陈振宏等-不同煤阶煤层气吸附解吸特征差异对比

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1、第２８卷第３期天然气工业地质与勘探不同煤阶煤层气吸附、解吸特征差异对比倡１，２，３１２１陈振宏王一兵宋岩刘洪林（１．中国石油勘探开发研究院廊坊分院２．中国石油勘探开发研究院３．中国科学院广州地球化学研究所）陈振宏等．不同煤阶煤层气吸附、解吸特征差异对比．天然气工业，２００８，２８（３）：３０‐３２．摘要研究煤层气吸附、解吸特征差异，是揭示煤层气成藏机理及高效开发煤层气的基础。高、低煤阶煤层气藏吸附、解吸特征受煤储层物性差异的控制，呈现出显著差别，目前这方面的研究还基本上处于空白。利用煤层气成藏物理模拟及热变模

2、拟实验等手段，研究了高、低煤阶煤层气吸附、解吸特征的根本性差异，并深入剖析了该差异的形成机制。结果显示：高煤阶煤层气藏吸附平衡时间长且较分散，初期相对解吸百分率与相对解吸速率低；低煤阶煤层气藏吸附平衡时间短而集中，初期相对解吸百分率与相对解吸速率高；其化学分子结构、物理结构及显微组分的差异是导致该差异的主要原因。因此，高煤阶煤层气藏解吸效率较低，开发难度较大，低煤阶煤层气藏开发较容易。同时，构造热事件对高煤阶煤储层的改造作用很显著，有助于高煤阶煤层气藏的开发生产。主题词煤阶煤层气气藏形成模拟吸附解吸机理开发勘

3、探实践证明，不同煤阶煤层气藏在煤层气成增加，吸附量急剧变小，直至很少吸附或基本不吸附。［１‐４］因、储层物性及成藏过程等方面存在显著差异。煤样主要取自华北地区晚古生界主采煤层，并特别是不同煤阶煤层气吸附／解吸特征的差异影响收集了西北和华北部分地区煤的吸附测试资料。首了煤层气的聚集成藏、解吸—渗流—产出的全过程，先将采集的煤样破碎至－６０目，缩分出２００g，在美但目前这方面研究还十分薄弱，在一定程度上制约国Terratek公司生产的IS‐１００等温吸附仪上进行了当前煤层气地质研究及勘探评价工作的进一步深吸附测试

4、。测试条件为：平衡水分、３０℃、９点吸附、入。因此，系统地研究高、低煤阶煤层气藏吸附／解最大压力为２０MPa左右。缩分出１０g左右煤样制吸特征差异就显得非常重要。备煤砖光片，在LeitzMPV‐SP显微光度计下进行煤结合我国地质特点，笔者将Ro＜０．６５％的煤层的显微组分和反射率测试。根据实测和收集的数气藏定义为低煤阶煤层气藏，Ro＞２．０％的视为高据，重新建立了吸附能力与煤阶的关系。煤阶煤层气藏，介于二者之间的为中煤阶煤层气藏。这一关系与前人的研究明显不同，可用下式定量描述：一、吸附特征Ro－０．３８Ro－

5、０．３８－１．２２－V１．５５６．１６L＝５．５０＋６９．８９（１－e）e［５］Yee认为，煤的气体吸附能力随着煤阶变化有３式中：VL表示煤的吸附能力（兰氏体积），m／t；Ro２种趋势：①吸附能力随着煤阶的增加而增大；表示镜质体反射率，％。②“U”字型，即吸附量在高挥发分烟煤A阶段附近实验发现，煤吸附甲烷能力随煤阶的增加而呈现存在一个最小值。三段式变化关系（图１），与前人研究结果明显不同。［６］钟玲文测试干燥煤样时发现，镜质组含量大Ⅰ阶段：Ro＜１．５％时，煤的兰氏体积随着煤化于６０％煤的吸附量与煤化程度的关

6、系有如下特征：程度的加深而大幅度增加。①镜质体反射率在０．５０％～１．２０％范围内变化时，Ⅱ阶段：Ro为１．５％～３．５％时，煤的兰氏体积随着煤化程度增高，吸附量减小；②镜质体反射率在基本上维持同一水平，达到煤的兰氏体积最大值。１．２０％～４．００％范围时，吸附量随着煤化程度增加而Ⅲ阶段Ⅳ：Ro＞３．５％时，煤的兰氏体积随着煤增加；③镜质体反射率超过４．００％，随着变质程度的化程度的增加而有所下降。倡本文受到国家“９７３”计划“煤层气成藏机制及经济开采基础研究”（编号：２００２CB２１１７０５）项目的资助。作

7、者简介：陈振宏，１９７９年生，工程师，博士；主要从事石油天然气地质及煤层气地质方面的研究工作。地址：（０６５００７）河北省廊坊市４４号信箱煤层气项目经理部。电话：（０１０）６９２１３５４２，１３９３０６１３０４１。E‐mail：cbmjimcoco＠１２６．com·１·地质与勘探天然气工业２００８年３月为进一步定量描述高、低煤阶煤层气藏吸附特笔者认为，这是因为在初始状态下，两者均处于征差异，应用FY‐Ⅱ型煤层气成藏模拟系统，开展煤吸附“饥饿”状态，褐煤以大孔为主，孔隙度大，吸附吸附特征定量物理模拟实验。甲烷速

8、率更快；达到一定吸附饱和度后，高煤阶煤体选择一定质量完全解吸的褐煤（Ro＝０．４１％～现出绝对吸附能力强的优势，其吸附速率超出褐煤。０．４６％）和无烟煤（Ro＝２．４４％～３．８２％）样品，样品二、解吸特征分别采自准噶尔南缘昌吉地区昌试１井侏罗系西山１窑组下段（J２x）及沁水盆地南部郑庄区块晋试１０井采自北票煤层气藏及沁水盆地郑庄区块山西组山西组，置于FY‐Ⅱ型煤层气成藏模拟系统的样品的罐装煤样解吸