【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于深部煤储层的煤层气开采，具体涉及一种基于气量预测的深部煤储层的煤层气开采方法。
技术介绍
1、对于大型矿区，深部煤储层的煤层气开采是煤气藏发开的重要部分。由于深部煤储层的深度较深，较比于浅部或中部煤储层，其内部的温度、压力、地下水等情况更为复杂，深部煤储层的地质勘察也更为困难。深部煤储层的开采中，其煤层吸附气量是非常重要的指标，目前，只能借助前期的地质勘察进行简单预测，最主要的还是通过实际开采获得煤气量数据，但深部煤储层不同位置的煤气量相差较大，目前还无法预测，只能根据开采过程的实际情况，再动态调整开采策略，这样将带来较大的工作量，设备、人员和其它开采资源的利用不够充分，延长了开采周期，而且产气量不够稳定。
技术实现思路
1、针对上述问题，本专利技术提供一种基于气量预测的深部煤储层的煤层气开采方法，包括以下步骤：
2、s1：对目标煤储层进行地质勘测，获得其地质性质；
3、s2：根据地质性质的不同，将同一个煤储层划分为若干个开采区域；
4、s3：分别对每个开采区域进行吸附气量预测；
5、s4：根据各个开采区域的预测吸附气量，对每个开采区域制定不同的开采策略；
6、s5：依据不同的开采策略开采对应的开采区域，得到实际产气量，并将实际产气量与对应的预测吸附气量进行比较，验证预测准确性。
7、可选的，步骤s1中，所述煤储层的地质性质包括地质条件和地质特征，具体包括地质构造、水文条件、渗透率、厚度、埋深、镜
8、进一步可选的，在目标煤储层区域内设置若干个钻测井，钻测井能够达到目标煤储层的深度，能够检测厚度、埋深；钻井时实地收集若干煤样品，用于检测地质构造、水文条件、渗透率、镜质组最大反射率；将压力和温度测试设备安装到钻测井的井筒中，用于检测储层压力、储层温度。
9、可选的，步骤s2中，同一开采区域的地质条件和地质特征相同或相似，且同一开采区域内避让断层，同一开采区域内的吸附气量大致相同，适合于相同的开采策略。
10、可选的，步骤s3中，开采区域的吸附气量预测包括以下步骤：
11、（1）根据甲烷的理化性质和储层温度，确定煤储层的吸附相密度和甲烷的临界压力；
12、（2）根据镜质组最大反射率，判断开采区域的煤级，再通过煤级确定开采区域吸附甲烷的特征曲线；
13、（3）根据开采区域的附水性质和含水情况，评价煤储层含水量对吸附气量的影响情况；
14、（4）根据吸附相密度、甲烷的临界压力、储层压力、吸附甲烷的特征曲线和煤储层含水量对吸附气量的影响情况，确定该开采区域的吸附气量。
15、可选的，步骤（1）中，根据沸点下的甲烷密度、甲烷沸点温度以及实测的储层温度，利用以下公式确定吸附相密度：
16、；
17、式中，ρad是吸附相密度，g/cm3；ρb是沸点下甲烷密度，取值为0.4224g/cm3；tb为甲烷沸点温度，其值为111.7k；t为实测的储层温度，k。
18、可选的，步骤（1）中，根据甲烷的临界压力和甲烷的临界温度，利用以下公式确定超临界条件下甲烷虚拟饱和蒸汽压力（p0）：
19、；
20、式中，pc是甲烷的临界压力，取值为4.62mpa；tc是甲烷的临界温度，取值为190.6k；k是与吸附体系有关的系数，取值为2。
21、可选的，步骤（2）中，煤吸附甲烷的特征曲线如下：
22、；
23、式中，ε是吸附势，j/mol；w是吸附空间，cm3/g；a和b是吸附特性曲线的拟合系数；不同级别的煤的吸附甲烷特征曲线的a和b的数值不同，气煤、肥煤、焦煤、瘦煤和贫煤的煤吸附甲烷的特征曲线分别如下：
24、；
25、；
26、；
27、；
28、。
29、依据我国不同煤级中煤的镜质组最大反射率变化范围标准，确定不同开采区域的煤级，进一步根据不同煤级的煤吸附甲烷特征曲线的数字表达式，获得吸附特性曲线的拟合系数a和b。
30、气煤、肥煤、焦煤、瘦煤和贫煤的镜质组最大反射率的变化范围分别为0.7%~0.9%、1.0%~1.2%、1.3%~1.5%、1.6%~1.8%和1.9%~2.5%。
31、可选的，步骤（3）中，在煤层气储层中，由于水分的存在会占据一部分孔隙空间，从而影响甲烷等气体的吸附量，需要考虑水分含量（w）对气体吸附能力的影响，因此，本专利技术引入了水分修正因子来反映开采区域的附水性质和含水情况，从而提高深部煤储层吸附气量预测的准确性；
32、水分修正因子描述了随着水分含量的增加，煤储层的吸附气量逐渐降低，并且在水分含量达到一定值后，其对吸附能力的影响会更加明显；水分修正因子的表示公式如下：
33、；
34、式中，w是煤层孔隙中的水分含量，wc是临界水分含量，以体积分数或质量分数表示均可；r是反映煤层吸附特性受水分影响的相关比例系数，这个系数体现了随着煤层孔隙内水分含量的增加，煤层吸附气体的能力下降的程度。当w<<wc时，水对气体吸附的影响相对较小；而随着w增加至接近或超过wc，水对气体吸附点位的竞争显著增强。
35、进一步可选的，参数r的确定方法为：通过模拟深部煤储层的高温高压条件下的水、气两相吸附实验来确定，测量不同水分含量下煤层的气体吸附量，并对比无水条件下（或极低水分条件）的吸附量，利用回归分析和数据拟合，得到开采区域内煤样的r值。
36、进一步可选的，以水分含量为x值，以煤层的气体吸附量为y值，进行曲线拟合，选择拟合相关系数最高的曲线为最终的拟合曲线，参数r为水分含量的系数或次方数。
37、进一步可选的，当煤储层内水分含量较低时（w<<wc），f（w）≈1，此时深部煤储层吸附气量接近原始的无水竞争影响的吸附气量预测模型；
38、当煤储层内水分含量逐渐增加至接近临界值wc时，f（w）开始显著下降，反映水对气体吸附空间的竞争作用增强，导致预测的深部煤储层吸附气量减少；
39、在煤储层内高水分含量下（w>>wc），f（w）趋近于1-r，说明大部分孔隙被水分占据，深部煤储层吸附气量明显降低。
40、可选的，步骤（4）中，通过以下公式确定开采区域的吸附气量：
41、；
42、式中，v为绝对吸附气量，m3/t；m为甲烷分子量，16g/mol；p0为甲烷虚拟饱和蒸汽压力，mpa；p为储层压力，mpa；t为储层温度，k；r为普适气体常数，取值为8.3144 j/(mol·k)；a和b是吸附特性曲线的拟合系数。
43、可选的，步骤s4中，对于吸附气量的预测值低于10m³/t的开采区域，在开采设备选择方面，使用小型或模块化钻探及排水系统，减少初期投资成本；使用高效的气体采集和处理本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于气量预测的深部煤储层的煤层气开采方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的基于气量预测的深部煤储层的煤层气开采方法，其特征在于，步骤S1中，所述煤储层的地质性质包括地质条件和地质特征，具体包括地质构造、水文条件、渗透率、厚度、埋深、镜质组最大反射率、储层压力、储层温度；
3.根据权利要求2所述的基于气量预测的深部煤储层的煤层气开采方法，其特征在于，步骤S3中，开采区域的吸附气量预测包括以下步骤：
4.根据权利要求3所述的基于气量预测的深部煤储层的煤层气开采方法，其特征在于，步骤（1）中，根据沸点下的甲烷密度、甲烷沸点温度以及实测的储层温度，利用以下公式确定吸附相密度：
5.根据权利要求4所述的基于气量预测的深部煤储层的煤层气开采方法，其特征在于，步骤（1）中，根据甲烷的临界压力和甲烷的临界温度，利用以下公式确定超临界条件下甲烷虚拟饱和蒸汽压力（P0）：
6.根据权利要求5所述的基于气量预测的深部煤储层的煤层气开采方法，其特征在于，步骤（2）中，煤吸附甲烷的特征曲线如下：
7.根据权
8.根据权利要求7所述的基于气量预测的深部煤储层的煤层气开采方法，其特征在于，参数r的确定方法为：通过模拟深部煤储层的高温高压条件下的水、气两相吸附实验来确定，测量不同水分含量下煤层的气体吸附量，并对比无水条件下的吸附量，利用回归分析或数据拟合，得到开采区域内煤样的r值。
9.根据权利要求8所述的基于气量预测的深部煤储层的煤层气开采方法，其特征在于，步骤（4）中，通过以下公式确定开采区域的吸附气量：
10.根据权利要求1所述的基于气量预测的深部煤储层的煤层气开采方法，其特征在于，步骤S4中，对于吸附气量的预测值低于10m³/t的开采区域，使用小型或模块化钻探及排水系统，使用气体采集和处理设备，采用定向钻井或多分支水平井技术；
...【技术特征摘要】
1.一种基于气量预测的深部煤储层的煤层气开采方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的基于气量预测的深部煤储层的煤层气开采方法，其特征在于，步骤s1中，所述煤储层的地质性质包括地质条件和地质特征，具体包括地质构造、水文条件、渗透率、厚度、埋深、镜质组最大反射率、储层压力、储层温度；
3.根据权利要求2所述的基于气量预测的深部煤储层的煤层气开采方法，其特征在于，步骤s3中，开采区域的吸附气量预测包括以下步骤：
4.根据权利要求3所述的基于气量预测的深部煤储层的煤层气开采方法，其特征在于，步骤（1）中，根据沸点下的甲烷密度、甲烷沸点温度以及实测的储层温度，利用以下公式确定吸附相密度：
5.根据权利要求4所述的基于气量预测的深部煤储层的煤层气开采方法，其特征在于，步骤（1）中，根据甲烷的临界压力和甲烷的临界温度，利用以下公式确定超临界条件下甲烷虚拟饱和蒸汽压力（p0）：
6.根据权利要求5所述的基于气量预测的深部煤储层的煤层气开采...
【专利技术属性】
技术研发人员：徐强，徐小涛，宁树正，张争光，白秀佳，黄少青，苗全芸，郭红瑜，任珊，
申请(专利权)人：中国煤炭地质总局勘查研究总院，
类型：发明
国别省市：
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