朱能闖　韓立強(qiáng)

摘要：煤層氣是一種賦存在煤層中，自生自儲(chǔ)的非常規(guī)天然氣資源，評(píng)價(jià)其富集程度的一個(gè)重要參數(shù)為含氣量。要想有效地評(píng)估某地區(qū)的煤層氣是否具有商業(yè)化的前景，必須建立準(zhǔn)確的含氣量評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)，然后用這些含氣量數(shù)據(jù)進(jìn)行氣藏模擬和生產(chǎn)預(yù)測(cè)。

關(guān)鍵詞：煤層氣，含氣量，準(zhǔn)確，評(píng)價(jià)

煤層氣含量主要由損失氣量、解吸氣量和殘余氣量三部分組成。在含氣量測(cè)試中，解吸氣量和殘余氣量數(shù)據(jù)都可以通過(guò)實(shí)際測(cè)試得到，而損失氣量是靠估算得到的，因此如何得到損失氣量的準(zhǔn)確數(shù)據(jù)是獲得準(zhǔn)確含氣量數(shù)據(jù)的根本。

1、損失氣量的計(jì)算

損失氣量也叫逸散氣量，指鉆頭鉆遇煤層后從鉆孔底部把煤樣取出到地面裝入解吸罐之前釋放出的氣量。

損失氣的含量取決于鉆孔揭露煤層到把煤樣裝到解吸罐的時(shí)間、煤的物理特性、鉆井液特性、水飽和度以及游離態(tài)氣體含量，這部分氣體無(wú)法計(jì)量，只能根據(jù)損失時(shí)間的長(zhǎng)短及實(shí)測(cè)解吸氣量的變化速率來(lái)推算。

在鉆井循環(huán)介質(zhì)為清水和泥漿時(shí)，取芯筒提至鉆孔一半時(shí)的時(shí)間作為零時(shí)間;鉆井循環(huán)介質(zhì)為泡沫或空氣時(shí)，鉆遇煤層時(shí)間為零時(shí)間。損失時(shí)間為從零時(shí)間到裝罐結(jié)束的時(shí)間。

損失氣量計(jì)算采用USBM直線回歸法，解吸初期，解吸氣量與時(shí)間平方根成正比，以累計(jì)解吸量為縱坐標(biāo)，損失氣時(shí)間和解吸時(shí)間的平方根為橫坐標(biāo)作圖，將最初解吸的各點(diǎn)連線，延長(zhǎng)直線與縱坐標(biāo)軸相交，則直線在縱坐標(biāo)軸的截距為損失氣量，所得的結(jié)果再除以樣品的重量，即損失氣含量，如圖1。

2、臨界解吸壓力

臨界解吸壓力是指解吸與吸附達(dá)到平衡時(shí)對(duì)應(yīng)的壓力，即壓力降低使吸附在煤微孔隙表面上的氣體開(kāi)始解吸時(shí)的壓力。理論上，當(dāng)儲(chǔ)層壓力降低到臨界解吸壓力以下時(shí)，煤孔隙中吸附的氣體開(kāi)始解吸，向裂隙方向擴(kuò)散，在壓力差的作用下，從裂隙向井筒流動(dòng)。目前，煤層氣開(kāi)采大多是基于這一原理，通過(guò)排水降低壓力而達(dá)到采氣的目的。準(zhǔn)確確定臨界解吸壓力，是煤層氣井開(kāi)

根據(jù)臨界解吸壓力定義可知道煤芯樣品從井底上提到井口時(shí)，在壓力高于臨界解吸壓力之前煤層氣是不會(huì)解吸出來(lái)的;而在USBM直線回歸法計(jì)算中采用的是提鉆時(shí)間的一半加上裝罐時(shí)間作為損失時(shí)間（鉆井循環(huán)介質(zhì)為清水和泥漿），在實(shí)際生產(chǎn)中，提鉆時(shí)間的一半即煤芯到達(dá)煤層深度一半時(shí)煤芯所受到的壓力往往都大于臨界解吸壓力，這時(shí)是不會(huì)有氣體解吸出來(lái)的，因此這種計(jì)算方法損失時(shí)間太長(zhǎng)，計(jì)算出來(lái)的損失氣量也偏大。經(jīng)過(guò)研究發(fā)現(xiàn)應(yīng)該使用氣體開(kāi)始解吸時(shí)（即樣品達(dá)到臨界解吸壓力時(shí)）的時(shí)間為零時(shí)，樣品到達(dá)井口時(shí)的時(shí)間與裝罐時(shí)間之和作為損失時(shí)間，這樣再利用USBM直線回歸法計(jì)算出來(lái)的損失氣量就比較準(zhǔn)確一些。

通過(guò)對(duì)多個(gè)煤層解吸樣品的測(cè)試和計(jì)算，最后得出：在通過(guò)USBM直線回歸法測(cè)得煤層氣損失量后，再利用臨界解吸壓力對(duì)損失氣量校正一下所得到的煤層總含氣量和臨界解吸壓力結(jié)果較為準(zhǔn)確。下面以某地區(qū)XX井A7煤層部分樣品的解吸數(shù)據(jù)為例來(lái)驗(yàn)證說(shuō)明。圖2和表1為某地區(qū)XX井A7煤層的解吸數(shù)據(jù)和損失氣量校正圖。

由于臨界解吸壓力是根據(jù)實(shí)測(cè)總含氣量和等溫吸附數(shù)據(jù)計(jì)算出來(lái)的，而實(shí)測(cè)含氣量中的損失氣量數(shù)據(jù)偏大，因此再利用校正后的總含氣量來(lái)計(jì)算一下臨界解吸壓力，得到的臨界解吸壓力大于當(dāng)初的計(jì)算結(jié)果，然后進(jìn)行第二次、第三次校正損失氣量，以便減少誤差。如表2、表3。

4、結(jié)論

通過(guò)對(duì)比（表4）第一次、第二次、第三次校正后的總含氣量、臨界解吸壓力，可以看出第二次和第三次的結(jié)果一樣，與第一次校正后的結(jié)果差別也不大，只是與未校正過(guò)的實(shí)測(cè)含氣量差別較大，因此只需要校正一次，然后重新計(jì)算算出總含氣量和臨界解吸壓力就可以了。

綜上，損失氣應(yīng)該重新定義為煤芯樣品開(kāi)始解吸到裝罐結(jié)束時(shí)釋放出來(lái)的氣體。測(cè)試氣體含量時(shí)，仍然利用原來(lái)的自然解吸法測(cè)得解吸氣量、損失氣量及殘余氣量，并根據(jù)測(cè)試結(jié)果計(jì)算出臨界解吸壓力，最后利用臨界解吸壓力、煤層深度等數(shù)據(jù)對(duì)損失氣量進(jìn)行一次校正，最后得出氣體總含量即可。

參考文獻(xiàn)

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作者簡(jiǎn)介：朱能闖（1985-），安徽望江人，工程師，2008年畢業(yè)于中國(guó)礦業(yè)大學(xué)，從事地質(zhì)勘查工作。