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2。6。1 煤層氣儲層及儲層壓力

2。6。1。1 煤層氣儲層

煤既是烴源巖，又是儲集層。煤系地層在煤化作用過程中，所伴生出的煤層氣一般足以達到煤層吸附所需求的氣量，煤層是否含有工業性煤層氣主要決定於煤儲層的特性及後期的儲存條件。因此，煤層氣儲集層不同於常規天然氣儲集層，其組成是單純的煤，這裡按照瓦斯地質學中的煤體結構的概念和煤的變質階段對煤層氣儲集層進行分類描述（表2。24）。

（1）原生結構煤儲層

這類儲層主要由原生結構煤組成，煤體結構幾乎沒有受到構造破壞，煤層的原始結構和構造儲存完整，以割理為主，偶爾可見到外生裂隙和繼承性裂隙。研究表明這類煤的滲透能力最好，特別是割理最為發育的中變質階段煤。目前成功的煤層氣開發多集中在這類儲層中，如美國的聖胡安盆地和中國的河東煤田等。煤和瓦斯突出統計研究表明，原生結構煤發育區一般不發生瓦斯突出，究其原因可能是積聚在這類煤中的瓦斯因裂隙連通性較好，以緩慢的速度不斷釋放出來，間接地說明了這類煤的滲透能力較強。因此，含氣量較高的中變質階段的原生結構煤儲層，以其優良的孔滲性而作為煤層氣勘探開發的首先目的層，同時，較完整的煤體結構使儲層強化的實施成為可能。

（2）碎裂煤儲層

表2。24 煤層氣儲層分類

（據張新民等，2002）

這類儲層中割理依然存在，外生裂隙和繼承性裂隙增多，儲層的滲透性變化較大。對割理不發育的低變質和高變質煤，外生裂隙的增多無疑可提高儲層滲透性；但對割理十分發育的中變質煤，外生裂隙的發育可能使滲透率增加或降低，主要取決於外生裂隙的方向和組數：方向多變、組數較多，將導致割理被嚴重改造，滲透性變差；方向單一，特別是繼承性裂隙發育時，滲透性增強。碎裂煤儲層在我國東部構造活動強烈的高變質煤分佈區尤應重視，雖然高變質煤割理不發育或被礦物質充填，但含氣量較高，因此外生裂隙成為煤層氣運移的有效通道。同時，裂隙組數少、方向單一的煤層便於強化處理（如水力壓裂）。

（3）碎粒煤儲層

這類儲層以外生裂隙多組、多方向發育使煤體破碎成粒狀為特徵，儲集層的滲透能力較差。礦井瓦斯突出統計結果表明，碎粒煤分佈區瓦斯不易運移釋放出來，而容易積聚在應力集中地帶，在開採過程中突然釋放造成瓦斯突出事故。其滲透率一般在1×10－3μm2以下，就目前的開發工藝來說，不可作為煤層氣開發目的層。

（4）糜稜煤儲層

這類儲層由發育劈理的鱗片煤和無任何裂隙的土狀煤組成，其滲透性極差，滲透率在0。1×10－3μm2以下，是目前工藝無法開發的儲集層。

2。6。1。2 煤層氣儲層壓力

煤儲層壓力是指煤層孔隙中的流體（包括氣體和水）壓力。煤儲層壓力對煤層氣含量和氣體賦存狀態起著重要作用。同時，儲層壓力也是水和氣體從煤的裂隙中流向井筒的能量。降低煤儲層壓力，煤孔隙中吸附的氣體開始解吸，向裂隙中擴散，在壓力差作用下從裂隙向井筒流動。煤層氣開採就是根據這一原理，透過排水降低儲層壓力而採氣的。

現實中，原始煤儲層壓力差別較大。這是由於原始煤儲層受多種因素的影響，如區域水文地質條件、埋深、氣含量及地應力等。一般用壓力梯度衡量壓力的大小，為了在儲層評價中統一方法和原則，將儲層壓力劃分為3種類型（表2。25）。正常儲層壓力梯度應等於9。5～10。0 MPa/m，即基本上等於靜水壓力梯度；大於10。0 MPa/m為高壓儲層，小於9。5 MPa/m為低壓儲層。

表2。25 儲層壓力型別劃分方案

（據張新民等，2002）

儲層壓力是透過試井而獲得的。在我國用試井的方法獲得的資料有限，在全國範圍內僅收集到18個煤礦區的104個煤儲層壓力引數。這些資料在地域上的分佈很不均衡，主要分佈於華北和東北地區，華南和西南地區只有個別資料；而西北地區連一個數據也沒有。

2。6。2 煤儲層壓力影響因素

2。6。2。1 煤層埋深對煤儲層壓力的影響

從單一鑽孔中不同埋深不同煤層試井所獲得的儲層壓力發現，隨著煤儲層埋深增加，煤儲層壓力增大。同一地區、不同鑽孔儲層壓力也有規律可循，如淮南煤田CQ-2孔和CQ-3孔，這種現象在各煤層氣井儲層壓力的測試結果中普遍存在。筆者對不同礦區內煤儲層壓力與埋深關係作圖並建立關係式，用此關係式可推算該礦區內其他未知區的煤儲層壓力。主要礦區煤儲層壓力與埋深關係結果見圖2。25至圖2。29）。

圖2。25 晉城礦區煤儲層壓力與埋深關係

（據張新民等，2002）

圖2。26 陽泉、屯留礦區煤儲層壓力與埋深關係

（據張新民等，2002）

圖2。27 離柳、韓城礦區煤儲層壓力與埋深關係

（據張新民等，2002）

圖2。28 淮南礦區煤儲層壓力與埋深關係

（據張新民等，2002）

圖2。29 紅陽、鐵法礦區煤儲層壓力與埋深關係

（據張新民等，2002）

為了對我國現已獲得的煤儲層壓力資料充分應用，筆者將全國19個礦區已獲得的儲層壓力，按平均值分為超壓儲層、低壓儲層和過低壓儲層3種類型，分別作圖建立關係式（圖2。30至圖2。32）。

圖2。30 高壓儲層壓力與埋深關係

（據張新民等，2002）

圖2。31 低壓儲層壓力與埋深關係

（據張新民等，2002）

圖2。32 過低壓儲層壓力與埋深關係

（據張新民等，2002）

2。6。2。2 水文地質條件對煤儲層壓力的影響

靜水水位的高低與區域水文地質條件有關，當煤儲層所處的地表低於區域內靜水水位時，在承壓水力作用下，該地煤儲層屬超壓儲層。這樣的儲層一般位於向斜或復向斜內次一級的背斜部位。煤儲層一般滲透性差，與外界水力聯絡差，補給徑流不暢，地下水基本上處於滯流狀態，為靜儲量弱含水層。

建議進一步閱讀

張新民等。2002。中國煤層氣地質與資源評價。北京：科學出版社，2～51