印尼山加山加煤層氣礦區儲集層特徵與生產基本要素

楊介誠 / 台灣中油公司印尼辦事處代表

VICO國際合作集團與印尼政府在雅加達簽訂山加山加煤層氣礦區合
約合影

一、前言
目前(2011年9月)印尼總計有259個油氣合約礦區，已有57個礦區進入生產階段，202礦區仍為探勘階段，其中包含23個煤層氣(CBM)礦區。台灣中油公司於民國79年併購自哈弗可公司，因而擁有印尼山加山加(Sanga Sanga)礦區16.67%之工作權益。該礦區位於印尼加里曼丹
東部，為毗鄰太平洋之陸上礦區，礦區生產已達3 0 年， 主要生產層已漸漸枯竭，礦區生產合約將於107年屆滿，並歸還印尼政府。 除了傳統油氣資源，印尼山加山加煤層氣礦區的天然氣蘊藏量亦極為豐富，台灣中油公司為能繼續於印尼山加山加礦區永續經營，積極與其
他合夥人共同開發該新項能源。因此，台灣中油公司以海外石油及投資公司子公司Opicoil Energy名義參與VICO國際合作集團參加投標，並獲得成功得標於98年11月30日與印尼政府在雅加達簽訂30年效期之山加山加礦區煤層氣生產分配合約。VICO國際合作集團包括VICO
(7.5％，經營人)、台灣中油（20％）、 英國BP（26.25％）、義大利ENI（26.25 ％）、VIC（15.6％）及Universe Gas and Oil（4.4％）等國際石油公司。新簽訂的山加山加煤層氣礦區，同樣位於東加里曼丹陸上，面積約1,747平方公里，煤層氣的蘊藏量極為豐富，初估高
達3.95兆立方英呎，相當於1,100億立方公尺。目前規劃煤層氣探勘井計畫及鑽井準備，也積極進行岩心採集與岩心分析、滲透率試驗、單井先導期作業、多井先導期作業、完井及生產設備之建構，並與發電廠協商供氣合約。

二、煤層氣儲集層特徵
煤層氣俗稱煤礦瓦斯，是一種以吸附狀態為主，生成並儲存在煤系地層中的非常規天然氣。其成分與常規天然氣基本相同(甲烷含量大於95％，發熱量大於8100大卡)，完全可以與常規天然氣混輸、混用，井下抽放的煤層氣不需提純或濃縮就可直接作為發電廠的燃料，可大大降低發電成本。
煤層氣是近20年來崛起的新型潔淨能源， 它在發電、工業和民用燃料及化工原料等方面有廣泛的應用，對煤層氣的合理利用可以緩解當前能源短缺的狀況， 改善能源結構， 降低溫室氣體排放，提高煤礦生產的安全性並帶動相關產業的發展。
在傳統的砂岩和石灰岩儲集層，天然氣通常存在於氣相或溶解相中，但在煤層氣儲集層，天然氣幾乎只存在於一個濃縮， 液體狀的狀態。煤因含有微孔隙而增加內部表面積，在因吸附作用保留了大量的氣體。煤層氣儲集層發生在不同的深度，但多數勘探集中於6000 英尺以上的深度。淺層煤層氣儲集層（<3000英尺）含有細菌成因天然氣，每噸煤炭產生的氣體往往較低（<50立方呎/公噸），但因煤儲集層厚度厚及面積廣可形成上巨大的聚集。深層煤層氣儲集層（>3000英尺）的天然氣係油母岩裂解而產生，且因熱源作用造成鏡煤素反射率增加使得氣體成倍增加。因而有較大生成氣的潛能和含水飽和度低，使得深煤層氣儲層能吸引人的勘探目標，至於超壓的煤層氣儲層可發生在不同深度，其來源是深部煤層熱源氣體向上移棲。煤層氣產業開始以來，經營者已經極大地依賴從採礦業和石油行業的技術經驗來評估和開發煤層氣的屬性。這種傳統的石油和天然氣技術的大部分適用於煤層氣業務，但往往必須修改。

VICO國際合作集團與印尼政府在雅加達簽訂山加山加煤層氣礦區慶
祝會

在某些情況下，煤層氣業務需要完全不同的技術。煤儲層的獨特的特點，往往需要使用不同的工程方法。通過煤層氣的研究，了解了煤儲層的獨特特徵。這些特點，最重要的是 (一) 煤是生油岩也是儲集岩：煤的沉積環境和埋藏史影響氣體成分以及氣體的含量，擴散率，滲透率及煤層中天然氣的存儲容量

(二) 煤層中天然氣體儲存機制：大部分煤儲集岩的天然氣是吸附在煤的內部結構，而傳統的儲集岩則是儲存於岩石的孔隙結構內。由於大量的氣體，可以儲存在低壓的煤儲集岩，必須將油層壓力下降到一個很低的水平，以提高煤層氣的採收

(三) 煤儲層往往在生產氣前需要抽
水：通常情況下，必須從不斷產水過程 中降低儲層壓力和釋放的氣體。煤層氣開發時水的處理和排放所需要的成本是經濟考量的關鍵因素。

(四) 煤的獨特機械物理特性： 與許多傳統的儲藏岩比較，煤相對的較可壓縮。因此，煤的滲透率超過大多數儲層岩石應力依賴。煤炭的易碎性會影響水力壓裂的處理。

三、煤層氣生產基本要素
最初研究主要集中在了解煤層氣和傳統儲集層之間的根本區別。後來的工作重心則在開發新的儀器用於預測煤層氣 生產。由於對煤層氣的了解，油層工程師經由現有的生產井經過長時間生產經驗及評估新的特性，為能成功生產煤層氣井主要因素為：

(一)確認煤層氣之控制生產要素
早期的研究顯示氣體被儲存於煤的吸附狀態，因此，對於一個給定的儲層壓力在煤儲集層比砂岩儲集岩可保存較多的氣體。天然氣產量是由三個步驟的過程， 從煤基質的吸附作用， 及擴散到 Cleat系統，再經由裂縫噴流。許多煤儲層為水飽和的提供了儲集層壓力，並支撐氣體吸附狀態。

(二)氣含量和吸附等溫線之間的關係控制生產的另一種機制是氣含量和吸附等溫線之間的關係，吸附等溫線可定義出煤在恆溫下能保存氣體的量與壓力的關係。氣含量是測量在一個特定的煤儲集層中氣的含量。當實際氣含量較等溫值為低時稱此煤儲集層為未飽和。正確的測量氣含量和吸附等溫線是必要可以估計井的生產剖面。

(三)生產井維持低的背景壓力
氣量的最終採收值決定於氣含量與儲集層的壓力，當儲集層壓力降至與等溫線相平衡時，氣體才開始釋放出來。因為大部分的煤儲集層為含水層，從井孔生產的水主要機制是因為壓力的降低。
如儲集層的氣含量低於等溫線時則生產初期僅會產水，經過此單一相流後，當儲集層壓力到達等溫線飽和點時，開始有氣泡相流出現，當壓力繼續降低時，氣相與水相同時出現。因為氣的解吸附與儲集層壓力的關係，在低壓下的狀態下是煤層氣生產的重要因素。