第五章-煤層氣儲(chǔ)層壓力、吸附、解吸特征

第五章煤儲(chǔ)層

壓力及吸附/解吸特征第一節(jié)煤儲(chǔ)層壓力第二節(jié)煤儲(chǔ)層的吸附特征第三節(jié)等溫吸附曲線的應(yīng)用第四節(jié)影響煤的吸附性因素第五節(jié)煤儲(chǔ)層的解吸特征第一節(jié)煤儲(chǔ)層壓力一、定義指作用于煤孔隙—裂隙空間上的流體壓力（包括水壓和氣壓），故又稱(chēng)為孔隙流體壓力。

1、開(kāi)放體系儲(chǔ)層壓力等于靜水壓力

2、封閉體系儲(chǔ)層壓力等于上覆巖層壓力

3、半封閉體系上覆巖層壓力由儲(chǔ)層內(nèi)孔隙流體和煤基質(zhì)塊共同承擔(dān)二、儲(chǔ)層壓力狀態(tài)壓力系數(shù)：即實(shí)測(cè)儲(chǔ)層壓力與同深度靜水壓力之比，%

①超壓：壓力系數(shù)>1，壓力梯度>0.98MPa/100m；②正常壓力：壓力系數(shù)=1，壓力梯度=0.98MPa/100m；③欠壓：壓力系數(shù)<1，壓力梯度<0.98MPa/100m。我國(guó)三十二個(gè)礦區(qū)煤層氣試井結(jié)果表明，各煤級(jí)煤儲(chǔ)層超壓狀態(tài)占33.2%，正常壓力狀態(tài)占21.9%，欠壓狀態(tài)占45.3%，各煤級(jí)煤儲(chǔ)層中三種狀態(tài)均有分布，其中中煤級(jí)煤儲(chǔ)層大多處于欠壓狀態(tài)。超壓——煤層氣井噴三、儲(chǔ)層壓力的地質(zhì)控制1、埋深2、地應(yīng)力P=Gp·HP—儲(chǔ)層壓力，MPa；Gp—壓力梯度（單位垂深內(nèi)的儲(chǔ)層壓力增量），

MPa/100m；

H—煤層中心埋藏深度，m=h·Gw—視儲(chǔ)層壓力，MPaGw—靜水壓力梯度；0.98MPa/100m（淡水）；

0.98MPa/100m（咸水）

h—煤層中點(diǎn)處水頭深度，m3、水文地質(zhì)開(kāi)放體系4、煤層氣（瓦斯）壓力煤層氣（瓦斯）壓力是指在煤田勘探鉆孔或煤礦礦井中測(cè)得的煤層孔隙中的氣體壓力。煤儲(chǔ)層試井測(cè)的儲(chǔ)層壓力是水壓，二者的測(cè)試條件和測(cè)試方法明顯不同。煤儲(chǔ)層壓力是水壓與氣壓的總和，在封閉體系中，儲(chǔ)層壓力中水壓等于氣壓；在開(kāi)放體系中，儲(chǔ)層壓力等于水壓與氣壓之和。吸附方式：物理吸附，范德華力吸附模型：?jiǎn)螌游剑鄬游?，容積充填理論一、朗格繆爾理論第二節(jié)煤儲(chǔ)層的吸附特征VL或Vm或a—最大吸附量；VL、PL——朗格繆爾體積和壓力，PL等于1／b

二、平衡水等溫吸附實(shí)驗(yàn)IS-100型氣體等溫吸附/解吸儀四、多相介質(zhì)煤巖體的吸附特征（一）氣相多組分吸附特征（二）

多相介質(zhì)的吸附特征

1、煤對(duì)水和單組分氣體CH4的吸附

2、平衡水條件下煤對(duì)CH4的吸附特征

第三節(jié)等溫吸附曲線的應(yīng)用一、理論飽和度或?qū)崪y(cè)飽和度

含氣飽和度是指煤儲(chǔ)層在原位溫度、壓力、水分含量等儲(chǔ)層條件下，煤層含氣總量與總?cè)輾饽芰Φ谋戎怠?/p>

理論飽和度:實(shí)際含氣量與蘭氏體積之比值S理=V實(shí)/VLS理—理論飽和度，%；V實(shí)—實(shí)測(cè)含氣量，m3/t；吸附等溫線:V=ＶＬＰＬ/（P+ＰＬ）Ｖ/Ｐ＝Ｖ/ＰＬ＋ＶＬ/ＰＬ實(shí)測(cè)飽和度:實(shí)測(cè)含氣量與實(shí)測(cè)儲(chǔ)層壓力投影到吸附等溫線上所對(duì)應(yīng)的理論含氣量的比值。

S實(shí)=V實(shí)/VV=VLP/(P+PL)V實(shí)—實(shí)測(cè)甲烷含量；S實(shí)—含氣飽和度。V—理論含氣量，m3/tVL—Langmuir體積，m3/t；PL—Langmuir壓力，MPa；；P—煤儲(chǔ)層壓力，MPa；吸附狀態(tài)：過(guò)飽和，飽和，欠飽和二、臨界解吸壓力臨界解吸壓力：指在等溫曲線上煤樣實(shí)測(cè)含氣量所對(duì)應(yīng)的壓力。

臨儲(chǔ)壓力比：臨界解吸壓力與儲(chǔ)層壓力之比。

三、理論采收率

Pad—枯竭壓力（據(jù)美國(guó)的經(jīng)驗(yàn)可降至的最低儲(chǔ)層壓力為100磅/平方英寸，約為0.7MPa））

第四章煤儲(chǔ)層的解吸特征一、解吸量與解吸率解吸率：損失氣量與解吸氣量之和與總氣量之百分比。解吸量：損失氣量與現(xiàn)場(chǎng)兩小時(shí)解吸氣量之和，即解吸率與該深度下實(shí)際含氣量的乘積。二、吸附時(shí)間定義為實(shí)測(cè)解吸氣體體積累計(jì)達(dá)到總解吸氣量（STP：標(biāo)準(zhǔn)溫度、壓力）的63%時(shí)所對(duì)應(yīng)的時(shí)間。

吸附時(shí)間與產(chǎn)能達(dá)到高峰的時(shí)間有關(guān)，與煤層氣長(zhǎng)期的產(chǎn)能關(guān)系不密切。吸附時(shí)間短，則煤層氣井有可能在短期內(nèi)達(dá)到產(chǎn)能高峰，有利于縮短開(kāi)發(fā)周期，但不利于氣井的長(zhǎng)期穩(wěn)產(chǎn)。我國(guó)部分礦區(qū)煤層甲烷平均解吸量統(tǒng)計(jì)結(jié)果沁水盆地中南部解吸率與煤層埋深的關(guān)系

東北鐵法和西北寶積山等中生界煤儲(chǔ)層埋深增大，煤層甲烷解吸率卻有降低的明顯趨勢(shì)，最佳解吸深度在400~600m之間。由此來(lái)看，不同地區(qū)和不同時(shí)代煤儲(chǔ)層甲烷解吸率與埋深之間關(guān)系往往大