煤层气勘探方法(2勘探)

煤层气勘探方法与技术,吴 建 光 中联煤层气有限责任公司 2008年11月,大 纲,1 前言 2煤层气勘探开发原则与阶段划分 3 煤层气主要储层参数测试 4 煤层气钻井技术 5 煤层气物探技术 6 煤层气固井技术 7 煤层气完井与增产技术 8 煤层气排采技术 9 煤层气田集输工程,2 煤层气勘探开发原则与阶段划分 煤层气与常规天然气的不同点,煤层气勘探开发的目的、任务？,1、查明煤层气资源量/储量； 2、为煤层气田开发提供依据； 3、为煤层气矿权转让、证卷交易等商业性活动提供依据。,2.1 煤层气勘探开发的目的、任务,1、充分反映煤层气的特殊地质规律； 2、有利于中国煤层气产业的成长和发展； 3、科学性、实用性和可操作性。,2.2 煤层气勘探开发原则,煤储层的特点决定了煤层气的勘探开发难于划分明显的阶段，最适合进行滚动勘探开发。 根据近年来煤层气勘探开发经验，划分为三个阶段： 煤层气资源评价与选区 煤层气勘查区域勘探、预探、详探 煤层气开发,2.3 煤层气勘探开发的阶段划分,2.3.1 阶段划分,2.3 煤层气勘探开发的阶段划分,1、煤层气区域勘探阶段 煤层气区域勘探阶段是指从优选出的勘查目标区准备钻煤层 气参数井开始，到获取煤层气储层参数的全过程。 2、 煤层气预探阶段 煤层气预探阶段是指从煤层气区域勘探获得煤层气储层参数开始，进一步优选煤层气参数井，进行压裂、单井排水采气试验等工作，直到获得单井煤层气工业气流的全过程。 3、煤层气详探阶段 煤层气详探阶段是指从煤层气预探阶段获得单井煤层气工业气流开始，进行井组生产试验，获得井组气产量、水产量、气井压力等可靠生产数据，全部或大部探明勘探目标区的全过程。,2.3.2 煤层气勘查各阶段的划分及其定义,2.3.3 煤层气勘查方法及步骤 煤层气田勘查要遵循：区域勘探预查详查三个阶段,勘查阶段的作业任务和目的,2.3 煤层气勘探开发的阶段划分,1 根据已有资料，优选参数井井位； 2 物、化探普查工作，编制勘查部署方案； 3 钻井、地质设计、工程施工设计和煤层取芯设计； 4 钻井： 获取地层及煤层层序、深度、厚度数据；进行地质录井和气测录井；煤层及其顶、底板取芯； 5 取芯： 按设计技术要求选用绳索式半合管取芯工具，煤层取芯率要求见DZ/T 02162002； 6 测井： 获取地层和煤层的深度及厚度参数；检查固井质量； 7 试井 ：应进行注入/压降法试井； 8 煤的化验分析方法见GB 21291；煤层含气量测定方法见GB/T 195592004；煤的等温吸附试验方法见GB/T 195602004； 9 根据地质参数优选煤层气井，进行压裂和单井排采； 10 根据煤层气井连续试采情况，确定下一步试验井组的部署； 11 按照规范要求，计算地质储量和相应的可采储量； 12 煤储层数值模拟，进行煤层气开发规模和潜力量化评价。,2.3.3 煤层气勘查方法及步骤,2.3 煤层气勘探开发的阶段划分,2.3.4 煤层气地质评价理论与技术 1、资源评价与选区阶段的地质评价 调查地下煤层气资源赋存条件、赋存数量，优选评价研究潜在 的勘查区，部署参数井位选区、布井,1 查明勘查目标区的构造类型、构造要素、发育史及分布情况；评价勘查工作区的构造复杂程度。 2 查明勘查目标区可采煤层层位、层数、厚度和分布范围，评价煤层的稳定程度和连续性。 3 查明勘查目标区煤层的含气性及其分布规律；确定煤层气风化带的分布深度及范围。 4 查明勘查目标区各主煤层的储层特征（如：孔隙度、渗透率、储层压力、地应力、储层温度等），等温吸附特征，及其影响因素。 5 查明勘查目标区煤岩、煤质特征。煤芯宏观特征。煤层顶底板岩性、孔隙度、渗透率、力学性质。 6 查明煤层水、煤层气的性质、组成成分及其分布情况。 7 进行井组和/或单井排采试验，确定煤层气井的产能情况，煤层气开发的可行性。 8 计算煤层气储量（见DZ/T 02162002）。 9 运用煤储层数值模拟技术，进行井组优化、产能预测、采收率预测；对煤层气开发规模和潜力进行量化评价。,2、勘查阶段的地质评价,2.3.4 煤层气地质评价理论与技术,3、开发阶段的地质评价 勘查阶段的成果进行分析研究，同时运用储层模拟技术进行井网优化，对钻井、完井、增产方式、排采技术及地面建设方案等选择；对煤层气田的开发进行经济、技术可行性分析；编制煤层气田开发方案。,2.3.4 煤层气地质评价理论与技术,通过连续排采作业，建立气水产量与压力和时间的对应关系； 形成井间干扰，建立产能曲线，了解储层裂隙发育情况和渗透率的各向异性； 运用储层模拟技术进行井网优化和钻井、完井及增产方式选择； 开发经济、技术可行性分析。 综上所述，煤层气地质评价理论与技术发展，完善了煤层气富集形式和产出机理，建立了野外测试和室内分析方法和技术体系，建立煤层气战略选区区域勘探重点开发的勘探模式。,2.4 煤层气储量评价,根据现行煤层气资源/储量规范（DZ/T02162002）要求： 1、从地质、经济、技术和资源等方面，对煤层气储量可靠性和开发可行性作出评价； 2、对储量规模、资源丰度、埋藏深度、储层物性等作出评价分类。,规定了我国煤层气资源/储量分类分级标准及定义、储量计算方法、储量评价标准和储量报告的编写要求。 适用于地面钻井开发时的煤层气资源/储量计算，适用于煤层气的资源勘查、储量计算、开发设计及报告编写；可以作为煤层气矿业权转让、证券交易以及其它公益性和商业性矿业活动中储量评估的依据。,适用范围,2.4 煤层气储量评价,煤层气资源,煤层气资源：是指以地下煤层为储集层且具有经济意义的煤层气富集体。其数量表述分为资源量和储量。,定 义,2.4 煤层气储量评价,煤层气资源量,是指根据一定的地质和工程依据估算的赋存于煤层中，当前可开采或未来可能开采的，具有现实经济意义和潜在经济意义的煤层气数量。,定 义,是指在原始状态下，赋存于已发现的具有明确计算边界的煤层气藏中的煤层气总量。,煤层气地质储量,2.4 煤层气储量评价,煤层气地质储量,原始可采储量（简称可采储量）：是地质储量的可采部分。是指在现行的经济条件和政府法规允许的条件下，采用现有的技术，预期从某一具有明确计算边界的已知煤层气藏中可最终采出的煤层气数量。 经济可采储量：原始可采储量中经济的部分。是指在现行的经济条件和政府法规允许的条件下，采用现有的技术，预期从某一具有明确计算边界的已知煤层气藏中可以采出，并经过经济评价认为开采和销售活动具有经济效益的那部分煤层气储量。经济可采储量是累计产量和剩余经济可采储量之和。 剩余经济可采储量：是指在现行的经济条件和政府法规允许的条件下，采用现有的技术，从指定的时间算起，预期从某一具有明确计算边界的已知煤层气藏中可以采出，并经过经济评价认为开采和销售活动具有经济效益的那部分煤层气数量。,定 义,2.4 煤层气储量评价,煤层气勘探开发阶段的划分,规程将煤层气勘探开发划分为煤层气勘探和煤层气开发两个阶段，其中煤层气勘探阶段又分为选区与勘探。,煤层气 勘探,煤层气 开发,煤层气 勘探开发,选区,勘探,定 义,2.4 煤层气储量评价,分 类 依据经济效益 经济的 次经济的 内蕴经济的,煤层气资源/储量分类与分级,分 级 依据地质认识程度 预测的 控制的 探明的,2.4 煤层气储量评价,分 类,经济的：在当时的市场经济条件下，生产和销售煤层气在技术上可行、经济上合理、地质上可靠并且整个经营活动能够满足投资回报的要求。 次经济的：在当时的市场经济条件下，生产和销售煤层气活动暂时没有经济效益，是不经济的，但在经济环境改变或政府给予扶持政策的条件下,可以转变为经济的。 内蕴经济的：在当时的市场经济条件下，由于不确定因素多，尚无法判断生产和销售煤层气是经济的还是不经济的，也包括当前尚无法判定经济属性的部分。,煤层气资源/储量分类与分级,2.4 煤层气储量评价,分 级,预测的：初步认识了煤层气资源的分布规律，获得了煤层气藏中典型构造环境下的储层参数。因没有进行排采试验，仅有一些含煤性含气性参数井工程，大部分储层参数条件是推测得到的，煤层气资源的可靠程度很低，储量的可信系数为 0.10.2。 控制的：基本查明了煤层气藏的地质特征和储层及其含气性的展布规律，开采技术条件基本得到了控制，并通过单井试验和储层数值模拟了解了典型地质背景下煤层气地面钻井的单井产能情况。但由于参数井和生产试验井数量有限，不足以完全了解整个气藏计算范围内的气体赋存条件和产气潜能，因此煤层气资源可靠程度不高，储量的可信系数为 0.5左右。 探明的：查明了煤层气藏的地质特征、储层及其含气性的展布规律和开采技术条件（包括储层物性、压力系统和气体流动能力等）；通过实施小井网和/或单井煤层气试验或开发井网证实了勘探范围内的煤层气资源及可采性。煤层气资源的可靠程度很高，储量的可信系数为0.70.9。,煤层气资源/储量分类与分级,2.4 煤层气储量评价,煤层气资源/储量分类与分级体系,单井产量下限：,储量起算条件,勘查程度和认识程度：,煤层气储量计算以单井产量下限为起算标准，即只有在煤层气井产气量达到产量下限的地区才可以计算探明储量。根据国内平均条件，确定单井平均产量下限值见下表。,储量起算单井产量下限标准,2.4 煤层气储量评价,各级煤层气储量勘查程度和认识程度要求,储量计算单元与计算边界,2.4 煤层气储量评价,储量计算单元与计算边界,储量计算边界,2.4 煤层气储量评价,类比法,体积法,地质储量 计算方法,类比法主要利用与已开发煤层气田（或相似储层）的相关关系计算储量。计算时要绘制出已开发区关于生产特性和储量相关关系的典型曲线，求得计算区可类比的储量参数再配合其它方法进行储量计算。类比法可用于预测地质储量的计算。,Gi = 0.01 A h D Cad 式中：Gi-煤层气地质储量，108m3； A-煤层含气面积，km2； h-煤层净厚度，m； D-煤的容重，t/m3。,2.4 煤层气储量评价,储量计算参数的选取原则,数值模拟法,产量递减法,采收率计算法,可采储量 计算方法,数值模拟法,等温吸附曲线法,产量递减法,类比法,Gr = Gi Rf Gr-可采储量 Gi-地质储量 Rf-采收率%,2.4 煤层气储量评价,煤层气可采储量计算方法,产量递减法,产量递减法是通过研究煤层气井的产气规律、分析气井的生产特性和历史资料来预测储量，一般是在煤层气井经历了产气高峰开始稳产并出现递减后，利用产量递减曲线的斜率对未来产量进行计算。产量递减法实际上是煤层气井生产特性外推法，运用产量递减法必须满足以下几个条件：,有理由相信所选用的生产曲线具有气藏产气潜能的典型代表意义； 可以明确界定气井的产气面积； 产量时间曲线上在产气高峰后至少有半年以上稳定的气产量递减曲线斜率值； 必须有效排除由于市场减缩、修井、或地表水处理等非地质原因造成的产量变化对递减曲线斜率值判定的影响。,递减段,2.4 煤层气储量评价,煤层气可采储量计算方法,等温吸附曲线法,Rf = (Cgi-Cga) / Cgi 式中Cgi- 原始储层条件下的煤层含气量，实测含气量，m3/t； Cga- 废弃压力条件下的煤层含气量，废弃含气量，m3/t。,2.4 煤层气储量评价,煤层气含量的换算,可采用干燥无灰基（dry, ash-free basis）或空气干燥基(air-dry basis) 两种基准含气量近似计算煤层气储量，其换算关系可根据下式计算： Cad = Cdaf(1-Mad-Ad) 式中 Cad-煤的空气干燥基含气量, m3/t； Cdaf-煤的干燥无灰基含气量, m3/t； Mad-煤中原煤基水分, %； Ad-煤中灰分, % 。,2.4 煤层气储量评价,