石油学报

作者：杨兆彪, 卢本举, 周国晓, 陈河青, 闫霞, 李存磊, 马行陟, 高为, 刘常青, 张宝鑫, 王怀厂, 冯帅龙, 王嘉楠, 梁宇辉, 王钰强

单位：1. 中国矿业大学煤层气资源与成藏过程教育部重点实验室 江苏徐州 221008;2. 中国石油长庆油田公司勘探开发研究院 陕西西安 710018;3. 中国石油新疆油田公司勘探开发研究院 新疆克拉玛依 834000;4. 中石油煤层气有限责任公司 北京 100028;5. 中国石油勘探开发研究院 北京 100083;6. 贵州省煤层气页岩气工程技术研究中心 贵州贵阳 550009

关键词：深部煤层气,储层,流动,产出规律,特殊性

基金：杨兆彪,男,1980年9月生,2011年获中国矿业大学博士学位,现为中国矿业大学资源与地球科学学院教授,主要从事煤系气资源与开发地质研究。Email:zhaobiaoyang@163.com

摘要： 深部(埋深＞2 000 m)煤 层气的地质特殊性和产出特殊性主要体现在高温、高压、高应力和高改造条件下煤层特征以及煤层气赋存条件、流动性质和产出规律的特殊性上。研究结果表明:(1)深部煤层的储集空间以小于2 nm的微孔为主,储层为典型的纳米储层。随着煤阶的增大,煤层中微孔体积占比逐渐增大。微孔是吸附气赋存的主要空间,微孔体积占比在一定程度上代表了煤层中吸附气含量的占比。深部煤层具有典型的双重孔-缝结构,但其孔隙度和渗透率在深部高温、高压条件下会发生衰减。(2)深部煤层气不同赋存状态间的分配变化是温度、压力和赋存空间共同耦合作用的结果,随埋深增加,煤层中的吸附气含量占比降低,游离气含量占比将增高,吸附气含量和总含气量存在明显的临界转换深度。深部煤层气的富集成藏是煤层物质组分、深度效应和保存条件"三元控气"共同作用的结果。其中,深度效应是深部煤层气特有的效应,保存条件对于游离气的富集至关重要。(3)在深部高温效应下,煤层中吸附气的解吸量、解吸速率、解吸率和扩散系数都将明显提高,由此可以产生明显的甲烷解吸补偿效应,这使得煤岩在吸附气量减少的情况下也可以释放出更多的甲烷,同时,吸附气的解吸高峰期会更快地发生。高温条件下,较低的气水黏度比及界面张力更有利于煤层中气水两相的渗流。(4)深部煤层气的产出行为实质上是在高温、高压和大规模水力压裂强化后,特殊的多相、多赋存态流体运动的综合表现。煤层气的产出过程也是超静孔隙压力逐渐消散的过程,进而普遍表现为初期高峰高产、中期稳定中产、后期稳定低产的衰竭式产出特征。深部煤层气在产出初期以游离气为主,在产出的中—后期以吸附气为主,在整个煤层气井的生产周期,游离气的产量占比接近原始煤层中游离气的含量占比。在深部煤层气井的产出气中,甲烷的碳稳定同位素值(δ13C1)随排采时间呈"L"型变化趋势,具有地质响应意义,即在排采初期以游离气产出为主的阶段,δ13C1快速降低且呈小幅稳定,而在排采中—后期以吸附气产出为主的阶段,δ13C1接近原始气藏的预测值且保持长期稳定。上述研究成果对于丰富和深化深部煤层气的地质理论具有重要意义。

来源：2025年第8期

《石油学报》期刊编辑部

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