煤层气变压吸附技术的应用及研究
煤层气变压吸附技术
变压吸附技术在煤层气开发中的应用探讨
唐晓东〔1〕孟英峰
摘要本文简单介绍了变压吸附(PSA)技术的原理、特点、用途和国内外开发现状。针
对我国煤层气开发的特殊性，提出了将PSA技术用于煤层气水平钻井，提高压力封闭低渗透煤层中煤层气采收率，以及煤层气净化、轻烃回收和贮运的技术思路。进一步分析表明，在煤层气开发中应用PSA技术具有技术先进和经济优势。最后得出了PSA技术在我国煤层气开发中推广应用的几点建议
〔1〕西南石油学院化工系，讲师，637001四川省南充市1 引言我国有着极为丰富的煤层气资源，据估算，埋深2000m以浅的煤层气资源量达30～35万亿m3，以可采系数50%折算，其可采资源量为15～175万亿m3，
相当于1319～1539亿t原油，按现有原油开采速度，可供我国开采100年以上
。因此，我国煤层气开发前景巨大。目前，制约我国煤层气开发的主要问题是技术问题，例如煤层渗透率低、单井产量低和不能形成工业生产规模等，这使得我国不能照搬美国开发煤层气的成功经验，必须研究适合我国煤层气工业发展的技术。本文正是针对我国煤层气开发的特殊性，提出将PSA技术用于煤层气水平钻井，提高煤层气采收率，煤层气净化、轻烃回收和贮运，以促进我国煤层气工业的技术进步。
2 PSA技术简介
PSA技术是60年代发展起来的一种气体分离技术，它是以固定床吸附，在连
续改变体系平衡的热力学参数(压力)下，使吸附和解吸再生循环进行，既具有固定床吸附的优点，又是一种循环过程。它广泛用于石油、天然气、化工的气体分离工业，例如H2、O2、N2、H e和A r等气体，以及CH4、C 2H4、C
2H2、nC nH2n+2、H2O、CO2和CO等组分的分离、回收和精制。
到1986年国内外已有500余套大型PSA装置在运转，最大处理能力已达到10
万m 3
/h。PSA分离过程的优点为：
(1)产品纯度高，例如可获得纯度为99999%的纯氢；
(2)在室温和低压(005～300MPa)下操作，不需外加热源，设备简单；
(3)可单级操作，原料气中的几种组分可在单组中脱除，原料气中的水分和C
O2等不需要预处理；
(4)吸附剂寿命长，对原料气质量要求不高，装置操作容易，操作弹性大；
(5)自动化程度高，操作费用低，节能降耗显著。
我国PSA技术的研究始于70年代初，由西南化工研究院率先开发PSA技术，至
今已在内外开发350余套PSA装置，涉及九个方面的应用。表1列出了该院开发的
可用于煤层气开发的部分PSA技术。
3 PSA技术在煤层气开发中的应用
3 1 PSA技术在煤层气钻井中的应用
针对我国煤层气储层属于低渗透、压力封闭型。亦有人提出在大规模开发煤层气时采用水平井技术。水平井的主要优点是垂直于煤体的最大渗透方向，可增加煤层气的产量。但是，在钻水平井时必须考虑钻井液对煤层的污染问题，否则将得不偿失，在油气行业已经出现过钻井液严重污染油气层而导
表1 可用于煤层气开发的PSA技术
装置 PSA-N 2 PSA-CO2/R PSA-C+2/R PSA-CH 4
原料气空气各种含CO2混合气天然气煤矿瓦斯
处理量(m3/h) 30～6000 1500～50000 200～10000 500～20000
净化气纯度(%V) N2≥99 CO2＜0 2 C+2＜100ppm C1：50～95 操作温度常温常温常温常温
操作压力(MPa) 0 3 07~20 03~08 04~08
在煤层气开发中的应用煤层气钻井，提高煤层气采收率提高煤层气采收率，煤层气净化煤层气净化，轻烃回收煤层气净化
致油气井报废的教训。因此，为防止煤层污染，可采用空气钻井技术。
空气钻井是用空气作循环介质的一种低压钻井技术，与钻井液钻井比较，它具有成本低，机械钻速提高3～4倍，钻头寿命长，能有效开发低压低渗透储集层
和很好地保护储层等优点。但空气钻井存在着难以克服的危险性，钻遇煤层时可能发生井底着火。煤层气和压缩空气的混合物引起井底着火能熔化钻头、钻铤、钻杆和其它井底工具，造成事故。因此，为防止空气钻井的危害，可采用空气雾化钻井和天然气钻井。空气雾化钻井减少了井底着火的可能性，但又增加了发泡剂、防腐剂和水等的费用，缩短了钻头寿命，降低了钻进速度。用天然气钻煤层气井可避免井底着火，但不经济，且存在气源和安全问题。
目前，美国、加拿大已将一种空心纤维聚合物薄膜装在专为油田设计的橇装氮气生产设备(NPU)上，生产的氮气用于水平钻井、垂直井和负压钻井，比用空气雾化钻井和天然气钻井的成本低得多，完全克服了钻井液钻井、空气雾化钻井和天然气钻井的缺点。当采用移动式PS－N2装置制氮用于煤层气水平井钻井时
，其成本仅为天然气的1/8和空气深冷法制氮的1/2。
此外，PSA－N2装置用于煤层气水平井钻井时，还副产了含氧量≥40%的富
氧空气，将其供给钻井用柴油机，可使柴油在气缸内进行富氧燃烧，以提高柴油机功率、降低油耗和CO、HC与碳烟等有害物质的排放，从而改善钻井所用柴油机
的性能，提高机械钻速，降低钻井成本。例如，四冲程非增压柴油机和四冲程涡轮增压柴油机使用35%的富氧空气，二者指示功率增加51%，机械效益分别提高6
～144%、37～85%，油耗下降56～126%、36～78%。
3 2 PSA技术在提高煤层气采收率中的应用
我国的煤层气储层属于压力封闭型，煤层渗透率低，这使得煤层气在煤孔隙中解吸和流动的阻力远大于水力封闭型的煤层气储层。为了提高我国煤层气的采收率，可采用注入增产法(ECBM)，这是Amoco公司开发的一项提高煤层气采收率新技术。ECBM将N2、CO2和烟道气注入煤层，降低甲烷在煤孔隙中的分压
，有利于CH4从煤基质中解吸；对煤具有比CH4更大亲合力的注入气体(如CO
2)，会导致CH4的置换解吸作用(即竞争吸附作用)；注入气体还增加了煤层
气向气井流动的推动力(压力能)，有利于压力封闭型煤层气克服在低渗透煤层中的流动阻力。Amoco公司在室内进行的注N2试验，已获得100%的CH4采收率；
在圣胡安盆地西北部采用5点井网进行的注N2试验，亦可使煤层气产量提高3倍
。这表明ECBM提高了产层能量，加速了煤层气的解吸和运移，从而提高了煤层气
采收率。
使用ECBM开采煤层气，必须拥有充足的N2、CO2或烟道气。N2可从空
气中获取，可作为CO2资源的气源较多(见表2)，但部分CO2气源需经浓缩和
净化才能用于ECBM。回收CO2的常用方法是溶剂吸收法，如Catacarb法、Benfi
eld法、G－V法、MEA法、ADIP法、Fluor法等，它们存在的问题是：工艺流程长
，设备复杂，能耗高和许多吸收溶剂对设备有腐蚀。当采用PSA技术从各种富含C
O2的气源中回收CO2时，其节能降耗显著，可完全克服溶剂法的缺点。例如
，PSA法替代Benfield法、MEA法、低温甲醇法、常温甲醇法、Fluor法和Selexol 法脱碳，其综合能耗仅各为原来的42%、47%、72%、2%、47%和40 1%。
表2 各种CO2气源及其含量
CO2气源 CO2%
石油溶解气微量～90
天然气 5～80
天然CO2气井 80～99 5
烟道气 10～16
合成氨工业 98～99
石油化工过程 98～99
用于ECBM的各种气源成本比较见表3。表3表明，采用注N2技术提高煤层气
采收率的成本最低，其中PSA法制N2的成本仅为深冷法的一半，其经济生产能
力国外已达到120万m3/d。因此，PSA-N2装置用于煤层气注N２开发是完全
可行的。但是，采用ECBM法，虽然提高煤层气采收率，但也增加了采出煤层气中
N2、CO2的含量，因此必须脱除才能满足管输和用户要求。
表3 用于ECBM的各种气源成本比较
气源成本(相对值)
N2(PSA法) 10
N2(深冷法) 20
CO 2 20～60
烟道气 40～60
3 3 PSA技术在煤层气净化中的应用
当煤层气中含CO2和水时，一般采用溶剂吸收法脱碳和脱水，以及固体吸
附法(变温吸附TSA)脱水。溶剂法脱碳见前述。目前可用于煤层气脱水的主要方法有：TEG法、DEG法、分子筛法(TSA)和CaCl2水溶液法，它们不同程度存在投
资和操作费用高、间歇操作和有废液排放等问题，采用PSA法脱水可消除这些不足。事实上，PSA法可同时脱除煤层气中的CO2和水。采用PSA－CH4、PSA －C
+2/R、PSA－CO2/R装置净化煤层气，优于深冷法脱氮和溶剂吸收法脱碳。脱除的N2、CO2回注煤层，可降低ECBM的生产成本。
当煤层气中同时含有H2S、CO2和水时，可在PSA法脱碳操作装置前增加
一套脱硫装置，考虑到我国煤层渗透率低和单井产量低，以采用固体脱硫剂(SDA )装置为好。这种脱硫剂可选择性地脱除H2S、RSH，工艺设备简单，不需公用
设施，一次性使用，硫容量可达12%左右，脱除1kgH2S需耗费用50元；脱硫后
的废脱硫剂不需任何处理，可直接弃于旷野、农田，对环境无害，可促进植物生长；它适用于H2S含量在01～5g/m3范围的原料气，装置处理量以小于10万
m3/d为宜，对低含硫天然气脱硫是一种有效的方法。最近，四川泸州天然气研
究所已研制出了CT8－4、CT8－4A、CT8－4B三种常温氧化铁脱硫剂，它们在活性
、硫容量和脱硫剂费用方面明显优于Sulfatreat脱硫剂。因此，采用SDA法和PSA
法净化煤层气完全可行。
3 4 PSA技术在回收煤层气轻烃中的应用
在我国相当多的煤层中，含有丰富的C+3资源。例如(于良臣等，1981年
)，北票矿区的焦肥煤中C+3含量为0098～3557%(V)，四川中梁山、天府
、南桐等瘦焦煤矿区中C+3含量为0058～318%(V)，湖南里王庙无烟煤矿
区的坦家冲井田6号煤层中C2～8的平均浓度为4814%(V)。而在四川中坝
气田的须二天然气中C+3组份仅为27%(V)对其进行轻烃回收还具有相当好
的经济效益。所以，从煤层气中回收轻烃具有较高的经济价值。
目前，透平膨胀致冷回收轻烃是天然气深加工的主要方法，将其直接用于回收煤层气中的C+3组份，须脱除煤层气中70～95%的C1+C2，是极不经济
的。若采用PSA-C+3/R装置脱除煤层气中的C1+C2，不仅能降低投资和操
作费用，而且可大幅度提高装置的生产能力。
PSA法用于回收煤层气中的轻烃有两种工艺路线，原理流程如图1和图2所示
。在图1中煤层气依次进入SDA和PSA-CO2/T(或PSA-CH4)装置脱硫、脱碳和脱
水(采用ECBM开采煤层气时，还包括脱氮)，然后进入PSA-C+2/R装置除去C
1+C2，最后采用传统轻烃回收工艺回收液化石油气(LPG)和轻油，从而提高了装置的处理量。例如，某煤层气(组成见表4)经净化后进入PSA-C+2/R装置除
去C1、C2(C1、C2脱除率按90%计)，可使煤层气中C+3含量从1633
%上升到6685%，将装置处理量提高3倍多。图2所示的原理流程与图1的不同之
处是用压缩机和分离器替代传统轻烃回收装置，简化了工艺流程，降低了设备投资。
图1 PSA系统+传统转烃回收工艺的原理流程1：SDA；2：PSA-CO２/R(或PSA-C H4)；
3：PSA-C＋２/R：4：传统轻烃回收工艺。图2 PSA法用于轻烃回收的原理
流程1：SDA；2：PSA-CO２/R(或PSA-CH4)；
3：PSA-C＋２/R：4：压缩机；5：一级分离器；6：二级分离器表4 PSA-C +2/R装置进、出口气的组成(%)
组份 C 1 C 2 C3+C 4 C1+C 5 N 2 H2S CO 2
煤层气 7482 510 1279 354 010 003 362
进口 7768 529 1326 367 010 0 0
出口 3068 209 5235 1450 038 0 0
3 5 PSA技术在煤层气贮运中的应用
大规模的煤层气开发可采用管线输送煤层气，但对于单井产量低、气井远离输气系统和就地无用户的小规模煤层气开发，则不宜采用常规天然气管输和液化作为贮运手段。
近年来，继压缩天然气(CNG)、液化天然气(LNG)作为汽车燃料之后，一种新的天然气贮存方式——吸附天然气(ANG)用于开汽车已逐渐受到人们的重视。ANG 技术系在贮罐中装入高比表面的天然气专用吸附剂，利用其巨大的内表面积和丰富的微孔结构(孔径＜30)，在常温、低压(30～60MPa)下将天然气吸附贮
存的技术。ANG与LNG比较，具有投资低、无蒸发损失等优点；与CNG比较，其投
资和操作费用降低50%，贮罐形状和用材选择余地大，质量轻，压力低，使用方便，安全可靠。ANG技术在国内已由石油大学开发成功。因此，小规模的煤层气开发，可采用ANG作为煤层气的贮运手段。
但是，ANG用于贮运煤层气时，C+3组份的存在会抑制吸附剂对CH
4的
吸附能力，应在充装前除去。采用PSA-C+2/R装置净化煤层气，可以保证煤
层气纯度满足ANG的要求。若将比净化过程与轻烃回收工艺结合，不仅能同时降低ANG原料气净化费用和轻烃回收的操作费用，还可提高传统轻烃回收装置的处理能力，原理流程如图3所示的的流
图3 PSA法用于ANG原料气净化和轻烃回收的原理流程1SDA； 2PSA-CO 2/
R9或PSA-CH4)； 3PSA-C+3/R； 4压缩机
5ANG 6传统轻烃回收装置； 7一级分离器； 8二级分离器。
程一和流程二。流程一表明，煤层气依次经SDA、PSA-CO2/R装置，除去H 2S
、CO2和水份等杂质，净化气再经PSA-C+3/R装置分离得干气(C1+C
2)
和富含C+3组份的解吸气。干气经单级压缩机压缩至60MPa，充入内装吸附
剂的钢瓶贮存，即制得ANG，由汽车运输ANG钢瓶至用户，可直接用于开汽车或家
用。富含C+3组份的解吸气经传统轻烃回收装置分离处理，可得到LPG和轻油
；LPG可作为家用燃料和汽车燃料，轻油可作为汽油的调合组份或生产30号、60
号和120号溶剂油。流程二不同于流程一之处是：从PSA-C+2/R出来的富含C
+3组份的解吸气经压缩机加压后，再经一级分离器脱除残余C1+C2，最
后经二级分离器获得LPG和轻油。
4 结束语
我国煤层气工业的进展，取决于适合我国煤层气开发特点的技术进步。本文正是针对我国煤层气开发的特殊性，提出了将PSA技术用于煤层气水平井钻井，与ECBM结合提高压力封闭低渗透煤层中煤层气的采收率，以及用于煤层气净化轻烃回收和贮运的观点。进一步分析表明，PSA这一成熟的化工分离技术与石油、天然气开发技术相结合，在煤层气开发中具有广阔的应用前景。它具有技术先进和经济优势，但要投入实际运用，笔者认为还应做三个方面的工作。首先，对国内现有的PSA技术在煤层气开发中的应用应做深入的技术和经济论证。其次，煤炭、油气和化工行业应加强合作，对技术成熟的PSA-N2、PSA-CO2/R、PSA
-CH4和PSA-C+2/R等技术用于煤层气开发，进行整体技术的配套研究。最
后，应开发不同规模处理量的PSA-N2、PSA-CO2/R、PSA-CH4和PSA-C +
2/R等装置，以满足煤层气开发的需要。▲
地矿部华北石油地质局
对外合作勘探开发煤层气项目简表
合作区合作
期限预计
勘探费用投资方式
联合国计划开发署(UNDP) 山西柳林 3年 130万美元对华援助
澳大利亚路伟尔公司山西柳林 30年 380万美元中外合资
美国安然公司山西永和 30年 750万美元中外合资
美国阿莫科公司山西大宁 30年 1000万美元中外合资
(摘自华北油气勘查开发总公司规划设计研究院“煤层气特刊”1995.No
5)
一些国家煤层气开发动态
1 澳大利亚
澳大利亚是目前世界上开发和利用煤层气最活跃和成功的国家之一。现煤层气勘探和开发活动仅位于昆士兰州和新南威尔士州。目前在新南威尔士州进行煤层气勘探的公司，主要有Amoco澳大利亚石油公司、太平洋电力公司(Pacific Po wer)、澳大利亚煤层气集团有限公司(Australian Coalbed Methane Pty Ltd)和
澳大利亚BHP集团有限公司。
在昆士兰州进行煤层气勘探与开发的公司有Conoco澳大利亚集团有限公司，
1995年7月和8月钻进了三口试井；安然(Enron)澳大利亚集团有限公司，主要在
加里里盆地进行煤层气开发，1995年7月钻进了两口井进行生产试验；三星公司(
Tristar)1994年8月以来钻进了15口井在鲍恩盆地中，其中13口井是洞穴完井，F
airview No6井每天气产量23Mft3(65万m3)，Fairview No4井每天气体
产量为28万m3；CRA勘探集团公司(CRA Exploration Pty Ltd)，1995年3月
完成了一口钻井，气体日产量达7万m3，在1995年8月23日完成的PeatⅢ孔，孔
深985m，产气量每日365万m3，BHP集团有限公司在鲍恩盆地的蒙雷矿(Moura
)煤层气利用技术上试验投资约2800万澳元，并建立了一条21km长，直径为20
3cm煤层气管道，于1995年底开始煤层气生产，该矿日产量达43万～45万m 3。
2 捷克
捷克的俄斯特拉发·卡尔维纳煤田［Ostrava Karvina(OKR)］，面积1600km 2，是波兰上西里西亚煤田在捷克的延伸部分，煤炭储量约120亿t，煤牌号为
高挥发烟煤～无烟煤，晚石炭世的煤系地层，含煤255层，平均煤厚073～1 2
0m。该煤田开采煤层的气体含量为4～23m3/t，煤田的煤层气资源量约为180～920亿m 3
捷克的DPB公司于1990提开始进行煤层气的开发活动，现已在煤田中未开采
区获得政府同意十个区块煤层气勘探和开发许可权，面积约242km2，煤炭储量
约41亿t。1993年DPB公司在该区进行煤层气生产试验阶段，准备打4～5口生产试
验井，1993年底完成了第一口试验井；1994～1995年钻进了二口试验井VA-1
号井
已钻完，TR-2号井于1995年5月2日才开始钻进，预计整个试验阶段于1996年底结
束。预计煤层气的生产阶段还需钻一些钻井，估计总的生产阶段投资费用约2
亿
美元，整个生产阶段准备工作至少5～6年。
3 法国
法国的一些硬煤煤田具有良好的煤层气开发条件，其中洛林煤田是法国最大硬煤田之，它是德国的萨尔煤田的西延部分，煤田地质储量约40亿t。洛林煤田
煤层气资源量较大，为1600亿m3。目前在洛林煤田中已有三块租借地获得煤层
气开发许可权。但目前法国生产的煤层气是从废弃矿井抽取的。同时对一些小型煤田正进行煤层气的评价和开发准备工作。法国煤层气开发进展较快，预计将来开发生产出的煤层气可直接并入气体供应网。
4 匈牙利
位于匈牙利南部的梅塞克煤田(Mecsek)是匈牙利唯一含气量高的煤田，面积约400km2，煤系地层为侏罗纪，含可采煤20层，平均煤厚15～3m，煤种从长
焰煤～贫煤，煤炭地质储量约38亿t。
梅塞克煤田煤层的甲烷含量大于25m3/t，煤层气资源量为850亿m3。匈
牙利政府对梅塞克煤田开发煤层气资源已颁发了特许权。现该地区不论城市和乡镇均无天然气供应，如建立起管道系统，将会是个良好的市场。
AMT集团公司新成立两个定向钻进分公司AMT集团公司于1995年春季新成立了两个
分公司，其中一个位于美国宾夕法尼亚州匹兹堡的AMT国际钻探公司(AMTDI)，另
一个位于澳大利亚新南威尔士州伍伦贡的AMT澳亚钻探公司(AMTDA)。这两个分公
司可向全球的采矿业和建筑业提供最先进的定向钻进技术，钻孔深度可达1500m 。目前AMT集团公司采用了世界最先进的随钻测量(MWD)钻进系统，该系统称为PR
OFILR，具有数字测量和孔内监视器装备，这是AMT集团公司的专利产品。它可以
提供钻孔精确的方位角、地层倾角和地层厚度等，其精确度可达01度。同时，AMT集团公司也正在开发新的钻机导向系统(DGS)和研制高转速、高扭拒的孔内马
达以及几种高效新型钻头。
AMT国际钻探公司目前正为美国钢铁采矿公司(USM)的Pinnale煤矿打瓦斯抽
放孔，已完成的3个钻孔孔深分别为1280m、1157m和1146m。钻孔定向钻进误差3
个孔均小于05°，钻孔的平均钻进效率是每班61m。
AMT澳亚钻探公司现在正为新南威尔士州的North cliff煤矿和Appin煤矿以
及昆土兰州的Moura煤矿进行瓦斯抽放钻孔的施工，在Moura煤矿打了3个较深的
定向孔，平均孔深1219m，平均每班进尺100m。AMT集团公司正准备不断开发新的
钻进设备和技术，使更加提高定向钻进的精确度。
煤层气地球物理测井技术的思考
煤层气地球物理测井技术的思考 发表时间：2018-08-06T10:35:55.557Z 来源：《科技中国》2018年3期作者：唐万亨 [导读] 摘要：近一二十年来，随着大气污染，环保形势越来越严峻，煤层气作为一种热值高，燃烧后清洁，被重新审视，成为国际国内崛起的洁净、优质能源和化工原料。作为传统的煤田地质勘探行业，对煤层气这一新型的非常规能源的开采利用须要引起足够的重视。煤层气可以作为能源利用的开采方法，现在主要参照天然气开采模式，即采用地面钻井抽采。作为非传统能源，煤层气的勘探开采工艺肯定区别于传统煤田的工艺，这对勘探开采中起重要作用的 摘要：近一二十年来，随着大气污染，环保形势越来越严峻，煤层气作为一种热值高，燃烧后清洁，被重新审视，成为国际国内崛起的洁净、优质能源和化工原料。作为传统的煤田地质勘探行业，对煤层气这一新型的非常规能源的开采利用须要引起足够的重视。煤层气可以作为能源利用的开采方法，现在主要参照天然气开采模式，即采用地面钻井抽采。作为非传统能源，煤层气的勘探开采工艺肯定区别于传统煤田的工艺，这对勘探开采中起重要作用的测井工作也提出了新的要求。煤层气作为煤田伴生的一种非传统能源，因其的环保性，越来越受到广泛重视，本文就煤层气勘探开采过程中需要用到的测井技术浅谈下想法。 关键词：煤层气；测井技术；勘探开采 煤层气，指储存在煤层中以甲烷为主要成分、以吸附在煤基质颗粒表面为主、部分游离于煤孔隙中或溶解于煤层水中的烃类气体，俗称“瓦斯”，瓦斯是古代植物在堆积成煤的初期，纤维素和有机质经厌氧菌的作用分解而成。在高温、高压的环境中，在成煤的同时，由于物理和化学作用，继续生成瓦斯。瓦斯是无色、无味的气体，但有时可以闻到类似苹果的香味，这是由于芳香族的碳氢气体同瓦斯同时涌出的缘故。瓦斯对空气的相对密度是0.554，在标准状态下瓦斯的密度为0.716kg/m3，瓦斯的渗透能力是空气的1.6倍，难溶于水，不助燃也不能维持呼吸，达到一定浓度时，能使人因缺氧而窒息，并能发生燃烧或爆炸。瓦斯在煤体或围岩中是以游离状态和吸着状态存在的。瓦斯是煤的伴生矿产资源，属非常规天然气，其主要成分是烷烃，其中甲烷占绝大多数，另有少量的乙烷、丙烷和丁烷，此外一般还含有硫化氢、二氧化碳、氮和水气，以及微量的惰性气体，如氦和氩等。在标准状况下，甲烷至丁烷以气体状态存在，戊烷以上为液体。如遇明火，即可燃烧，发生“瓦斯”爆炸，直接威胁着矿工的生命安全。因此，矿井工作对“瓦斯”十分重视，除去采取一些必要的安全措施外，有的矿工会提着一个装有金丝雀的鸟笼下到矿井，把鸟笼挂在工作区内。原来，金丝雀对“瓦斯”或其他毒气特别敏感，只要有非常淡薄的“瓦斯”产生，对人体还远不能有致命作用时，金丝雀就已经失去知觉而昏倒。矿工们察觉到这种情景后，可立即撤出矿井，避免伤亡事故的发生。瓦斯爆炸一直是煤矿安全生产的一个重大隐患。近一二十年来，随着大气污染，环保形势越来越严峻，煤层气作为一种热值高，燃烧后清洁，被重新审视，成为国际国内崛起的洁净、优质能源和化工原料。 作为传统的煤田地质勘探行业，对煤层气这一新型的非常规能源的开采利用须要引起足够的重视。煤层气可以作为能源利用的开采方法，现在主要参照天然气开采模式，即采用地面钻井抽采。作为非传统能源，煤层气的勘探开采工艺肯定区别于传统煤田的工艺，这对勘探开采中起重要作用的测井工作也提出了新的要求。下面就煤层气的勘探开采对于测井工作所需要解决的的技术需求，浅谈下想法。 一、勘探过程中的测井 众所周知，气体能够长期保存在地下，有其必要的条件，因而应该从其赋存条件选择合适的测井方法。煤层气作为一种气体，评价其储量，必须有含气量、饱和度、孔隙度、渗透率（绝对渗透率和相对渗透率）、储层压力等。常规的煤田地质测井参数双侧向（DLL）、自然伽玛（GR）、自然电位（SP）、补偿密度（DEN）、补偿声波（AC）、井温（TEMP）、顶角（DEV）、方位角（AZIM）、双井径（CAL）等曲线。这些曲线显然不能满足对煤层气的评价，应引入新的测井参数，对煤层及所赋存的煤层气进行综合评价。补偿中子（CNL）测井，是在贴井壁的滑板上安装同位素中子源和远、近两个热中子探测器，用远、近探测器计数率比值来测量地层含氢指数的一种测井方法。目前广泛使用补偿中子来进行孔隙度测井。利用孔隙度和其它参数结合可以推算出渗透率、饱和度等相关评价参数。这些参数可以有效的对煤层气钻孔中煤层气的储量进行评价。 二、完井开采过程中的测井 固井阶段 煤层气开采井在裸眼井完工后，为了保证抽取生产，需要进行固井完井工艺。在此过程中，需要对固井完井质量进行检查，需要引入水泥胶结测井（CBL）和声波变密度测井（VDL）。两种方法的原理是通过声波幅度进行测井。水泥胶结测井（CBL）可以判断固井水泥环和套管的胶结程度，再引入声波变密度测井（VDL）可以评价水泥环和地层、套管的胶结程度。这些基本上可以解决固井质量评价。基于这两种原理的基础上，最新发展起来了水泥评价测井（CET）和脉冲回声测井（PET）,可以更好的不受外界微小环境及自身所处环境状态的影响，更好的完成水泥胶结评价。 射孔阶段 射孔是采用特殊聚能器材进入井眼预定层位进行爆炸开孔让井下地层内流体进入孔眼的作业活动。煤层气裸眼井固井完成后，需要进行目的层射孔。参考中国石油天然气集团对旗下的五大钻探工程公司（大庆、川庆、西部、渤海、长城）的测井分公司及中国石油天然气集团测井公司的分工，射孔属于测井公司业务的一部分。目前世界各国的射孔技术按输送方式可以分为两类：一是电缆输送射孔；二是油管输送射孔。按其穿孔作用原理可分为子弹射孔技术、聚能式射孔技术、水力喷射射孔技术、机械割缝式射孔技术、复合射孔技术等。煤层气抽采井在固井完成之后，要投入生产阶段，必须要进行目的层的射孔作业，因此射孔作业，也是煤层气测井需要关注的一个方面。 三、结语 煤层气测井是指根据煤层气储层(煤层) 与围岩在岩性物性上的差别，利用自然电位、双侧向（或感应）、微电极、补偿密度、自然伽马、声波时差、声波全波列、中子孔隙度以及井径测井等对其进行测井，煤层不仅是储存甲烷的储层，而且是生成甲烷的源岩。煤层的物理结构是一个双重孔隙，即煤层中有由基质孔隙和裂缝孔隙的孔隙系统，其裂缝孔隙又由主割理(面割理)和次级割理(端割理)组成。煤层甲烷呈三种状态存在于煤中，即以分子状态吸附在基质孔隙的内表面上；以游离气体状态存在于孔隙和裂缝；或溶于煤层的地层水中。由于煤层的物理结构以及煤层气(甲烷)的存储、运移等方面区别于常规天然气，因而传统的常规天然气储层的评价方法不适合于评价煤层气层。综上所述，煤层气测井对于我们传统煤田地质勘探系统的测井工作，面临诸多的新技术、问题和挑战，但是也有我们自身的优势。我们对
煤层气的开采与利用
煤层气的开采与利用 （包括不限于新旧技术的介绍与对比、国内外技术对比，目的是搞清楚煤层气作为一种自然资源是如何实现经济效益的）； 一.煤层气背景介绍 1.我国煤层气资源分布 我国大型煤矿区煤层气资源丰富,13个大型煤炭基地煤矿区埋藏深度1500m以浅,煤 ,煤 2. 12起,。3. 程等。 地质载体特殊性 煤层气的地质载体为煤层,煤炭本身就是能源开发的重要对象,这一自然属性更是有别于其他所有的化石能源矿产。煤层气与煤炭资源的同源同体的伴生性决定了这2种资源的开发必然有密不可分的内在关联。煤矿区煤炭资源的开采引起矿区岩层移
动的时空关系,影响着煤层气资源开发的钻井(孔)的布设、采气方法的选择和抽采效果等多个方面。 鉴于上述特殊性,煤层气勘探开发技术既有常规天然气勘探开发技术的来源、借鉴甚至直接移植,又有自己的独特性,还有与采煤技术交叉融合的耦合特性,是一个与常规天然气和煤炭开发技术既有联系又有区别的复杂技术系统。 1. 三(多) , 2. 创新, 3. 前提下，协同开采技术得以发展和进步。如解放层开采、井上下联合抽采、煤炭与煤层气共同开采等就是其典型实例。 4.煤层卸压增透技术
对于煤层渗透率低和含气饱和度低的矿区须探索应用煤层卸压增透技术,提高煤层气 抽采率。此类技术主要包括保护层开采卸压增透技术、深孔预裂爆破技术、深穿透 射孔技术、高能气体压裂技术和高压水力增透技术等。 三.近年来我国煤层气开采技术发展 1.勘探技术手段深化 （eg 2~3倍； 管、。）2. 活性 变排量控制缝高技术、前置液粉砂多级段塞降滤失技术、前置液阶段停泵测试技术、大粒径/高强度支撑剂尾追技术、压后合理放喷控制技术等。 针对多煤层地区,采用煤层和岩层组合分段压裂技术,可以有效提高单井产量和资源 利用效率。
煤层气利用技术简介通用版
安全管理编号：YTO-FS-PD501 煤层气利用技术简介通用版 In The Production, The Safety And Health Of Workers, The Production And Labor Process And The Various Measures T aken And All Activities Engaged In The Management, So That The Normal Production Activities. 标准/ 权威/ 规范/ 实用 Authoritative And Practical Standards
煤层气利用技术简介通用版 使用提示：本安全管理文件可用于在生产中，对保障劳动者的安全健康和生产、劳动过程的正常进行而采取的各种措施和从事的一切活动实施管理，包含对生产、财物、环境的保护，最终使生产活动正常进行。文件下载后可定制修改，请根据实际需要进行调整和使用。 煤层气简介 煤层气俗称煤矿瓦斯，是一种以吸附状态为主，生成并储存在煤系地层中的非常规天然气。其成分与常规天然气基本相同(甲烷含量大于95%，发热量大于8100大卡)，完全可以与常规天然气混输、混用，井下抽放的煤层气不需提纯或浓缩就可直接作为发电厂的燃料，可大大降低发电成本。 煤层气是近20年来崛起的新型洁净能源，它在发电、工业和民用燃料及化工原料等方面有广泛的应用，对煤层气的合理利用可以缓解当前能源短缺的状况，改善能源结构，降低温室气体排放，提高煤矿生产的安全性并带动相关产业的发展。 煤层气利用技术 世界主要产煤国都十分重视开发煤层气，英国、德
煤层气资源勘查
一名词解释 1矿产资源总量：指天然产出的具有经济意义的且具有一定地质确定性的矿物原样的富集体。 2煤炭储量：指蕴藏于地下，经过一定地质勘查工作，确定符合储量计算标准，具有一定工业开发利用价值的煤炭资源量。 3煤炭资源量：是可开发利用或具有潜在利用价值的煤炭埋藏量。 4保有储量:截至统计报告期止，煤田、矿区、井田内实际拥有的探明储量。 5可采储量:指在工业储量中，可以采出来的那部分储量，即工业储量减去设计损失量。 6设计可采储量：在开发利用方案或初步设计中设计到的可以采出来的储量。 7暂不能利用储量：由于煤层厚度小、灰分高（或发热量低），或因水文地质条件及其它开采技术条件特别复杂等原因，目前开采有困难，暂时不能利用的储量。8煤层气预测储量：经过钻探工程控制，用所获得的有关煤层几何形态、含气量等方面的实测数据而计算的已发现的煤层气资源量。 9探明储量:地质勘查报告提交、经储量审批机关批准的能利用储量，是反映煤田地质勘查工作成果的主要指标。 10工业储量：在能利用储量中，可以作为设计和投资依据的那部分储量。 11 A级储量：在精查勘探阶段，通过较密的勘探工程控制和详细地质研究所圈定的储量。 12地质原始编录：在煤田勘查工作中，对勘查工程所揭露的各种地质现象进行描述和记录 并整理成原始图件、数据和文字表格等。 13地质综合编录：在煤田勘查过程中，把所获得的各种原始地质资料进行系统的分析和综合研究，然后用文字、图件表格等形式表示出来的一项综合性工作。14煤自燃倾向性：煤由于氧化放热而导致温度逐渐升高，至70～80℃以后温度升高速度骤然加快，达到煤的着火点（300～350℃)，从而引起燃烧，这就是煤的自燃倾向性，即煤在常温下氧化能力的内在属性。 15开采技术条件：指影响煤矿建设、生产与安全的各种地质因素，包括：煤层的厚度、结构、煤的物理性质、煤层的产状及其变化、煤层顶底板、工程地质
煤层气地球物理测井技术现状及发展趋势
第33卷 第1期 2009年2月 测 井 技 术 WELL LO GGIN G TECHNOLO GY Vol.33 No.1Feb 2009 基金项目:国家科技大专项大型油气田及煤层气开发课题煤层气地球物理测井技术研究(2008ZX50352002)作者简介:张松扬,男,1963年生,博士,高级工程师,现为煤层气地球物理测井技术研究课题组组长。 文章编号:100421338(2009)0120009207 煤层气地球物理测井技术现状及发展趋势 张松扬 (中国石化石油勘探开发研究院,北京100083) 摘要:在煤层气勘探开发中,地球物理测井是识别煤层、分析煤层特性、评价煤层气储层的重要手段。煤层气储层具有非均质性和各向异性较强、孔隙结构复杂的特点,常规油气勘探中测井解释评价的基本模型在煤层气解释中不能直接套用,必须建立适合煤层气测井的解释方法和模型,才能对煤层气做出正确评价。通过煤层气勘探开发测井技术应用调研,对煤层气测井采集技术、解释评价技术及面临的技术难题进行了阐述,指出当前煤层气勘探开发测井技术的发展趋势。认为我国未来煤层气测井技术的发展将向成像测井技术的应用、煤心刻度测井技术的应用,井中和井间地球物理技术的结合等方向发展。关键词:测井技术;煤层气;解释评价;发展趋势中图分类号:P631.81 文献标识码:A Actualities and Progresses of Coalbed Methane G eophysical Logging T echnologies ZHAN G Song 2yang (Petroleum Exploration and Production Research Institute ,SINOPEC ,Beijing 100083,China ) Abstract :The geop hysical logging technologies are important means to identify coal bed ,analyze coal bed t rait and evaluate t he coalbed met hane reservoir in t he process of coalbed met hane explo 2ration and develop ment.The conventional log interp retation and evaluation models for oil explo 2ration can not be directly used in coalbed met hane evaluation ,because t he coalbed met hane reser 2voir is different from t he oil reservoir in t he following aspect s.It has higher heterogeneity ,higher anisot ropy ,and more complex porosity.The interpretation met hod and model suitable to t he coalbed met hane logging should be established to correctly evaluate t he coalbed met hane reser 2voir.After st udying t he coalbed met hane exploration and develop ment technologies in recent years ,expounded are data acquisition technology ,data interp retation technology in coalbed met h 2ane logs ,t he technology challenges we face and coalbed gas develop ment t rend.It is believed t hat t he coalbed met hane log technology in China should make p rogress by applying imaging logging ,coal core calibration logging ,and combined in 2well and between 2well seismic technologies.K ey w ords :logging technology ,coalbed met hane ,interp retation &evaluation ,develop ment t rend 0 引 言 地球物理测井是煤层气勘探开发配套工艺技术之一,可以提供高精度的煤层气储层测井地质信息。开展煤层气地球物理测井评价技术的研究具有重要意义和广阔应用前景[1210]。近年来,我国煤层气地球物理测井技术研究已取得长足发展[11220]。原地质 矿产部华北石油地质局数字测井站自1991年率先开始在安徽淮南、河南安阳、山西柳林等地区开展了地球物理测井在煤层气储层评价中的应用研究,取得了定性识别煤层特性等方面的一些进展[5,11212]。中国石油集团测井有限公司自1997年开始,先后在山西大城、晋城、吴堡、大宁-吉县和安徽淮北地区对煤系地层应用测井新技术开展相应的煤层气储层
地质录井技术在煤层气勘探中的应用
地质录井技术在煤层气勘探中的应用 摘要：工程现场测井技术服务采用岩矿分析、地球化学、地球物理等方法，对 钻井中固体、液体、气体等油井排放物的信息进行观测、收集、记录、分析，建 立测井地质剖面，发现油气标志，评价油气层，进行工程(投资者目前我国经济结构和能源结构都在变化)，煤层气和油气储层但是目前国内对煤层气测井方法的研究很少。因此，本文研究了地质录井技术在煤层气勘探中的应用，供相关从业人 员参考。 关键词：地质录井技术；煤层气勘探；应用 引言 煤层气是指以甲烷为主要成分的煤层中氢气，吸附煤基颗粒表面，或部分分 离煤层气或溶解在煤层水中，是煤的关联矿产资源，也是煤化工过程中的额外产品。大多数主要分布在地层中，其余在一定温度和压力下自由或溶解。近年来， 中国在煤田勘探中发展了技术登录技术，在甲烷含量检测和煤层分析方面比传统 技术有更大的发展，但其投资高、周期长的问题尚未得到解决，总体还有更大的 改进空间。 一、煤层气勘探与开发技术的分析 煤层气能源主要是在地下的土层中进一步形成的，然因煤层本身具备一定的 优势及特性，可以使得钻井的技术与常规的技术有所不同，过去的钻井方式在复 杂的一些地质层中使用是十分不合适的，从而造成勘探部彻底的情况，所以，在 煤层气的开采的过程中，对相关的问题也是做了相应的完善和改进。针对煤层支 撑压力大的问题，一般为了对煤层气的能源进行有效的保护，同时确保一定的安全，现场会用清水取代一定的钻井的液体，然而由于清水自身有一定的缺陷，从 而会造成一定的安全事故，因此需要研究相关的液体，来取代清水，进一步促进 行业的发展和进步。我国煤层的地质一般都不是很优质，一不小心就容易产生一 定的损伤，煤层的缝隙是很少，不能承受太大的压力，渗透的效果也不是很很好，除此之外，煤层会出现一些固体物质，从而导致一定的困难，现时期，运用的技 术会造成煤层出现损害的现象，由此对煤层的保护工作出现问题，还有因为煤层 受不了太大的压力，钻井液会逐渐的进入到煤层里边，一旦进去之后是很难再出 来的，煤层气会因此而出现堵塞的现象，降低煤层气进一步的勘探和开采。 二、录井技术的应用 2.1岩屑录井 所谓头屑测井是指以一定的间隔收集头屑，通过系统的观察、分析等模拟原 始地层的剖面。在整个煤炭勘探过程中，煤层屑的特点明显。例如颜色浅，植物 碎屑增加，云母发育，黄铁矿结核等，通过这些特征可以准确判断煤层的具体位置。 2.2钻孔循环介质测井 根据测量范围测量钻井设备性能数据(例如钻井周期支撑类型、密度、粘度、 过滤器损耗、泥浆饼、切向力、PH值、沉积物浓度、氯化离子含量等)，并对其 进行准确记录。对钻井过程中发生的煤屑破裂、泄漏速度等进行详细观察和记录。煤层气钻井后，液体表面煤屑的损伤和地层损失可作为确定煤层瓦斯含量和煤层 储压大小的辅助依据。 2.3核心(煤炭心脏)测井 岩芯(煤层)测井是通过对钻井过程中获得的岩芯(煤层)的技术描述，达到设定
中国煤层气勘探开发的哲学思考
自然辩证法研究 Vol115,No110,1999 ?博士文苑? 中国煤层气勘探开发的哲学思考 傅 雪 海 八十年代以来,由于在圣胡安盆地地面勘探开发煤层气取得了巨大的成功,我国引进了这一技术,并在煤层气地质理论研究和勘探开发实践中经历了曲折的探索,逐渐形成了适合我国地质特征的煤层气地质理论和勘探开发技术方法。这一成果的取得经历了由实践、认识、再实践、再认识的多次循环往复,目前正在向更高一级的认识迈进。本文试图从认识论、真理相对性和矛盾的普遍性与特殊性规律等方面来阐述中国煤层气勘探开发的历程和未来的发展前景。 1 煤层气的基本概念和 勘探开发的意义 煤层气是成煤和煤化作用过程中生成并储集在煤层内的一小部分气体,俗称瓦斯,主要成分是甲烷(CH4)。由于煤层气勘探开发具有能源、煤矿安全生产、环境保护等多重意义,日益受到我国政府和有关工业部门的高度重视。中国现代化建设面临能源问题的严重挑战,由于中国人口、资源、环境以及经济、科技等因素的制约,能源供应长期以来不能满足经济迅速增长的需要。因此,我国可持续发展的能源战略不同于发达国家,也有别于其他发展中国家。我国煤炭资源量(包括探明储量和远景资源量,-2000米以浅)约5157万亿吨左右〔1〕,1994年全国煤炭产量为12129亿吨〔2〕,资源量和产量均居世界前列。煤炭在我国能源结构中一直占70%以上。煤层气资源量约14万亿米3(甲烷含量大于4米3/吨,-2000米以浅)〔3〕,煤层气地面开发尚没有取得实际产能,但井下瓦斯抽放每年约6亿米3左右(146个矿井总计)〔2〕,其中利用的约4亿米3,其它2200多个矿井,煤层气(瓦斯)直接向大气中排放,年排放量约达100亿米3,既浪费了能源,又污染了环境。因此,地面勘探开发煤层气为保护我国能源战略的可持续发展有着深远的现实意义。 2 煤层气勘探开发的早期实践与认识 实践是认识的来源,人的正确思想只能从社会实践中来,人们在实践活动中,通过自己的感觉器官同客观世界相接触,获得大量材料、信息,经过整理、加工,便形成了认识。离开人的实践活动,切断了主体和客体的联系,任何认识都是不能产生的。生产活动是最基本的实践活动,人类在煤矿开采实践活动中经历了一次又一次的煤与瓦斯突出,或瓦斯爆炸等灾害性事件,逐渐认识了煤内瓦斯气体是事故的主要原因,为了减少其对矿工的危害并改善矿井安全,人们尝试着从井下抽取瓦斯并获得了巨大的成功。并在此基础上系统地研究了煤中瓦斯的产生、储存和释放,瓦斯在煤层内流动方式及煤层开采前和开采期间的脱气机制等。 认识的深化,固然以正确的思维作指导很重要,但更重要的是事实资料的发现和积累,而这些是同新工具、新技术和新方法的应用有着密切的联系。井下瓦斯抽放早期只能在采空区和巷道内进行,随着钻探技术水平的提高,在井下施工垂直和水平钻孔进行目的层抽放或临近层排放。抽放技术由开采后老窑抽放发展到边掘边抽和预抽,由自然抽放排空到水力压裂、爆破致裂,人工卸压抽放、运输、储集和利用。我国煤层气含量测试五十年代采用的是磨口瓶法,六十年代采用的是真空罐集气法(前苏联引进),八十年代以后,采用的是解吸法(美国引进),并颁布了标准M77-84(原煤炭部),统一了煤样的采取和测试步骤与方法,测试精度有了明显改善,近年 26
煤层气开采技术
煤层气简介 1、定义 煤层气，是指储存在煤层中以甲烷为主要成分、以吸附在煤基质颗粒表面为主、部分游离于煤孔隙中或溶解于煤层水中的烃类气体，是煤的伴生矿产资源，属非常规天然气，是近一二十年在国际上崛起的洁净、优质能源和化工原料。 煤层气俗称“瓦斯”，其主要成分是CH4（甲烷),与煤炭伴生、以吸附状态储存于煤层内的非常规天然气，热值是通用煤的2-5倍，主要成分为甲烷。1立方米纯煤层气的热值相当于1.13kg汽油、1.21kg标准煤，其热值与天然气相当，可以与天然气混输混用，而且燃烧后很洁净，几乎不产生任何废气，是上好的工业、化工、发电和居民生活燃料。 煤层气空气浓度达到5%-16%时，遇明火就会爆炸，这是煤矿瓦斯爆炸事故的根源。煤层气直接排放到大气中，其温室效应约为二氧化碳的21倍，对生态环境破坏性极强。在采煤之前如果先开采煤层气，煤矿瓦斯爆炸率将降低70%到85%。煤层气的开发利用具有一举多得的功效：洁净能源，商业化能产生巨大的经济效益。 2、煤层气与煤矿瓦斯的关系与差异 在煤炭工业界通常将涌入煤矿巷道内的煤层气称之为煤矿瓦斯（Gassy），其气体组分除煤层气组分外，还有煤矿巷道内气体的成分，如氮气（N2）、二氧化碳（CO2）等空气组分以及一氧化碳（CO）、二氧化硫（SO2）等采矿活动所产生的气体组分。
在煤层气概念引进初期，有些学者为便于业外人士了解煤层气，通常在煤层气一词后加注“俗称煤矿瓦斯”。 近年来，国内外有些学者为区分两者之间的概念差异，将通过煤矿井下抽放（Gas Drainage in-mine）、采动区（GOB）抽放或废弃矿井（Abandoned Mines）抽排等方式获得的煤层气称为Coal Mine ethane （缩写为CMM）。 2、存在形式 吸附于煤内表面；以游离态存在于煤的天然孔隙中；少量溶解在煤的地层水中。 3、用途 煤层气（煤矿瓦斯）作为一种非常规天然气，可作为瓦斯发电、居民生活和工业锅炉燃料。煤层气可以用作民用燃料、工业燃料、发电
浅谈煤层气测井技术
因其具有改善能源结构，缓解能源压力，保障煤矿安全生产，保护环境等优点，近年来，煤层气开发利用成为能源勘探的一个亮点。为进一步加大煤层气抽采利用力度，强化煤矿瓦斯治理，减轻煤矿瓦斯灾害，国务院办公厅于2006年6月发布了《关于加快煤层气（煤矿瓦斯）抽采利用的若干意见》。在煤炭资源勘探日趋减少的情况下，煤层气勘探给煤炭地质勘探带来了一个新的发展机遇。 1煤层气测井现状 ①早先国内各大石油勘探局（公司）凭着技术、 仪器设备的优势和固井、射孔、压裂方面的能力，率先进入煤层气测井市场，测井项目、测井参数、报告格式均按照石油测井模式进行。现行的唯一一个煤层气测井规程--《煤层气测井作业规程》（中联煤层气有限责任公司企业标准Q/CUCBM 0401-2002）基本照搬了石油测井的标准。测井仪器系统有CSU- D 、SKD-3000、SKH-2000、SKN-3000等等。 ②随着煤层气测井市场的不断扩大，许多煤田 勘探测井队伍进入煤层气测井市场，测井仪器设备主要有美国蒙特系列Ⅲ数字测井仪、渭南煤矿专用设备厂的TYSC 型和北京中地英捷物探仪器研究所的PSJ-2型数字测井仪系统。 2煤层气测井仪器对比分析 ①石油测井仪器设备具有组合化程度高、可测 参数多等优点，如感应测井、地层产状测井、微球聚焦等仪器。但仪器体积大、笨重，施工成本高，采样间隔大，解释精度低。 ②美国蒙特系列Ⅲ数字测井系统方法仪器多， 配备有中子、全波列、产状仪等，基本可以满足煤层气测井参数要求；渭南煤矿专用设备厂的TYSC 型数字测井仪需要另外配备其它仪器厂的补偿中子、双侧向、全波列等测井探管；北京中地英捷物探仪器研究所基本可以配全煤层气测井仪器系统。这些煤田测井仪器设备均具有轻便灵活的特点，虽然组合化程度比石油测井仪器低，但对于煤层气钻孔只是 n ×100m 的孔深来说，效率并不低，而采样间隔密，解 释精度高，施工成本低，适用于煤层气测井。 3测井地质成果 煤层气测井的主要地质任务为： ①划分钻井岩性，进行岩性分析；②确定煤层的深度、厚度及其结构； ③进行煤质分析，计算目的煤层的固定碳、灰 分、水分及挥发份，计算目的煤层的含气量； ④进行含水性、渗透性分析； ⑤测量钻井的井斜角和方位角，计算钻孔歪斜 情况； ⑥测量井温，了解储层温度； ⑦检查固井质量，评价水泥环的胶结情况等。 对于钻井岩性的划分和煤层深度、厚度及其结构的确定，可以说是煤田测井仪器的强项，其较高的仪器分辨率可以划分煤层中10cm 左右的夹矸，井温、井斜测量也可以进行连续测量。在煤质分析、碳、灰、水及含气量计算中，其关键是选择计算参数。在一个地区实施煤层气测井，要尽量收集目的煤层的各项实验室指标，并将其与测井的各项参数进行对比，找出相关关系，以便使测井计算出的煤层各项指标更客观、更接近实际。 作者简介：赵保中（1956—），男，物探工程师，长期从事地球物理测 井、地质勘探等工作。 浅谈煤层气测井技术 赵保中，郑应阁，吴正元 （河南省煤田地质局二队，河南洛阳471023） 摘要：目前用于煤层气测井的主要设备有美国蒙特系列Ⅲ数字测井仪、渭南煤矿专用设备厂TYSC 型和北京中地英捷物探仪器研究所PSJ-2型数字测井仪系统。煤层气裸眼井常测的参数有自然伽马、长短源距人工伽马、自然电位、双侧向、双井径、声波、补偿中子、井温、井斜等，而固井质量检查测井则用自然伽马、声幅、声波变密度和磁定位等方法。受井径过大的影响，密度三侧向测井、声速和补偿中子测井会存在较大误差。另外《煤层气测井作业规程》是单一企业标准，其中有些规定在实际执行过程中存在诸多问题，需在实践中进行修正。关键词：测井仪器；测井方法；固井；测井规范；煤层气中图分类号：P631.8 文献标识码：A 文章编号：１674－1803（２００8）12－００32－０2 中国煤炭地质 COAL GEOLOGY OF CHINA Vol．20No．12Dec ．２００8 第20卷12期２００8年12月
山西煤层气测井解释方法研究
山西煤层气测井解释方法研究 一煤层电性响应特征 煤层是一种特殊沉积岩，煤层在煤热演化过程中主要产生的副产品是甲烷和少量水，而煤的颗粒细表面积大，每吨煤在0.929×108m2以上，因此煤层具有强吸附能力，所以煤层的甲烷气含量和含氢指数很高。由于煤层的上述特性，反映在电性曲线上的特征是“三高三低”。 三高是：电阻率高、声波时差大、中子测井值高（图1）。 三低是：自然伽马低、体积密度低、光电有效截面低。 根据多井资料统计，煤层的双侧向电阻率变化一般100—7000Ω·m，变质程度差的煤层电阻率一般30—350Ω·m。 测井曲线反映煤层的声波时差一般370—410μs/m；中子值30%—55%；自然伽马一般20—80API；密度测井值1.28—1.7g/cm3；光电有效截面0.35—1.5b/e之间。 不同类型的煤，在电性上的响应有较大的变化。表1中列出了几种煤类与测井信息的响应值。 表1 不同煤类骨架测井响应值
图1 晋1-1井煤层电性典型曲线图
二煤层工业参数解释 煤的重要参数有：煤层有效厚度、镜质反射率、含气量、固定碳、水分、灰分、挥发分等，这些参数是研究煤层组分，评价煤层气的地质勘探、工业分析及经济效果的依据。上述参数一般由钻井取芯后对煤层岩心进行实验测定得出。 1、煤层厚度划分 煤层有效厚度根据电性曲线对煤层的响应特征，以自然伽马和密度或声波时差曲线的半幅度进行划分（见图1），起划厚度为0.6m。2、含气量计算 煤层含气量与煤层的厚度、煤的热演化程度、煤层深度、温度和压力等参数有密切的关系，由于煤的内表面积大，储气能力高，据国外资料统计，煤层比相同体积的常规砂岩多储1～2倍以上的天然气，相当于孔隙度为30%的砂岩含水饱和度为零时的储气能力。据此应用气体状态方程和煤层密度计算含气量： P1V1＝RT1（1） P2V2＝RT2 （2） 则V1＝T1·P2·V2/ P1T2（3） 式中：P1——地面压力，0.1MPa； V1——地面气体体积，m3； T1——地面绝对温度，273.15℃+15℃；
浅谈煤层气勘探井录井技术方法
浅谈煤层气勘探井录井技术方法 摘要：我国煤层气能源的总量是挺多的，虽然研究的时间起步相关来说比较晚一点，然而经过一定的深入探究，我国在煤层气能源的很多方面取得了一定的发展和进步，但是煤层气整体的产量并不是很多，后期还是需要进行一定的开发，所以，对煤层气的技术进行研究是十分有价值的。我国需不断在煤层气勘探的技术方面进一步分析和统计，加大一定的重点关注，但是同时还需确保工作的安全，避免一定的安全安全隐患。由于经济也是在不断的进步和扩大，油气资源的需求量也是在逐渐的增加，但是因为油气开采的数量是有限度的，因此还是需要进行一定的分析，并找到一定的解决问题的方法，从而促进煤层气行业的进一步发展。煤层气是并不是一种常规性的天然能源，但是在一定的生活中它还是必不可少的，因为它能够给人民的生活带来一定的支持和保障。而且其特有的地质的特征对煤层气的勘探和开采来说是有一定的难度，所以我们需对其进行不断的研究，完善相关的方案，进一步可以提升煤层气能源开采量。 关键词：煤层气；勘探与开发；地质录井技术；应用 随着科学技术的发展，各行业在不断的进行创新，同样煤层气也不例外，他是和煤资源共生的一种的资源，同样也是一种前景应用十分好的天然气，在不断的发展的过程中同时也是存在着一定的问题，比如说环境污染的问题。因为污染问题在不断地增加，人们
的生活质量在不断地提升，更多的人考虑关于健康方面的问题，这一点对于煤层气是十分占据优势的。煤层气是十分的优质和干净的资源，已经成为能源的主要组成的部分。然而这种能源同时也是具有一定的危险性，容易出现一定的安全事故。从煤层气能源的勘探和地质录井技术进一步进行分析，对其进行详细的分析，希望会对相关行业的发展带来一定的理论性的支持和帮助。 1煤层气勘探与开发技术的分析 煤层气能源主要是在地下的土层中进一步形成的，然因煤层本身具备一定的优势及特性，可以使得钻井的技术与常规的技术有所不同，过去的钻井方式在复杂的一些地质层中使用是十分不合适的，从而造成勘探部彻底的情况，所以，在煤层气的开采的过程中，对相关的问题也是做了相应的完善和改进。针对煤层支撑压力大的问题，一般为了对煤层气的能源进行有效的保护，同时确保一定的安全，现场会用清水取代一定的钻井的液体，然而由于清水自身有一定的缺陷，从而会造成一定的安全事故，因此需要研究相关的液体，来取代清水，进一步促进行业的发展和进步。我国煤层的地质一般都不是很优质，一不小心就容易产生一定的损伤，煤层的缝隙是很少，不能承受太大的压力，渗透的效果也不是很很好，除此之外，煤层会出现一些固体物质，从而导致一定的困难，现时期，运用的技术会造成煤层出现损害的现象，由此对煤层的保护工作出现问题，还有因为煤层受不了太大的压力，钻井液会逐渐的进
浅谈煤层气的开发与利用
浅谈煤层气的开发与利用 摘要煤层气是一种宝贵而清洁的能源，有很大的利用价值，加大对煤层气的开发利用，形成煤层气产业将对国民经济发展起到巨大的推动作用。其带来效益对缓解国民经济发展中能源的供求矛盾，改善我国的能源结构，减少煤矿瓦斯灾害，改善大气环境以及促进我国社会与经济的协调可持续发展等方面都具有重大的现实意义和战略意义。尤其是在当前国际国内经济高速发展、能源日渐短缺、环境压力和煤矿安全生产的严峻形势下，煤层气有效、合理的开采工作显得更加急迫与重要。 本文在研究我国煤层气资源分布，排采技术，煤层气的综合利用技术，煤层气产业存在的主要问题等，在翻阅相关书籍资料，查阅网站上一些关于煤层气开发利用的最新动态后,形成自我对于煤层气开发利用的认识和理解并完成本文。 关键字煤层气产业煤层气开发利用 序言 中国明确提出加大煤层气的开采利用力度，把煤层气作为第二煤炭资源进行开发，发展煤层气产业。煤层气作为宝贵而清洁的能源，其所带来的产业将对国民经济发展起到巨大的推动作用，可谓是利国利民。据国家开发和改革委员会制定的“煤层气开发利用‘十二五’规划”，今后将逐步建立煤层气和煤矿开发利用的产业体系。故加大对煤层气开发利用的研究具有很大的现实和经济意义。 一、煤层气的开发 1、煤层气的介绍 煤层气俗称“瓦斯”，其主要成分是CH4（甲烷）,与煤炭伴生、以吸附状态储存于煤层内的非常规天然气，热值是通用煤的2-5倍，主要成分为甲烷。1立方米纯煤层气的热值相当于1.13kg汽油、1.21kg标准煤，其热值与天然气相当，可以与天然气混输混用，而且燃烧后很洁净，几乎不产生任何废气，是上好的工业、化工、发电和居民生活燃料。煤层气空气浓度达到5%-16%时，遇明火就会爆炸，这是煤矿瓦斯爆炸事故的根源。煤层气直接排放到大气中，其温室效应约为二氧化碳的21倍，对生态环境破坏性极强。在采煤之前如果先开采煤层气，煤矿瓦斯爆炸率将降低70%到85%。煤层气的开发利用具有一举多得的功效：提高瓦斯事故防范水平，具有安全效应；有效减排温室气体，产生良好的环保效应；作为一种高效、洁净能源，商业化能产生巨大的经济效益。
煤层气勘探开发测井技术及应用发展
第31卷第6期2008年12月 勘探地球物理进展 Progress in Exploration G eophysics Vol.31,No.6 Dec.,2008 收稿日期:2008205204;改回日期:2008207223。 第一作者简介:张松扬(1963—),男,博士,高级工程师,长期从事测 井技术研究工作。 文章编号:167128585(2008)0620414205 煤层气勘探开发测井技术及应用发展 张松扬,秦绪英 (中国石油化工股份有限公司石油勘探开发研究院南京石油物探研究所,江苏南京210014) 摘要:在煤层气勘探开发工作中,地球物理测井作为主导工程技术之一,是识别煤层、分析煤层特性、评价煤层气等的不可缺少的重要手段。通过煤层气勘探开发测井技术应用调研,阐述了煤层气测井采集技术、解释评价技术的发展现状,分析了煤层气测井技术面临的问题和挑战,指出了当前煤层气勘探开发测井技术的发展趋势。 关键词:煤层气;测井方法;评价技术;应用前景;发展趋势 中图分类号:P631.8文献标识码:A 地球物理测井可以提供高精度的煤层气储层测井地质信息,是煤层气勘探开发中不可缺少的一个重要组成部分,开展煤层气测井评价技术的研究具有重要意义和广阔应用前景[1～8]。 我国煤层气测井技术研究已有了较大的发展[9～20]。1991年,原地质矿产部华北石油地质局数字测井站率先开始在安徽淮南、河南安阳、山西柳林等地区开展了测井在煤层气储层评价中的应用研究,在定性识别煤层特性等方面取得了一些进展[5,9,10]。1997年开始,中国石油天然气总公司华北石油管理局测井公司先后在山西大城、晋城、吴堡、大宁—吉县和安徽淮北等地区,对煤系地层应用测井新技术,开展相应的煤层气储层测井评价技术研究,在利用测井确定吸附等温线等方面取得了一些成果[13,16,21]。但总体而言,我国煤层气测井技术研究尚处在初始阶段,缺乏系统性研究,起点低,时间短,资料少,远远满足不了我国对煤层气勘探开发工作的要求。要进一步加快我国煤层气的勘探开发和利用速度,跟上国际煤层气技术发展的步伐,在测井技术方面还需要进行大量的开拓性基础研究工作[19,22～30]。 1 煤层气测井技术发展现状 与常规油气储层相比,煤层气储层不但具有复杂的双孔隙结构系统,而且煤层气只有少量以游离态存在,大部分以单分子吸附于煤层的表面上。吸附气不像常规油气那样以一种独立空间存在的气体对测井曲线产生影响,而是依附于煤的其他四种工业分析组分[15～20,31～34]。因此,复杂的煤层气勘探开发问题需要有针对性的测井技术作为保障,才能更好、更有效地确定煤层气储层特性,为煤层气资源的地质评价提供重要的基础数据。 煤层气测井技术是基于石油测井和煤田测井技术发展起来的。石油测井在油气勘探开发中发挥了重要作用,现代高精度测井技术的发展,特别是成像测井技术的应用,大大提高了精细分析与描述油藏地质特性的能力;煤田测井一般仅用于标定煤层,使用方法相对单一。国内外测井工作者紧密结合煤层气储层的特点,相继开展了有关研究和探索[8～20,31～33],这里主要就煤层气测井数据采集技术和煤层气储层测井评价技术进行简要分析和总结。 1.1 煤层气测井采集技术 一般地,根据煤层气勘探开发的不同阶段、研究目的和地质条件综合选择应用煤层气测井采集技术系列[18～28,31～37]。基于不同勘探开发阶段评价目的,我们总结了目前国内外煤系地层常用的测井采集技术系列(表1)。 表1 煤系地层常用的测井采集技术 目的基本测井技术系列辅助测井技术系列 识别 自然伽马、密度、 中子、声波、井径 评价 自然伽马、密度、 中子、声波、双侧向、 微侧向、岩性密度、 自然电位、井径 开采 自然伽马、密度、 声波、双侧向、井径 核磁共振成像、多极阵 列声波、自然伽马能谱、 井周声波成像、微电阻率 扫描成像、长源距声波、 地层倾角、温度、压力等 从表1不难看出,现在使用的煤层气测井方法基本上还是在常规油气藏和煤田应用的测井方法,到目前为止,还没有专门为探测煤层气储层而设计
煤层气勘探开发新技术与理论评价分析实用手册
煤层气勘探开发新技术与理论评价分析实用手册主编： 编委会 出版社： 煤炭科技出版社2011 年 规格： 全一卷16 开精装 定价：380 元 优惠价：310 元 xx 本书收录了2010年全国煤层气学术研讨会论文80 篇，内容包括地质理论新认识，煤层气的选区评价和经济评价、煤层气勘探开发适用工艺技术、地面集输技术、煤层气综合利用技术以及我国煤层气开发前景展望等方面的文章。 本书可供从事煤层气勘探、开发、工程等方面的科技人员参考。 目录 第一篇煤层气地质理论与选区评价 基于动力学条件的煤层气富集高渗区优选理论与方法 煤层气开发地质学及其研究的内容与方法 煤层含气量校正系数研究 我国煤层气选区评价参数标准初步研究 基于压汞毛细管压力曲线的煤储层孔隙结构特征研究 煤层气物质平衡方程通式的推导与动态地质储量预测煤中残余气含量预测方法研究几种关键压力的控制因素及其对煤层气井产能的影响煤变质作用对煤吸附能
力的控制作用机理高温高压煤层岩心动态污染评价系统的研制与应用水饱和煤样三轴力学实验研究利用测井、气测资料评价煤层含气性研究与应用 国内外中煤阶煤层C02气体埋存可行性分析 xx 比德向斜煤层气的吸附／解吸特征研究沁水盆地不同煤阶煤相渗规律实验和模型研究 xx 盆地煤层气成藏控气作用研究 xx 盆地南部含气饱和度研究 深部煤层含气性及其地质控因 深部煤层xx 特征研究现状及展望 xx 昭通盆地新近系褐煤地球化学特征 xx 向斜煤层重烃浓度异常及其成因探讨 xxxx地区煤层气储层特征 xxxx地区煤系地层对比特征 xx 陆块煤层气勘探方向及高效开发潜势 xxxx地区煤层气资源评价及勘探开发方向 鄂尔多斯盆地侏罗系煤层气勘探开发潜力评价 大宁—吉县地区煤层气地质特征及富集高产主控因素分析山西省沁水煤田煤层气资源量预测及开发潜力 沁水盆地柿庄南区块固县地区煤层气资源潜力评价河南省焦作区块煤层气开发潜力评价及市场前景分析xx 煤层气勘探开发前景展望 xx 东部xx 地区煤层气潜力分析 XXXXXX狮王寺勘查区煤层气浅析