晋城地区郑庄区块煤层气解吸分馏特征研究

煤层气是指成煤物质在煤化过程中生成并主要以吸附态储集于煤层中的气体,属非常规天然气。罐装煤样解吸实验表明,晋城地区郑庄区块煤层甲烷解吸率较高,变化于65.0%～96.2%之间。解吸率与储层原位含气量呈正相关关系,与灰分含量呈负相关关系。解吸率随煤级的升高呈现阶段性的变化特点。该区煤储层吸附时间为0.33～8d,说明本区煤层的气体解吸速率变化较大,达到产能高峰所需时间不等,但总体来看相对较短。样品的吸附时间与煤层含气量及裂隙发育程度呈正相关关系。 解吸过程中甲烷碳同位素变重的趋势可分为先快后慢两个阶段,昌吉地区煤样的实验结果却与此不完全相同,作者认为这是由于取心操作及煤样解吸过程中的基质收缩变形破坏了煤体原生结构,从而对正常的同位素分馏效应产生了不利影响。随着成熟度增加,煤的相对微孔丰度变大,气体通过微孔时同位素扩散分馏作用加强,所以高煤阶的分馏效果较明显。煤储层气体解吸过程中发生的同位素分馏效应导致未压裂井井口气样甲烷碳同位素值在一定范围内波动。波动持续时间越长,预示该井的开采稳定性越好,可以获得长期稳定的产气量。通过对煤样解吸气量与甲烷碳同位素的相关分析,获得了总解吸量预测方程,根据该方程可以预测生产井的可采储量。压裂井试采过程中井口气样δ13C1值变化不大,这可能是由于压裂裂缝的存在影响了甲烷碳同位素的分馏效果。所以我们在研究煤层甲烷碳同位素值时,要尽量避免使用井口气样的测定值。 罐装煤样气体解吸半量时间点所取气样的同位素值能代表全部解吸气体的同位素值,既然罐装煤样解吸可以看作煤层气生产井开采过程的镜象反映,那么该值才就能代表生产井的甲烷碳同位素值。通过比较模拟实验计算的碳同位素值与实测值,发现晋城地区的δ13C1值偏低,但二者相差不是太大。二次生烃、异常热事件、甲烷的水溶作用使同位素值偏轻,解吸分馏效应导致残留气的同位素值偏重,煤层气实测δ13C1值是各种影响因素共同作用的结果。作者认为理论上存在煤层气甲烷碳同位素值偏重的可能。