第四章 煤储层的解吸特征
一、解吸量与解吸率
解吸率：损失气量与解吸气量之和与总气量之百分比。
解吸量：损失气量与现场两小时解吸气量之和， 即解吸率与该深度下实际含气量的乘积。
二、吸附时间
定义为实测பைடு நூலகம்吸气体体积累计达到总解吸气量 （STP：标准温度、压力）的63%时所对应的时间。
吸附时间与产能达到高峰的时间有关，与煤层气长期的产能 关系不密切。吸附时间短，则煤层气井有可能在短期内达到产 能高峰，有利于缩短开发周期，但不利于气井的长期稳产。
p ad
pad
实测饱和度:实测含气量与实测储层压力投影到吸附等温
线上所对应的理论含气量的比值。
S实=V实/V
V=VLP/(P+PL)
V实—实测甲烷含量； S实—含气饱和度。 V—理论含气量，m3/t VL—Langmuir体积，m3/t；
PL—Langmuir压力，MPa；；
P—煤储层压力，MPa；
40 35 30 y 2 = -6.5863 x + 61.122 r = 0.97
VL,daf／m 3 . t-1
25 20 15 10 5 0 0 1 2 3
y 1 = 7.9593 x + 3.9913 r = 0.89 4 5 6 7 8 9
R o ， max ／％
第三节 等温吸附曲线的应用
C D A Fv 恒 温 水浴 B
加湿器
水 浴 温度 显 示 器 数 据 采 集 系统
四、多相介质煤岩体的吸附特征
（一） 气相多组分吸附特征
Q/cm ·g 24 16 8 0 0 6 12 18 p/MPa 24 30
3 -1
CH4 +CO2 +N2
CO2 CH4 +CO2 CH4 CH4 +N2 N2
2、地应力
3、水文地质
开放体系
P=Gp· H
P—储层压力，MPa；
Gp—压力梯度（单位垂深内的储层压力增量）， MPa/100m；
H—煤层中心埋藏深度，m
Gw p =h·
p —视储层压力，MPa
Gw—静水压力梯度；0.98MPa/100m（淡水）；
0.98MPa/100m（咸水） h—煤层中点处水头深度，m
吸附方式：物理吸附，范德华力
吸附模型：单层吸附，多层吸附，容积充填理论
一、朗格缪尔理论
Vm bp VL p abp V 1 bp 1 bp p p L
VL或Vm或a—最大吸附量；
8 7 6 5 4 3 2 1 0 0 2 4 6 p / MPa 8 10 12 42号煤样 30℃ 40℃ 50℃
第五章 煤储层 压力及吸附/解吸特征
第一节 煤储层压力 第二节 煤储层的吸附特征 第三节 等温吸附曲线的应用 第四节 影响煤的吸附性因素 第五节 煤储层的解吸特征
第一节 煤储层压力
一、定义
指作用于煤孔隙—裂隙空间上的流体压力（包括水 压和气压），故又称为孔隙流体压力。 1、开放体系 储层压力等于静水压力 2、封闭体系 储层压力等于上覆岩层压力
4、煤层气（瓦斯）压力
煤层气（瓦斯）压力是指在煤田勘探钻孔或煤矿矿 井中测得的煤层孔隙中的气体压力。 煤储层试井测 的储层压力是水压，二者的测试条件和测试方法明显
不同。煤储层压力是水压与气压的总和，在封闭体系
中，储层压力中水压等于气压；在开放体系中，储层 压力等于水压与气压之和。
第二节 煤储层的吸附特征
一、理论饱和度或实测饱和度
含气饱和度是指煤储层在原位温度、压力、水 分含量等储层条件下，煤层含气总量与总容气能力 的比值。 理论饱和度:实际含气量与兰氏体积之比值 S理=V实/VL
S理—理论饱和度，%；
V实—实测含气量，m3/t；
吸附等温线: V=ＶＬＰＬ/（P+ＰＬ）
Ｖ/Ｐ＝Ｖ/ＰＬ＋ＶＬ/ＰＬ
%，各煤级煤储层中三种状态均有分布，其中中煤级煤储层
大多处于欠压状态。
超压——煤层气井喷
三、储层压力的地质控制
1、埋深
12 11 10 9
储层压力/MPa
线性 ( 实测压力) 线性 ( 正常压力)
8 7 6 5 4 3 2 500 600 700 800 煤层埋深／m y = 0.0114x - 1.4369 r= 0.8214 900 1000 1100
（二） 多相介质的吸附特征
1、煤对水和单组分气体CH4的吸附
14 12 10
VL ,daf / m3 t -1
8 6 4 2 0 0 1 2 3 4 p /MPa 5 6 7 Mad=0.00% Mad=0.56% Mad=1.26% Mad=2.08% Mad=2.66% Mad=5.10%
2、平衡水条件下煤对CH4的吸附特征
我国部分矿区煤层甲烷平均解吸量统计结果
矿区 铁法 辽河 靖远 窑街 韩 城 淮南 新集 徐州 峰峰 潞 安 晋 城 霍 州 恩 洪 地层 时代 K1 E J1+2 J1+2 P1 C2 P2 P1 P2 P1 P1 C2 P1 C2 P1 C2 P2 P2 煤 1,2 3 11 13-1 11-2 2 2 3 15 3 15 2 10 9 15 煤 层 编 号 12 反射率 （%） 0.56 0.54 0.92 0.64 2.12 2.28 0.87 1.04 1.16 2.26 1.86 1.92 4.35 4.32 1.43 1.53 JM ,SM JM 解吸量（cm3/g） V1+V2 1.96 1.78 1.90 0.39 5.62 2.37 1.59 1.43 1.36 2.93 4.48 3.96 3.79 7.05 1.23 1.46 5.76 5.59 总量 5.23 7.86 6.38 4.26 9.67 4.39 5.40 5.15 4.82 6.53 12.51 11.81 14.24 18.46 5.60 5.00 10.82 10.63 解吸率 （%） 37.5 22.6 29.8 9.10 54.0 59.0 29.4 27.8 28.2 44.9 35.8 33.5 26.6 38.2 22.0 29.2 53.2 52.6 样本数 123 2 42 3 1 2 12 14 16 6 61 14 105 90 4 4 5 9
3、半封闭体系
上覆岩层压力由储层内孔隙流体和煤基质块共 同承担
二、储层压力状态
压力系数：即实测储层压力与同深度静水压力之比，%
① 超压：压力系数>1，压力梯度>0.98 MPa/100m；
② 正常压力：压力系数=1，压力梯度=0.98 MPa/100m； ③ 欠压：压力系数<1，压力梯度<0.98 MPa/100m。 我国三十二个矿区煤层气试井结果表明，各煤级煤储层 超压状态占33.2%，正常压力状态占21.9%，欠压状态占45.3
12 10
t -1 VL ,daf / m 3 ·
t -1 VL ,daf / m 3 ·
8 6 4 2 0
VL 、PL——朗格缪尔体积
和压力，PL等于1／b
二、 平衡水等温吸附实验
IS-100型气体等温吸附/解吸仪
到色谱仪 氦或 甲 烷 气源
压力 传 感 器 过 滤 器 温度 探头 Sc T 煤样
吸附状态：过饱和，饱和，欠饱和
二、临界解吸压力
临界解吸压力：指在等温曲线上煤样实测含气量所对 应的压力。
V实 PL Pcd VL V实
临储压力比：临界解吸压力与储层压力之比。
三、理论采收率
Pad ( PL Pcd ) 1 Pcd ( PL Pad )
Pad—枯竭压力 （据美国的经验可降至的最低储层压力为100磅/平 方英寸，约为0.7MPa） ）