煤层气开发现状及进展ppt课件.ppt

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1、煤层气勘探开发理论技术现状及思考,河南理工大学2016.09.29,报告内容,一、煤层气概述二、煤层气勘探的目的和任务三、中国煤层气勘探开发的历程四、我国煤层气勘探开发取得的主要成果五、煤层气勘探开发理论存在的重大问题,1）煤储层 成煤过程中，大量的气体生成，其中的一部分保留在煤层的孔、裂隙中，并在其间进行运移。因此煤层既是煤层气体的母岩，也是气体储集的场所层是煤层气的源岩，也是气体储集的场所。因此，煤层也可以称之为煤储层2）煤型气(煤成气)煤系地层中煤和分散有机质，在成岩和煤化过程中形成的天然气，以游离状态、吸附状态和溶解状态赋存于煤层和其它岩层内。其中赋存在煤层中，成分以甲烷为主的煤型气称

2、为煤层气或煤层甲烷，赋存在围岩中的煤型气称为煤成气,一 煤层气概述,1.何谓煤层气？,3）瓦斯 指从煤层及煤层围岩中涌出的，以及在煤矿生产过程中产生的各种气体的统称 主要包括：赋存在煤层中的煤层气、采动影响带中的煤成（层）气、采空区的煤型气、采掘活动过程中新生成的各种气体的总称4）煤层气 指赋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并部分游离于煤孔隙中或溶解于煤层水中的气体，其成分以甲烷为主，往往将其简称为煤层甲烷,一 煤层气概述,一 煤层气概述,2.煤层气赋存、运移的特征,煤储层孔裂隙双重介质 孔隙煤层气的赋存空间 裂隙煤层气的运移空间,外生裂隙,孔隙,内生裂隙,植物组织孔,气

3、孔,粒间孔,溶蚀孔隙,煤的内生裂隙系统模型,煤的裂隙孔隙双重结构系统理想模型,煤的显微裂隙,2.煤层气赋存、运移的特征,煤储层煤体结构类型多样,一 煤层气概述,煤层气的赋存状态吸附态为主 煤层气主要以吸着态（包括吸附和吸收）的形式赋存在煤层中，另有溶解态、游离态，甚至固溶态,2.煤层气赋存、运移的特征,游离态,吸附态,吸收态,煤基质,孔裂隙,一 煤层气概述,一 煤层气概述,2.煤层气赋存运移的特征,煤层气的运移过程解吸、扩散、渗流 煤层气开采过程中，由于排水降压，煤层气一般经历解吸扩散渗流三个过程，到达井筒或地面,煤体表面解吸,微孔内扩散,裂隙中渗流,比例放大,12,非常规天然气,页岩气,煤层

4、气,致密砂岩气,天然气水合物,一 煤层气概述,3.煤层气资源特性,一 煤层气概述,3.煤层气资源特性,与常规天然气比较相同点：气体成分大致相同：煤层气中的CH4一般占90或95%以上，另外有少量的N2、CO2或重烃气体；常规天然气中也以CH4为主，但其他气体成分变化比较大 用途相同：均是优质能源和化工原料，可以混输混用,一 煤层气概述,3.煤层气资源特性,与常规天然气比较不同点：组成上：煤层气基本不含重烃，产出时无极杂质极少，天然气一般含重烃，产出时含部分无机杂质 赋存状态：煤层气吸附态为主赋存在煤层中，常规天然气以 游离态为主赋存在碎屑岩或碳酸盐岩中，这也是造成煤层气成藏模式、勘探评价、开采

5、工艺及技术条件等方面根本差异的主要原因,一 煤层气概述,3.煤层气资源特性,与常规天然气比较不同点：生产方式、产量曲线不同：煤层气是通过排水降压，使气在煤层中解吸-扩散-渗流采出地面。初期产量低，但生产周期长，可达20-30年；天然气主要是靠自身的正压产出，初期产量高生产周期一般在8-10年左右 成藏方式、开采难度等：煤层气以吸附态赋存。储量评价较为可靠，但储层一般为“三低”,开采工艺复杂，埋深一般较浅的煤层气才有开发价值（1500m以浅），需要井网开采；天然气形成圈闭，埋深一般大于1500m，开发难度小，单井即可采,煤层气与常规天然气的不同点,4.煤层气勘探开发的意义防治煤矿瓦斯事故，提高煤

6、矿开采效益 安全与减灾意义减少温室气体排放，保护人类生存环境 节能减排意义改善和优化能源结构，提高资源利用效率 资源意义,一 煤层气概述,报告内容,一、煤层气概述二、煤层气勘探的目的和任务三、中国煤层气勘探开发的历程四、我国煤层气勘探开发取得的主要成果五、煤层气勘探开发理论存在的重大问题,充分反映煤层气的特殊地质规律有利于中国煤层气产业的成长和发展科学性、实用性和可操作性,二 煤层气勘探的目的和任务,1.煤层气勘探开发的原则,选区评价：在盆地级别上，通过野外地质勘查确定靶区、地震勘探以及钻井等方法，选择有利区块勘探阶段：在区块级别上，通过煤层气井钻探、物探及排采试验工程，进行煤层气产能与可采性

7、的专门勘探，获取储量，确定开发区开发阶段：依据勘探成果和生产试验结果，编制开发方案，实施煤层气开发,二 煤层气勘探的目的和任务,2.勘探开发阶段,煤储层物性的特点，决定了煤储层的勘探开发的难以划分明确的阶段，应该坚持滚动勘探开发,阐明或分析煤层气赋存的地质条件与机制查明或预测煤层气资源量/储量，找出资源分布规律为资源开发提供依据，指导煤层气开采工程的实施,二 煤层气勘探的目的和任务,3.煤层气勘探开发的三大任务,报告内容,一、煤层气概述二、煤层气勘探的目的和任务三、中国煤层气勘探开发的历程四、我国煤层气勘探开发取得的主要成果五、煤层气勘探开发理论存在的重大问题,三 煤层气勘探开发历程,1、世界

8、上煤层气勘探开采现状,全世界煤层气总资源量约101-273万亿m3，90%集中在12个产煤大国 美国、加拿大、澳大利亚、中国四国形成工业化生产规模 印度、英国、波兰等国家在试验区初步具备商业开发条件 智利、巴西、委内瑞拉等国开展了小规模煤层气勘探试验或者准备煤层气开发,三 中国煤层气勘探开发历程,1、世界上煤层气勘探开采现状 美国：1978 年开始对全美16 个含煤盆地进行了长达8 年的煤层气研究。对煤层气的储集和运移机理、生产方式和开采工艺进行研究,先后对14 个盆地做出了资源量计算 1980 年12 月,世界第一个商业煤层气田黑勇士盆地橡树林煤层气开发区建成投产,标志着美国煤层气产业进入起

9、步阶段。自1976年第一口商业生产井到规模开发，仅仅用了不到十年；2001年，美国煤层气产量达400亿m3，为我国同期天然气产量的1.3倍（301m3）,Stage 1：资源条件调查及勘探开发试验(50s1980)两大盆地煤层气资源调查 第一口井(CAHN No.1井,1977)工业性气流 首批两个煤层气田投入开发（圣胡安、黑勇士）实施国家煤层气计划,Stage 2：成藏条件探索与产业化启动(1981-1988)1981年，形成煤层气商业性生产规模 1988年，年产突破10亿m3大关，圣胡安超过黑勇士 启动全面的煤层气成藏条件探索 控制产能六大地质因素“排水降压解吸扩散渗流”过程认识上突破,S

10、tage 3：研究深化拓展,产业高速和稳定发展(1989)成功地扩展开发试验盆地，进入高速增长期 北美洛基山造山带煤层气高产走廊 理论体系(双孔隙/中煤级优势/低渗极限/高煤级煤缺陷)生物型或次生煤层气成藏，粉河盆地商业性开发,337亿,增势减缓,产量再次大幅度增长的基础：2004年新增煤层气井5357口 2005年将新增4799口 11124口已取得施工许可,06年后稳定发展,美国主要煤层气盆地和煤层气资源,煤层气资源历次评价,资源量及分布：,近几年来美国煤层气勘探开发井数量,勘探开发井数量：,煤层气产量：,近5 年均保持在500-600亿m3，占美国天然气年总产量近10%，接近于我国天然气

11、总产量的一半（1160亿m3，2013）,钻井技术发展,增产技术发展,射孔压裂,压裂液多样化,压裂洞穴完井,多分子水平井羽状井、裸眼洞穴完井、注气置换,开发技术：,加拿大煤层气主要分布于阿尔伯塔盆地。开发的起步时间基本与我国开展煤层气工作的时间相当。19782001年,加拿大仅有250口煤层生产井,其中4口单井日产气量达到20003000m3。开发初期,只是简单套用美国开发技术,历时23年，但一直未能形成突破第一阶段 21世纪初以来,结合煤层气地质条件,注重发展连续油管压裂、N2、CO2注入、水平羽状井等增产技术,降低了煤层气开采成本 2003年,新增钻井1015口,年产量5.1亿3。单井30

12、007000m3/d 2012年,产量超过80亿m3。规划到2020年达到280390亿m3，煤层气产量将占其天然气总产量15%左右,加拿大主要煤层气盆地,资源量及分布：,阿尔伯达盆地煤炭资源分布,煤层气产量：,1）连续油管压裂技术,增产技术：,阿尔伯达盆地多层薄煤层增产措施，主要靠连续油管小型压裂：压开裂缝长度小于3m，消除井筒煤层污染带的影响,2）注氮、二氧化碳增产技术,增产技术：,增产技术：,3）水平井分段压裂技术,澳大利亚煤炭主要分布在东部Sydney、Bowen和Surat等3 个含煤盆地 煤层气勘探始于1976 年,20 世纪末以来，充分吸收美国煤层气资源评价和勘探、测试方面的成功

13、经验，针对本国煤层含气量高、含水饱和度变化大、原地应力高、渗透性好等特点,成功开发和应用了水平井高压水射流改选技术，将煤矿井下抽放技术应用到地面开发中，形成独特的U 型井技术 1998 年，煤层气产量只有0.56亿m3,2004 年产量达到13 亿m3，2013年超过60亿m3。已进入商业化开发阶段,澳大利亚主要煤层气盆地和煤层气资源分布,资源量及分布：,煤层气产量：,抽采技术创新：,一体化抽放技术,“U”型水平井技术,澳大利亚QGC 公司作业现场,澳大利亚QGC 公司集气站,印度尼西亚主要分布在苏门答腊岛的南部和中部、加里曼丹岛东部。以南苏门答腊和加里曼丹东部为中心的煤层气开发较为活跃 印尼

14、的煤层气开发时间尚短，煤层气的开发与美国、澳大 利亚等比较，仍在发展之中 2008年5月，印尼政府与国有企业PT Medco、Ephinodo 组成的联营企业签订南苏门答腊煤层气开发的产品分成协议，预定2011年开始煤层气生产 2009年，澳大利亚Arrow与PT Petrosea、Ephindo合作，参与印尼的煤层气开发，Arrow与Ephindo公司2009年1月就共同开发Sangatta 煤矿区的煤层气达成一致意见，但目前煤层气开发进度缓慢,德国的煤矿主要分布在西部的北威州和萨尔州。20世纪以前，德国企业界一直不采用煤层气。2000年4月生效的可再生能源法对德国的煤层气开发是个里程碑，规

15、定：采用煤层气发电补助7-8 cents/kWh 目前，德国煤层气利用以井下瓦斯抽放、采空区抽放利用为主，不同于美国以地面为主的煤层气开采技术，形成了三方面的独特技术：,井下瓦斯抽放技术,采空区地面抽放技术,低浓度瓦斯利用技术,三 中国煤层气勘探开发历程,2、我国煤层气勘探开发历程 我国煤层气勘探起步相对较晚，初期主要出于减灾目的。到了80年代，特别是90年代才将其作为油气资源的后备资源，进行勘探开发七五期间：煤炭系统进行煤层气钻井试验，开始由巷道瓦斯抽放发展到地面钻井八五期间：煤炭、石油系统在国内部分含煤盆地专项投资，进行资源勘探。主要以引进消化美国的技术为特点九五期间：成立“中联煤层气有限

16、责任公司”，煤层气对外合作实行专营。勘探开发成效显著。沁水盆地南部两个区块开展了开采试验，最高单井日产量超过10000 m3，初步控制可开发地质储量1000亿m3,十五期间：煤层气产业化初现，煤层气勘探开发越来越活跃。国内外公司,国营、民营企业，尤其是中联煤、中石油、中石化以及煤矿企业（晋城煤业集团）等都积极参与。2003 年,阜新盆地刘家试验区首先实现煤层气地面开采的商业性生产,开始了中国煤层气产业化开发的新阶段。至05年底，投产11口，单井日产气平均1000-8500 m3，日产气量25000 m3 中联煤、中石油、晋煤集团在沁水盆地也取得突破,地面煤层气开发也从无到有发展起来。2005

17、年3 月，沁南煤层气开始供应晋城、郑州市场,三 中国煤层气勘探开发历程,三 中国煤层气勘探开发历程,到2012年底 登记勘探区块98个，总面积超过6.5104 km2，累计煤层气探明地质储量超过3000亿m3，可采储量1100亿m3 控制了一批大型含气区，在沁水盆地、阜新盆地和鄂尔多斯等建立8个开发试验区 累计钻进12547余口，产量为126亿m3，其中，地面开采煤层气25.7亿m3，井下抽采瓦斯100亿m3。已建成煤层气开发项目7个，在建开发项目8个，地面开发煤层气产能建设达到49亿立方米“十三五”规划预计，到2020年，将煤层气地面年产能提高到300亿m3，其中地面产量160亿m3,煤层气

18、勘探登记区块64个总面积81810.3km2 分布在12个省/区,30余个勘探地区遍布全国：鹤岗、鸡西、依兰、铁法、沈北、阜新、珲春、寿阳、和顺、潞安、晋城、霍东、霍西、宁武、乡宁、大宁吉县、石楼、三交、临兴、保德-神府-准格尔、韩城、黄陵、吐哈、准南、淮北、丰城、盘江、恩洪、老厂。11个井组生产试验：阜新、大城、淮北、晋试1、潘庄、枣园、临兴、碛口、柳林、午城、韩城。,三 中国煤层气勘探开发历程,3、我国煤层气工业产业化形成的几个阶段瓦斯井下抽排利用与煤层气的超前评估阶段(1952-1988)1952 年起,先后在抚顺矿务局龙凤矿建立起瓦斯抽放站,在阳泉矿、中马村矿、里王庙矿进行抽排和利用试

19、验。主要探讨煤层气分布的基本规律,为试验开发基础阶段现代煤层气理论技术的引进与应用阶段(1989-1997)开展国际合作，系统引进以美国现代煤层气地质、煤层气勘探开发和煤层气利用等理论技术，结合中国复杂的地质特点，在成藏富集规律、资源评价和选取标准方面实现创新。特别是视为煤层气开发“禁区”的高煤级煤储层方面取得突破,三 中国煤层气勘探开发历程,煤层气商业化开发试验阶段(1998-2003)中联煤、中石油、晋煤集团等公司及其合作单位先后开辟了刘家、铁法、沈阳北及其外围、南部沁水煤层气田、鄂尔多斯盆地东部、大宁-吉县地区、韩城-合阳地区、准噶尔盆地东南缘等8个试验区,通过这一时期的试验研究,煤层气

20、开发基础与技术研究得到了较大发展中国煤层气的产业化发展阶段(2003 年-)以刘家气田开始售气作为分界，标志着我国进入煤层气工业的产业化发展期。形成适应中国煤层气勘探开发的系列配套技术以及相关的理论体系。2005年3月，沁南盆地煤层气开始供应晋城、郑州等市场。,报告内容,一、煤层气概述二、煤层气勘探的目的和任务三、中国煤层气勘探开发的历程四、我国煤层气勘探开发取得的主要成果五、煤层气勘探开发理论存在的重大问题,中国煤层气资源分布图,鄂尔多斯9.8,沁水4.0,准噶尔3.8,吐哈2.1,海拉尔1.6,二连2.0,滇黔贵3.5,伊犁1.2,四 我国煤层气勘探开发取得的主要成果,全国大于5000亿方

21、的含煤层气盆地共有14个；资源量大于10000亿方的盆地9个，资源量达30.9万亿方。全国资源量总计36.8万亿方,一、资源量评价,探明储量不完全统计,塔里木1.9,2023/1/15,55,Total:36.811012 m3Recoverable:10.871012 m3,Eastern part:Total:11.321012 m3Recoverable:4.321012 m3,Central part:Total:10.471012 m3Recoverable:2.001012 m3,Western part:Total:10.361012 m3Recoverable:2.861012

22、 m3,Southern part:Total:4.661012 m3Recoverable:1.701012 m3,Qinghai-Tibet part:Total:0.00441012 m3Recoverable:0.001012 m3,Chinas CBM Resources,中国煤层气原地资源量历次评价结果(埋深2000m),按区域分布,按埋藏深度分布,中国煤层气资源分布：,四 我国煤层气勘探开发取得的主要成果,二、形成了若干煤层气勘探和开发重点区块,低煤阶长焰煤，仅富集刘家：分布3组主力煤，含气量8m3/t，吸附饱和度90%，渗透率0.3-0.510-3m2。煤层深650-970m,

23、单层最厚69m，煤含气面积20km2，煤层气资源量71亿m3。,1、阜新盆地刘家区块(下白垩统阜新组),我国最早实现煤层气地面开采的商业性生产的矿区,刘家区块共钻井50余口，2001年投产，目前共投产近30口，单井产量最高16000 m3/d，单井日产气平均3000m3，年产气量0.3亿m3,阜新盆地刘家区块LJ-6井生产曲线,辉绿岩高角度岩墙侵入煤系，强热演化下增加了煤的生气能力和割理发育程度。,大兴矿:长焰-气煤，埋深800余m，单层厚10m,含气面积20.5km2，含气量8-12m3/t，渗透率1.510-3m2,煤层气资源量93亿m31997年4月排采，钻井8口，其中探井2口，开发井6

24、口，日产气3000-4000m3，年产气量0.1亿m3,我国最早实行地面采空区钻井技术和最为成功的地区,2、辽宁铁法区块(阜新组),3山西沁水煤层气田世界第一个高煤阶煤层气田,沁水盆地总面积2.7万km2，煤层气总资源量为3.97万亿m3,占全国总量的10.8%。开发活动主要集中于南部，钻直井6000余口，多分支水平井百余口。仅盆地南缘的晋煤蓝焰公司2010年地面煤层气产量达9.08亿方，占全国57%。探明地质储量2006亿m3,2023/1/15,62,Jincheng block is first high coal rank CBM field in world.Here,more th

25、an 6000 vertical&100 horizontal CBM wells have been drilled,the gas of 3.00 million cubic meters is produced per day.,世界第一个高煤阶煤层气田,2023/1/15,63,晋城蓝焰煤层气公司,2023/1/15,64,A cluster CBM well group with 4 oriented single well at Zhengzhuang,Jincheng,中联公司韩城WL-004井压裂后自喷景像2005.06.24,美国奥瑞安能源公司DNP-02井中国第一口多分支煤

26、层气水平开发井超浅层地区欠压储层（山西晋城大宁，2006.8.9）,2023/1/15,67,Location of multilateral horizontal CBM wells drilled in Jincheng,2023/1/15,68,The gas of 73,837 cubic meters was produced by three MLH wells(DNP02+DNP03+DNP06)in Sep19,2007,averaging 24,612 cubic meters per well per day.,75,000 cubic meters,2023/1/15,6

27、9,The gas of about 100,000 cubic meters was produced by well PZP03 in Sep19,2007.,100,000 cubic meters,4、鄂尔多斯盆地南部,位于鄂尔多斯盆地东部晋西挠褶带南段，有利勘探面积2800km2,资源量5800亿m3 该区煤变质程度中等，截至08年，共钻煤层气井41口，单井日产气量大于1000m3/d的有7口最高6800m3/d。,1）大宁吉县地区,是我国中煤阶煤层气富集有利地区之一,2）乡宁地区,乡试1,5煤埋深489.5m,煤厚2.7m，含气量平均2.8m3/t。N2占30%,为甲烷风化带，日产

28、水20m3。,属于瘦-贫煤，主煤厚6m,含气量平均4.2m3/t，单井日产水1-5m3，气微。韩试1井渗透率较好，日产气最2800m3。从施工的11口钻井来看，单井最高日产气量达3500m3，预计单井日均产气量1800m3左右,3）韩城合阳地区,四 我国煤层气勘探开发取得的主要成果,三、取得了创新性的基础理论,1）煤层气藏概念与成藏模式 打破国外中煤级煤成藏优势论，在高煤级煤低煤级煤等领域取得突破,成藏模式示意图,成藏模式,压力封闭,构造圈闭,承压水封堵,顶板水网络状渗流封闭,四 我国煤层气勘探开发取得的主要成果,三、取得了创新性的基础理论,2）煤层气资源评价,“递阶优选”,煤层气有利区带优选

29、关键要素递进关系,四 我国煤层气勘探开发取得的主要成果,三、取得了创新性的基础理论,“递阶优选”流程图,四 我国煤层气勘探开发取得的主要成果,三、取得了创新性的基础理论,3）高煤级煤煤层气理论 高煤级煤成藏成藏史，储层物性，成藏模拟及装 置研发等 高煤级煤储层渗透性控因，煤层气吸附、解吸、扩散、渗流机制、煤储层弹性能及 其控藏效应 高煤级煤勘探重点寻找次生割理发育高渗区构造 圈闭,四 我国煤层气勘探开发取得的主要成果,四、初步掌握了一些煤层气开发、增产技术,多分支水平井、羽状井钻井技术采空区、采动区、未采区“三位一体”抽采技术轻型钻机空气钻井技术煤层气井压裂排采技术煤层气井氮气泡沫压裂技术 煤

30、层气压裂裂缝监测煤层气产量数值模拟煤层气测井评价煤层气井绳索取心技术煤层气变排量有效压裂和清洁压裂液技术,四 我国煤层气勘探开发取得的主要成果,五、形成了系列实验测试评价技术和作业规范,煤层气含气量测试技术煤层气吸附实验及机理研究煤层饱和度评价煤层气快速解吸技术,实验室测试技术,规范及标准,煤层气资源量储量规范煤层气勘探开发地质设计规程煤层气钻井工程作业规程煤层气注入/压降试井技术规范煤层气地质录井作业规程煤层气测井作业规程 煤层气固井作业规程 煤层气压裂作业规程 煤的高压等温吸附试验技术规范煤层气井井身质量标准,报告内容,一、煤层气概述二、煤层气勘探的目的和任务三、中国煤层气勘探开发的历程四

31、、中国煤层气勘探开发取得的主要成果五、煤层气勘探开发实践中的科学问题,五 煤层气勘探开发实践中的科学问题,（一）现有的选区理论和方法缺乏针对性 1、评价对象、评价标准和资源分类方案没有统一，且几乎都没有包括褐煤盆地、深部和海域 2、在资源量、储量和采收率计算等方面，缺少实测含气量、渗透率、储层压力、含气饱和度、水文地质条件及生产动态等资料，只能采用类比法，方法单一，影响计算结果 3、在选区评价方面，地质基础研究滞后，成藏作用认识局限，探明储量低，只有1359亿m3；地质成果利用率不够，后备接替区严重不足，主要集中在晋、陕两省;选区成功率极低，选区理论和方法缺乏针对性和有效性，工程盲目性大,影响

32、产业发展的重大理论问题：,中国煤层气原地资源量历次评价结果(埋深2000m),（二）煤层气成藏地质条件与规律预测需要深化,历经20余年，我国在煤层气成藏条件和富集规律方面取得诸多进展，但前期研究或停留于形态学或几何学层面上的分析对比，或局限于不结合具体区域地质背景条件的理论探讨，很少从区域地质动力学的层次上来认识问题，也缺乏从系统论（如含气性统一性）的高度去总结规律 因此，需要从区域煤层气成藏作用入手，在“域”上分析成藏规律，为国家层面上勘探开发宏观部署和决策提供依据；从“盆”上分析有利区展布规律，为勘探部门确定目标区提供指导；从“藏”上把握富集规律，为开发部门布置钻孔甚至井网提供地质支持,五

33、 煤层气勘探开发实践中的科学问题,（三）煤层气的赋存状态的确定以及含气性的评价的基本理论存在严重的缺陷 1、煤矿瓦斯突出的时候，瞬间大量煤层气的涌出，突出煤体中煤层气资源量几倍到上百倍，远远高于煤层气含气量测定值，这部分超量气体的来源？案例：1975.8.8，四川天府矿务局三汇坝一矿发生了中国强度最大的突出：突出煤岩12780t（其中煤占60%，岩石占40%），喷出瓦斯量140万m3，吨煤瓦斯量约184 m3/t,五 煤层气勘探开发实践中的科学问题,2、关于煤层气的第四种赋存状态-固溶态是否存在？若存在，这部分气体在采动条件的运移机制如何？一般认为，三种赋存状态（溶解、游离、吸附），而国外学者

34、发现存在固溶态-以晶体形式存在于煤基质中或芳香层的缺陷中 3、煤对煤层气的吸附仅是物理吸附么，化学吸附是否存在，如何评价？传统的吸附模型能否真实的反映地层条件下煤的赋存状态，进而用于评价煤层气的含气性？,五 煤层气勘探开发实践中的科学问题,煤的等温(303.15K)吸附实验曲线,活性炭对甲烷的吸附曲线,五 煤层气勘探开发实践中的科学问题,（四）低煤级储层煤层气开采开始起步阶段，商业化出现端倪，但针对性的研究还远远不够，勘探理论技术不成熟 低煤级煤指Ro,max%0.65%的煤，约占我国煤层气总资源量的40%左右。准噶尔、伊犁、塔里木、吐哈及柴达木盆地，海拉尔、二连等盆地以及鄂尔多斯盆地北部 近

35、年来某些低煤级盆地做过尝试，如吐哈、沈北、依兰等，得到初步认识，但因少数参数井煤层含气量过低，勘探开发试验暂时放弃。2014年月，新疆阜康矿区CSD01 井单井产气量达17125m3/d（全国纪录），建立了新疆阜康市白杨河矿区煤层气先导性示范工程，年产能已达3000万立方米（2016年8月）。,五 煤层气勘探开发实践中的科学问题,不同煤阶煤层气资源,我国第一个有效益的煤层气开发区块阜新刘家是低煤阶；我国高、中、低煤阶煤层气资源量分别为7.8、14.3、14.7万亿m3，低煤阶煤层气资源量占40%。,新疆阜康CSD01 井排采曲线,土哈、准噶尔盆地不同赋存状态的气含量比较（秦勇，2006）,随煤

36、层埋藏由浅入深，游离气含量显著增大，最高可达60%；深部煤储层游离气储集潜力大，可能构成了低煤级煤盆地煤层气储集的重要特殊性。因此，对于游离态气体含量较高的深部低煤级储层，现有含气量测试时，大量游离气逸散，造成事实上的气含量测定值降低，因此有必要开发针对性测试方法或技术,（五）高煤级储层煤层气开采地质基础理论亟待解决，关系到我国首批大规模商业性开发煤层气田的可持续发展 现行的煤层气理论是在中低阶煤储层为研究对象发展起来的，特别是煤层气排采过程中的一系列理论是否适用于高煤级煤储层？值得商榷。亟待解决的问题包括：高煤级煤储层渗透率排采过程中的演化规律如何？其控制机理或实质怎样？针对高煤级储层的物性

37、特征，适合的开发工艺选择？,五 煤层气勘探开发实践中的科学问题,（六）深部煤储层的物性特征，煤层气的富集、运移规律的研究，关系到煤层气产业可续性发展以及未来的煤矿瓦斯灾害治理 目前的煤、煤层气资源开发多集中于1000m以浅的煤层，对煤储层的物性特征、含气性以及采动影响下气体的运移等特征的研究成果多为低温、低压条件下得出的。然而随着采深的增加，煤的微观结构、含水性以及温、压场均发生变化，原有的研究结果是否能反映煤层瓦斯在煤层中的真实赋存状态有待商榷。“深部煤炭资源赋存规律、开采地质条件与精细探测基础研究”、“深部煤炭开发中煤与瓦斯共采理论”等重大科技项目的设立,五 煤层气勘探开发实践中的科学问题

38、,（七）目前，构造煤发育区的煤层气地面开发是公认的“禁区”，如何实现该类储层条件下的煤层气开发理论及技术，是制约我国煤层气开采规模化发展的最后“瓶颈”我国绝大多数含煤盆地经历了多期次的构造运动，构造煤普遍发育，现行的成功的煤层气井均在构造煤不发育区 研究构造煤储层物性的特殊性，加强对构造煤区域分布非均一性的预测；结合现行工艺或井下瓦斯抽放实践，研究构造煤内气体赋存、运移、产出机理；探讨地面、井下联动条件下构造煤发育区煤层气开采的可行性？对于推动我国煤层气商业化的普遍性以及防治煤矿瓦斯事故的发生具有重大意义,五 煤层气勘探开发实践中的科学问题,中国构造煤集中分布区示意图,构造煤发育背景下，存在煤

39、层构造破坏适中而渗透率相对较高的地带。,（一）区块物性资料少，测试分析方法和手段有限,目前对煤层物性的测试方法多局限于试井分析方法和实验室岩芯测定法。两种方法共同存在的问题是测试井点少，而煤储层物性的各向异性和非均质性，使得很难利用这些资料对全区物性平面变化特点进行系统研究试井分析方法：因煤层物性差、测试时间短，多数未出现径向流，解释果误差大实验室物性参数测定：受限于岩心，测试的结果多为点状、静态的，不能完全反映排采过程中的储层物性参数的动态变化,五 煤层气勘探开发实践中的科学问题,工程实践中遇到的科学问题,（二）储层物性特征的非均质性评价理论与技术不足,煤储层物性参数受控于地质构造、水文地质

40、、地应力、含气性等多因素的控制，不同区块、同区块不同块段甚至同一井组不同井的储层物性参数均有差异，但对这些差异缺乏精细化的理论研究和分析储层物性平面非均质性认识的不足对勘探开发的影响：影响储量品级评价勘探评价目标不明确高渗高产区不清楚产建方案针对性差，产能到位率差渗透率优势方位认识不清井网井型针对性不强，开发水平不高物性在纵向上的变化规律的认识不足的影响：储层压力系统不清楚难以细化开发单元层系、裂缝系统不清楚影响射孔、压裂方案的制定物性应力展布不清影响水平井井斜角及主分支的设计轨迹设计,五 煤层气勘探开发实践中的科学问题,（三）物性在开发过程中的动态变化规律认识不深,不同区块、井组、井型应力场

41、变化规律、压力传播规律的差异性认识不深排水降压过程中，裂隙场的变化规律认识不深“四场”耦合特征不清楚不同排水速度条件下煤粉运移对渗透率影响的认识不深含水、含气性动态变化对压降漏斗扩展以及对气水两相渗流规律影响认识不深产气阶段基质收缩对渗透率影响的认识不深 上述问题影响单井科学排采方案的制定，需要深入开展煤层气排采机理的研究,五 煤层气勘探开发实践中的科学问题,（四）不同井组、井型的解吸压力差异较大,六 煤层气开发实践中遇到的科学问题,理论临界解吸压力与实际解吸压力的对应关系变化较大区块、井型、井组的实际解吸压力差异大同井组相同施工方式下直井之间解吸压力相差较大提高煤层气解吸产气的针对性技术尚欠缺需要煤层气开发过程中，气体的解吸-扩散-渗流的机理,（六）其他实际问题,六 煤层气开发实践中遇到的科学问题,前期煤田地质、地震、测井以及井下瓦斯抽采资料的如何利用各种储层强化措施的适应性及效果评价井位、井网、井型的选择不同储层、不同井型的煤层气井排采制度的合理性多煤层合层排采的适用性,感 谢！,被引公开发表资料的作者！提供未公开发表资料的同行！参加报告的各位领导、专家！,河南理工大学,