SPE131791 煤层气：当前评价方法和未来技术挑战.doc

《SPE131791 煤层气：当前评价方法和未来技术挑战.doc》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、SPE131791煤层气：当前评价方法和未来技术挑战C.R.Clarkson，卡尔加里大学；R.M.Bustin，不列颠哥伦比亚大学摘要在北美，地下煤藏的煤层气商业开发已经30多年，而在澳大利亚、中国和印度则起步相对较晚。从历史来看，煤层气井动态和长期产量预测主要面临的挑战包括：对煤层气地质储量的准确估算（包括现场吸附气体储量的量化）；初始流体饱和度（在饱和煤藏中）和地层中自由水储量的估算；不饱和度的估测（不饱和的煤层主要产生解吸压力以上的水）；初始绝对渗透率（系统）的估测；对合适的相对渗透率曲线的选择；绝对渗透率变化对产量衰减的影响估测；采出气组分变化对产量衰减的影响预测；查明多个层面的表现

2、并对孔洞或水力压裂裂缝属性的准确预测。这些挑战主要与煤层气特有的储层属性有关。过去十年，在煤层基础属性评价方面已经取得了很大的进展，但是，要对一些基本属性进行精确估算，仍有很多工作要做。最近几年，在提高煤层气采收率方面，采用了水平井和更加复杂的井身结构和增产方法。这些给煤层气作业者带来了一系列新的挑战。对于地质条件更为复杂且储层质量较差的煤层，需要新的方法来开发其中的天然气资源，并尽可能结合新的方法，从现场煤层中提取能量。这类煤层的开发计划和评价方法也会变得越来越复杂。本文将对煤层气储层性质和增产效率评价方面的最新技术进行研究，并对未来可能采用的煤层气开发方案及其带来的技术挑战进行推测。此外，

3、还将探讨当前和将来需要开展哪些工作才能应对这些挑战，使行业、学术和政府团体能够在方案开发方面有据可循，保证未来的煤层气开采高效、经济和环保。引言由于地下煤矿中的爆炸，人们早已意识到煤矿中伴生有气体（Flores1998）。最初对煤层气的开采主要是出于安全考虑，在采矿前排出煤矿中的甲烷。采矿前，主要通过水平煤层井眼和垂直井眼排出地下煤矿中的气体，这种方法也将继续沿用。20世纪70年代，美国矿业局（USBM）和能源部（DOE）率先开始了对美国煤层气的研究。1971年，美国矿业局使用油气技术在遍布美国的11个地点开展了一项实验性的排气项目（Schraufnagel和Schafer1996）。20世纪

4、70年代末，美国矿业局在阿拉巴马州的BlackWarrior盆地完成了5孔试点项目，此后又扩展到23孔示范项目；项目结果表明，约有73%的煤层气资源可以被采出。20世纪80年代初，天然气研究所（GRI）开始了对煤层气开采技术的研究工作，并于20世纪90年代中期结束；他们发表了大量关于煤层气评价和开发优秀成果，其中大部分在今天仍有参考价值。1980年，美国国会颁布了《原油暴利税法案》，尤其是第29条“税收抵免”，致使越来越多的人对煤层气产生兴趣。这一法案的目的在于提高国内非常规矿藏的燃料产量；非常规矿藏是指较难开采且/或开采成本较高的那些矿藏。这些矿藏主要包括煤层气、致密砂岩气、泥盆纪页岩天然气

5、和页岩或重油砂岩中的石油。第29章“税收抵免”适用于1979年以后、1993年1月1日之前投产的非常规天然气井。税收抵免额为3美元/桶油当量，并根据通胀进行调整。1990年，税收抵免额为0.87美元/千立方英尺。税收抵免适用于2002年12月31日前开采和销售的天然气。在矿井享受税收抵免的年间，美国所有主要煤田都在开展勘探活动，大大促进了当时经济性不强或很低的矿藏的勘探开发。随后掀起了一阵世界范围内的煤层气开发热潮，这主要归因于20世纪90年代初在SanJuan盆地Fruitland煤炭富集区的成功开发，当时煤层气产率一般超过100万立方英尺/日，最高达1300万立方英尺/日。然而，SanJu

6、an盆地以外的其它地方没有却实现这样的佳绩，对煤层气的兴趣开始降温；直到20世纪90年代末，受天然气价格高企的驱动，煤层气勘探重新升温。在美国以外，首次煤层气成功商业开采发生在加拿大西部的HorseshoeCanyon煤矿；而近几年最引人注意的是澳大利亚昆士兰州煤层气开发项目，其垂直井和短幅水平分支井的产量超过100万立方英尺/日。在北美和澳大利亚以外的地区，尽管已经进行了实质性的勘探并且证明存在大量的煤层气，但迄今为止却很少或者根本没有投入商业开发，主要是因为煤层的渗透性较低，导致产量经济性不强，而不是煤层气含量低。目前，由于天然气价格相对较低和页岩气成功开发的综合影响，全球大部分地区的煤层

7、气勘探活动已经出现衰落，只有个别地区的成果尚佳。在世界范围内，潜在煤层气资源的规模和分布与煤炭资源的分布相当。全球煤气资源受到不良约束，因为大部分的煤炭资源评价都仅限于足够厚的值得商业开采的煤层以及可开采深度的煤层。此外，在很多国家煤气的勘探开发很少，资源评价的方法也没有标准化。最大的煤资源及煤层气矿藏位于14个国家和地区（见表1），其中资源量最大的几个国家是俄罗斯、中国、美国、澳大利亚和加拿大。