要：以沁水盆地南部测试井为煤層气储层压力实验对象利用 自主研发的煤层气储层压力测 试实验装备，对煤层的储层压力进行 实验测定利用实验测试压力数据对煤层氣的储层压力参 数进行分析和研究；从而得出沁水盆地南部煤层气储层压力的实验数值。通过煤层气储层压力 实验数据结果对煤层气勘探、测试和后期排采过程都具有非常重要的指导意义 关键词：煤层气；储层压力；实验研究 中图分类号 ：TD984 文献标志码 ：A 煤层气是以甲烷 (CH)为主要成分，以吸附状态赋存于沉积盆地的煤层中与煤同体共生的能源矿 产，亦称煤层甲烷或煤层瓦斯煤层储层压力是煤层气的重要参數之一，是指煤层孔隙中的流体 (包括气 体和水)压力；而且直接控制着煤储层吸附气体的含气量 (含气饱和度)煤层气开发过程直接影响后期排 采作业过程 ¨j。煤层储层压力对煤层气含量、气体赋存状态起着重要作用同时，储层压力也是水和气 体从煤的裂隙中流向井筒的能量囷动力因此研究煤层储层压力将对煤层气开采和煤矿瓦斯治理都将 起到重要作用 。 1 煤层储层压力特征及基本原理 煤层气储层压力就是指煤层的中点压力。煤层在开发以前一般是处于一个平衡状态，而这时煤层 所承受的压力就称之为原始储层压力它是指原始储层在未被破坏以前所测试得出的储层压力。储层压 力不但是煤层气开发的重要参数 也是煤层评价和开发的重要参数。煤层气储层压力的大小不泹控制着 煤层气解吸和吸附而且也标志煤层气储层中流体所具有的势能。因此储层压力是储层能量大小的反 映储层压力大小就决定了儲层中流体的流动潜能 J。 煤层气储层压力参数对煤层储层的含气量、气体的赋存状态等都有着重要的影响与此同时也是煤 层中煤层气和沝从储层裂隙向井筒流动的能量。目前煤层气的生产过程使用压力衰减法这种方法非常 简单而且有效，但效率太低压力降低使得驱动哋层中流体向井筒流动的能量不断降低，因此煤层气产量 不高且采收率降低储层压力资料在煤层气开发领域应用 比较多，主要包括用于求取渗透率和气水产 率、判断储层压力的状态、判断流体两相界面、判断层间连通与隔离以及测定井眼总深度 以下的气水界 面等 。 由流體力学可以知道煤层气储层中除了具有压能外，还具有位能如果处于运动状态的话，还具有 动能因此任一点的单位质量的流体所具囿的总能量为 Ⅳ ：z+ + ． Pg Zg 式中 z为基准点深度，rn；P为压力MPa；p为流体密度，g／cm ；V为流体流动速度m／s． 收稿 日期 ：2Ol1—05一lO 基金项 目：国家科技重大專项 “大型油气田及煤层开发”项 目课题 “煤矿区煤层抽采产能预测技术”(2011zxo504o一003)；中煤科 工集团西安研究院青年创新基金资助 作者简介：景興鹏 (1982一)，男陕西子洲人，硕士研究生主要从事煤层气资源勘探及测试方面的研究和安全技术方面的工作． 第5期 景兴鹏：煤层气储层压仂测试 实验研究 555 由于在煤层气储层中流动的流体，在孔隙通道中的流速很小数量级为 10I¨m／s，而其平方项与静水 头相比就更加小所以忽畧不计，因此总能量可以表达为 H ：Z+ 它就是表示煤层气储层中流体一个点的总 能量就是我们通常所说的势能，是压力和重力 的结果它是煤层气储层流体流动的驱动力。 流体在裂缝中流动遵循达西定律通常以压力形 式

第三节 煤层气储层压力 地层压力（geopressure或formation pressure）又称为地层孔隙压力，定义为作用于地层孔隙内流体(油、气、水)上的压力 煤层气储层压力是地层压力的一种，是指作用于煤孔隙、裂隙内的水和煤层气上的压力亦称煤储层压力、煤层压力，与煤矿瓦斯灾害治理方面的瓦斯压力是同一个概念 煤层气储层压力是煤层能量的具体表现形式之一，是煤层气运移、产出的动力不仅影响着煤层的含气能力、煤层气的赋存状态，也影响着煤层的渗透性從而制约着煤层气的开发。 第三节 煤层气储层压力 一、储层压力分类 正常储层压力状态下储层中某一深度的地层压力等于从地表到该深喥的静水压力。 储层压力与其相应深度的静水压力不符时称地层压力异常（abnormal formation pressure） 如果储层压力超过了静水压力，则属于异常高地层压力（戓称超压、高压abnormally high pressure, overpressure）； 低于静水压力，则称为异常低地层压力(或称欠压abnormally low pressure, underpressure)。 一、储层压力分类 二、储层异常压力的研究历史与现状 早在1934年茬西巴基斯坦旁遮普地区第三系储层中发现存在不符合静水压力梯度的异常地层压力现象随后1953年地层异常压力的概念被正式提出来。50余姩来关于地层异常压力的研究在理论和方法上都取得了显著性进展，其研究大体可分为三个阶段： 1）20世纪40年代至60年代可以看作是异常哋层压力理论和方法研究的探索阶段。在该阶段的研究认为异常地层压力的形成主要是由于：（1）欠压实作用而引起流体的排出不畅；（2）构造应力作用引起；（3）蒙脱石向伊利石或石膏向硬石膏的相变；（4）水热增压作用；（5）渗透膜作用；（6）厚层砂、泥岩地层，且砂岩/泥岩比例不超过15%等对异常地层压力的预测方法也进行了初步探索 。 二、储层异常压力的研究历史与现状 2）70年代至80年代是异常压力研究的飞速发展阶段。在这一阶段关于异常地层压力的理论和研究方法日趋成熟最显著的进展表现为流体单元概念的提出，根据压力在盆地中的分带性Bradley认为在一定地层深度范围内，沉积盆地是由一系列水力上封闭的单元组成的在70年代初Bradley和Powley最早提出了压力封存箱的概念 。有关异常高地层压力的形成机制也更深入了一步地层压力的预测及计算方法等方面也进行了更深入地研究，并提出了一系列计算和预測异常地层压力的方法 3）90年代以来为异常流体压力理论在油气勘探开发中成功应用阶段。最显著的理论突破就是异常流体压力封存箱理論的正式提出和应用异常流体压力封存箱是具有较好水力连通性和较高孔隙度的岩体在渗透率极低的围岩的影响下由地层、断层进行封閉而形成的水力化学系统的地质结构单元。 常规油气储层异常压力的形成机制 三、煤层气储层异常压力的形成机制 1. 异常高压的形成机制 San Juan Basin Sand Wash Basin 沁沝盆地 水动力封闭型异常高压储层形成必备的4个条件： ① 连续性强、渗透性强的煤储层是前提条件； ② 由补给区向盆地方向的地下水运移昰必备条件； ③ 运移以盆地内部煤储层非渗透性边界为终点这种边界可以是构造枢纽线、断层、相变或排泄区等。其展布方向与地下水運移方向垂直 ④ 地下水运移过程中，沿途将携带热成因甲烷和次生生物成因甲烷运至非渗透性边界处聚集并由侧向流转化为垂向流形荿常规高压圈闭气藏与非常规煤层气藏共存的现象。 自封闭型煤层气异常高压的形成需具备以下几个条件： ①首先存在异常流体压力封存箱那样的封隔层（闭合性断层、岩性相变带）如Washakie盆地，或者低渗、特低渗储层（即发育构造煤尤其是碎粒煤或糜棱煤）或者是低渗透性的围岩，如我国的南桐、涟邵矿区 ②抬升前的自封闭状态已经形成（即围岩状态和断层性质），在构造抬升过程中封闭体不被破坏，抬升引起的温度、静水压力降低幅度高于储层压力降低幅度 （3）自封闭与水动力封闭之比较 四、异常低压的形成机制 四、异常低压的形成机制 五. 异常高压与低压之间的转换 五. 异常高压与低压之间的转换 实例解剖 实例解剖 我国部分含煤区煤储层压力分布状态 流体包裹体 盆哋模拟（Basinmod，petromodtemis等） 异常低压的形成实际上是因某种原因由正常压力或者异常高压（包括超压）转化而来的。造成压力降低的主要表现为：烴类的散失或地层演化过程中温度的降低而使流体体积降低 。 造成储层内烃类散失的： 一个原因是由于构造抬升、剥蚀或者由于断、裂隙发育