深部煤层气超临界状态下赋存特征及分配规律
周立宏1
闫霞1
熊先钺1
王峰1
刘文超2
杨月洁2
杨兆彪3
冯延青1
1.中联煤层气国家工程研究中心有限责任公司,北京 100095;中石油煤层气有限责任公司,北京 1000282.北京科技大学资源与安全工程学院 北京 1000833.中国矿业大学煤层气资源与成藏过程教育部重点实验室,江苏徐州 221008
摘要：深部煤层气成为天然气增储上产的重要方向,但其吸附气、游离气原始赋存状态不清、不同条件下的赋存态分配规律不明,制约了深部煤层气储量准确评估和产出规律认识.随着埋深增加,温度和压力不断升高,甲烷进入超临界相态,其流体密度将不断增重、黏度与气态相近,表明当前现有认识低估了游离气的资源量和流体易于产出的流动能力.在深层高温高压下,甲烷超临界流体特征更为显著,不能被忽视.现在基于储层压力的含气量计算方法,未考虑煤层微孔内流体压力要高于储层压力,即"微孔超压"环境的存在,故实际含气量被低估.针对国内深部煤层埋深最深至5 000 m、煤阶0.8％～3.0％范围内,基于甲烷物性随压力、温度变化规律和微孔超压理论,研究建立了考虑微孔超压和甲烷超临界流体特征的深部煤层气游离气、吸附气含量计算模型.研究表明:①深层高温高压下,甲烷黏度、密度、压缩因子、体积系数等高压物性参数变化并非随温度、压力线性变化,基于高压物性参数与温度和压力关系,建立了各参数经验计算式,并结合分子模拟等手段,分析了深层与浅层相应参数差异;②揭示了深部煤层气吸附气、游离气赋存状态在不同热演化程度、不同埋深、不同温压条件下的分配规律,相同深度下,随着煤阶的增加,吸附气含量越高、游离气含量越低,且游离气占比不断减小;相同热演化程度下,随着煤层深度增加,煤的吸附气含量呈现先增加后降低趋势,游离气占比逐渐增加;③考虑甲烷超临界流体性质对吸附作用的影响,相比忽略该特征的同等情况下,实际吸附气含量并没有现有认识那么高,吸附气占比降低6％～9％;④针对是否考虑Langmuir修正和含水饱和度随埋深变化等情况,建立4种模型方法,明确了不同煤阶、不同孔隙率和含水饱和度下临界转折深度、吸附气/游离气变化规律及图版;⑤基于"微孔超压、宏孔常压"新认识,建立了考虑"微孔超压+超临界状态"的游离气、吸附气含量计算方法,计算埋深2000 m时高阶煤(镜质体反射率Ro=2.7)游离气占比保守可达41％,比现有认识增大了约20％,相比传统方法只考虑储层压力的计算结果更符合生产实际.研究成果可为揭示深部煤层气赋存态分配规律和储量评估等,提供科学理论依据.
关键词：煤层气深部煤层气超临界赋存吸附气游离气临界转折深度微孔超压
分类号：TE122(石油、天然气地质与勘探)
资助基金：中国石油天然气股份有限公司攻关性应用性科技资助项目(2023ZZ18)中国石油天然气股份有限公司攻关性应用性科技资助项目(2023ZZ18YJ04)国家自然科学基金(42272195)
论文发表日期：2025-03-31
在线出版日期：2025-08-15（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：18( 73-90 )
英文信息