煤层气选区评价原则与程序

如题所述

煤层气地质选区评价主要考虑地质条件、资源量、供气环境及下游工程等因素;在目标评价上充分考虑构造、煤层埋深、含气量与吸附饱和度、渗透率等条件。在总结中国30多个地区1200多口煤层气井的经验和教训基础上,根据中国煤层气高产富集特点,对煤层气选区提出如下评价原则:

一、选区评价原则

(1)处于大型盆地浅部斜坡带或埋深适中的向斜区。

(2)煤层厚、分布广,煤层气远景资源量大于1000×108m3

(3)避开城市又不远离城市,有利于环境保护和开发利用。

(4)靠近天然气输气管网,有利于下游工程建设。

(5)靠近天然气供需矛盾突出的地区,有利于开拓下游市场。

二、目标评价原则

(1)煤层埋深在200~1200m左右为最佳,避开氧化散失带和煤层低渗带。

(2)煤层总厚度大于10m,单层厚度不小于0.6m。

(3)煤层渗透率(注入/压降法)大于0.1×10-3μm2

(4)煤层可解吸气量大,吸附饱和度大于60%。

(5)最大解吸压力接近原始地层压力。

(6)处于承压区的水压封堵气藏和高压气藏最佳。

(7)煤阶以割理发育且生气量较大的气煤—无烟煤3号为最佳(RO为0.7%~4.0%),具高渗、高吸附饱和度的低煤阶(RO为0.3%~0.6%)区也可作为有利勘探目标。

(8)煤层顶、底板有大于10m的封闭性直接盖层,目标区内煤层段无剥蚀现象,纵向上主力煤层距古剥蚀面厚度大于200m,并具有厚度大、分布稳定的区域性盖层。

在具体选区中,不同地区的影响因素不同,选区评价时考虑的条件亦有所侧重。因此,在具体应用以上各项普遍原则时,应灵活掌握,具体问题具体分析,以便更好地完成选区评价工作。

三、选区和目标评价程序

在通常情况下,煤层气地质评价工作可分为大区评价、选区评价、目标评价和区块评价4个阶段。

(一)大区评价

主要对五大聚煤区按盆地进行煤层气资源评价,分析不同盆地的煤层气勘探开发前景,并确定勘探方向和有利选区。

(二)选区评价

本阶段以煤层气地质理论为基础,充分利用以往勘探资料,运用地质分析的方法,在选区评价原则的指导下,完成煤层气地质研究的任务,整体评价有利区带的煤层气勘探开发潜力,对勘探前景进行评估。其主要任务是确定勘探方向和有商业性开采价值的勘探目标。具体程序和内容如下:

(1)资料收集与采集。资料收集应围绕煤层分布、水文地质和储层特征等方面进行。资料包括区域地质调查资料、地震和非地震资料、钻井试气和煤孔资料、遥感和航磁资料、油气勘探分析化验资料、煤田勘探分析化验资料、水文调查资料、煤矿采矿资料等。此外,还要进行必要的地面地质调查、矿井井下调查,并采集煤样进行必要的实验分析。

(2)资料的整理和归纳。获得的各种资料应进行认真整理和归纳,从中提取与含气性和可采性有关的地质评价参数,对反映煤层气地质特征的各项地质参数进行系统整理、深化研究,编制分析图件,建立系统剖面,建立符合研究区特点的区域性煤层气预测评价模式(原则、参数、标准)。

(3)初步分析评价。根据选区评价原则,进行煤层气勘探开发潜力综合评价,预选出煤层气形成地质条件较好的有利勘探目标。一般综合评价包括以下内容:①确定主力煤层的分布、厚度、埋深、煤阶;②确定煤层含气量,做等温吸附特征及其他分析化验资料分析;③圈定煤层气氧化散失带、生物降解带、饱和吸附带和低解吸带范围;④预测煤层渗透率,其手段包括矿井及岩心割理观察测量、裂缝充填程度及充填物观察、测井曲线分析、构造曲率分析、构造应力分析、孔隙结构分析等;⑤进行顶底板及煤层含气性分析、物性分析;⑥进行封盖条件分析,研究煤层气保存条件;⑦进行水文地质条件分析,包括含煤地层水化学特征、水动力状况、与上下地层水文地质关系等;⑧进行成藏条件分析,初步确定煤层气藏类型;⑨圈定可能的气藏范围并计算远景资源量;⑩综合评价、优选有利勘探目标,提出目标钻探资料井井位。

(三)目标评价

目标评价是在煤层气资料井(预探井)钻探后,优选出最有利目标,可以通过部署评价井以获取更多、更可靠的地质评价参数,也可以通过单井试气,求出稳定产量,寻找高产富集区块,对煤层气开发潜力作出进一步评价。

目标评价除了地质研究要求的任务外,还要着重做好以下研究工作:

(1)利用煤孔、地震资料及野外踏勘查明构造、断裂系统,确定评价井位。

(2)利用绳索取心工具取全目的煤层煤心、顶底板岩心,进行含气量、气组分、同位素、等温吸附线、镜煤反射率、煤的工业分析、显微组分、封盖层突破压力、扩散系数、孔隙度、渗透率等项目分析工作。

(3)利用组合测井资料精确地确定煤层及厚度、深度、密度、孔隙度、灰分含量、吸附饱和度等项数据及地应力、突破压力、孔隙压力、弹性模量、泊松比、坍塌压力、破裂压力等的处理解释。

(4)采用微型压裂法求取煤层及其相邻岩层的原地应力、煤层破裂压力、闭合压力等资料。

(5)利用注入/压降试井求取可靠的渗透率、地层压力和地层温度数据。

(6)利用大地电位法裂缝监测及CT测试搞清煤层压裂裂缝方位及长度。

(7)通过单井抽排,系统求出产气量、产水量和压力变化,取得稳定产能和流体性质,并通过地层水Cl-同位素分析确定煤层水性质和进入煤层的时代。

(8)利用试气产能及储层数值模拟预测产量变化,确定下一步试验井组试采的合理井距、井网几何系统及试气方案,提交煤层气控制储量和预测储量,作出经济评价。

除对煤层进行上述作业、分析外,必要时还应对主要含水层进行取心和渗透率测试,以了解地下水的流动能力。

在上述工作的基础上,根据新获得的可靠资料,对探区煤层气的开发潜力和经济效益作出进一步的评价。本阶段还可将各种评价参数输入计算机中,运用储层模拟技术进行煤层气产量预测,对煤层气开发潜力进行定量评价,还可对各种主要评价参数进行敏感性分析,以找出影响煤层气产量的因素,指导下一步的勘探和评价。

当目标评价结果认为该区具有较好的开发潜力,并优选出区内最有利区块时,即可进入下一个评价阶段——区块评价阶段。

(四)区块评价

煤层气的开采与常规天然气不同。当产层打开后,要经过一段时间的排水,使煤储层压力下降到煤层临界解吸压力以后,煤层气才能逐渐解吸产出。随着排水作业的连续进行,降压幅度和降压范围不断扩大,煤层气产出量就越来越大。从排水降压到气的产出有时长达数月,有时长期排水仍无法使储层充分降压。因此,仅根据勘探阶段获得的评价参数如含气量、渗透率等,尚不能充分可靠地评价煤层气开发潜力,需要通过小规模的长期试采,以确认煤层气稳定的生产能力。结合这些资料,对重点区块展开全面、深入的勘探和评价,为投入开发作准备,这就是区块评价的主要目的。

确定完井方式、压裂措施也是区块评价的重点之一。煤层气开采井通常都进行强化作业,如压裂、洞穴完井等。上述作业完成后,即可进行排采试验。试采周期与井距、储层渗透性有关。

总之,煤层气井需要长期排采实现井间干扰,以使煤层在一定面积内整体降压,直到取得试验区长期、稳定的气、水产量数据。

区块评价的具体任务基本与选区地质研究任务相同,更突出的是成图要求更精确,地质认识更深入,对试气特别是试验井组试采资料更了解,并取得区块单井稳定产能,其工作重点如下:

(1)通过井组试验对各煤层分布、煤层气藏类型、成因类型、可商业性开采范围、煤层含气量、渗透率、层间水化学特征及动力条件、封盖条件及产能等情况基本清楚,确定下一步投入开发的合理井距、增产措施、抽排方式及稳定产量。

(2)通过井组试验进行长期连续排采和产能动态监测,获取各项数据,建立气、水产量与生产压力和时间关系曲线,确认实际气、水产量及开采特点。

(3)进行干扰试井,了解储层连通情况及渗透率方向性。只有实现井间干扰的产量才能认识区块将来大规模开采的开发潜力,准确搞好产能预测。

(4)根据储层参数和试采生产数据,运用储层模拟技术,进一步进行合理井距、井网、完井方式等敏感性分析,以确定气田生产策略,预测生产历史。

(5)进行下游工程调研和市场调查的前提下,搞好气田开发利用的经济敏感性分析(即经济评价),以确定是否进行商业性开发。

(6)准确计算各类储量,为煤层气田开发和滚动勘探开发提出战略性规划。

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