动。煤层气藏与一般气藏有所不同，煤层气勘探也与一般天然气勘探有所不同。
　　1煤层气勘探简史
　　1976年美国第一口煤层气井成功投产，向世界揭示出煤层气资源开发的巨大前景。20世纪80年代初，美国在西部洛基山造山带和东部阿巴拉契亚造山带的10多个含煤盆地实施了煤层气地质选区评价，在圣胡安、黑勇士盆地成功进行煤层气的大规模工业化开发。1984年美国开发的煤层气产量达到近3×108m3。已经取得的成功勘探与开发，极大地推动了煤层气地质选区评价工作在全美主要煤区的广泛展开，获得了许多煤区具有煤层气勘探开发潜能的重要认识。随后煤层气勘探逐步扩大到美国其他含煤盆地。1995年煤层气年产量提高到270×108m3以上。1998年在粉河褐煤盆地成功地实现了煤层气的商业开发。美国煤层气资源量为21×1012m3，2003年的煤层气年产量达到450×108m3。
　　到2003年，世界上进行煤层气勘探的还有加拿大、俄罗斯、澳大利亚、波兰、南非、英国、印度等20多个国家。其中澳大利亚煤层气资源量8×1012～14×1012m3，年产量9×108m3；加拿大煤层气资源量17×1012～92×1012m3，年产量5.16×108m3。
　　1989年联合国环境保护署援助项目“中国煤层气资源开发”的实施，中国正式拉开了煤层气勘探开发的序幕，“八五”期间在山西柳林取得可喜突破。“九五”至“十五”期间在山西的沁水、大宁—吉县、宁武和辽宁铁法等煤区的煤层气勘探取得了重大突破，获得了可观的煤层气地质储量。中国石油天然气集团公司1997年在山西晋城地区发现中国第一个煤层气大气田——沁水煤层气田，并在樊庄区块探明地质储量352×108m3；中联煤层气公司在枣园—潘庄区块探明地质储量402×108m3。
　　2煤层气藏
　　在压力作用、特别是承压水作用下赋存着一定数量具有经济可采天然气的煤储层体。煤层气是由煤层在区域热变质、局部热动力变质、水动力洗刷变质、煤层矿化变质和构造应力变质等过程中生成的，煤层也是储层，天然气吸附在煤基质表面及割理中等。煤层气藏是自生自储的吸附天然气藏。
　　煤层气藏的含气量随温度增高而降低，随压力增大而增加。煤的等温吸附曲线反映了压力与吸附气体的定量关系。煤层气藏的吸附饱和度是指煤层中实际含气量与在煤层实际埋深压力条件下用等温吸附曲线确定的理论含气量的比值，反映了煤层气藏的饱和程度。
　　煤层气藏中天然气的产出机理是排水降压，从煤的内表面解吸、扩散，最后流向井筒产出（见图）。
　　依据中国华北煤层气藏的发育特点，大致可分为四大类，即压力封闭型气藏、承压水封堵型气藏、顶板水局部网络状微渗滤封堵型气藏和构造圈闭型气藏。
　　3煤层气勘探阶段
　　在充分分析地质资料的基础上，利用钻探、地震勘探、遥感地质以及生产试验等手段，调查地下煤层气资源赋存条件和数量的工程实施和评价研究过程。可分为选区和勘探两个阶段。

　　3.1选区
　　主要根据煤田（或其他矿产资源）勘查、野外地质调查、小煤矿揭露以及煤矿生产所获得的煤资源和煤层气资源资料进行综合研究，优选确定煤层气勘查目标区。根据选区评价的结果可以估算煤层气推测资源量。
　　依据美国圣胡安和粉河等盆地煤层气勘探开发的成功经验，结合中国煤层气勘探的实践，优选确定煤层气勘查目标区的基本条件是：（1）煤层埋深在1500m以内，最浅的可以是200m；（2）煤层厚度在1m以上，煤层越厚越好；（3）煤储层渗透性要高，中、高煤阶内部的大裂隙系统要发育；（4）煤层含气量要高，中、高煤阶煤层含气量要大于10m3/t，低煤阶煤层含气量要大于3m3/t；（5）吸附饱和度不能低于60%；（6）煤储层产水要尽量多。
　　3.2勘探
　　在评价选区范围内实施煤层气勘探工程，通过参数井或物探工程获得区内关于含煤性和含气性的认识，通过单井—小型井网开发试验获得煤层气开发的产能情况和井网优化参数。根据勘探结果可以计算煤层气储量。
　　4煤层气勘探技术
　　煤层气勘探与天然气勘探一样采用下列技术：遥感地质、地震和钻探等。普遍采用高精度地震勘探技术，精细描述评价构造和煤层特征。钻探技术有一些不同的特点：（1）高渗透煤层采用裸眼洞穴完井技术，低渗透煤层用定向羽状水平井技术，高角度煤层采用沿煤层钻井技术等。（2）煤层采用绳索式快速取心，1000m井深仅用5～10min，确保气体在井筒不散失；绳索式密闭取心解吸法，计算原煤含气量。（3）煤层气测井重点利用长源距声波，判识煤层含气量、R。、地应力、灰分、水分等；（4）煤层气求产不是短期试气，而是单井、多是井组长期试采，以抽油机或电潜泵抽排方式，进行整体面积排水降压，经1～2年排采求出稳定产量后，才能评价并计算出准确探明储量。
　　5中国煤层气勘探展望
　　常规石油天然气已不能完全满足中国国民经济快速发展的需要，大规模勘探开发煤层气势在必行，此外勘探开发煤层气也是中国煤炭安全生产的迫切需求。中国煤层气资源量巨大，据不完全统计，煤层气原地资源量为27.3×1012m3，可以预计煤层气将是天然气的重要补充来源。随着煤层气勘探实践的不断发展，煤层气勘探技术也在不断进步，例如发展起来的定向羽状水平井技术，一方面提高了煤层气的单井产量和经济效益，另一方面使得原本低渗透煤储层的煤层气可以经济勘探与开发。此外，随着煤层气勘探领域的不断扩大，含煤层气盆地类型和煤层气藏类型也在日益丰富，煤层气的储量和产量会大幅度增加，煤层气将会成为中国重要的油气资源。
　　中国煤层气勘探技术初步配套，如空气钻井、洞穴完井、注入—压降试井、绳索式取心、煤层气吸附与解吸、煤层气测井、水力压裂等先进适用的技术在未来会广泛应用。


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