煤層氣井排采管理的把握與效果

龍萬利 王欣 田江（中國石油華北油田公司山西煤層氣分公司， 山西 晉城 048200）

煤層氣井排采管理的把握與效果

龍萬利 王欣 田江（中國石油華北油田公司山西煤層氣分公司， 山西 晉城 048200）

本文介紹了煤層氣國內外開發現狀，以及對比常規天然氣的優勢；分析了煤層氣井排采管理的3大關鍵因素：排采制度、現場管控和排采設備對煤層氣井排水采氣效果的影響，指出了關鍵環節的把握對氣井高產、儲層保護的重要性；最后給出了幾點結論和建議，希望能為業界提供參考。

煤層氣井；排水采氣；排采設備；管理

煤層氣是賦存于煤層及其圍巖中的與煤炭共伴生的非常規天然氣資源，其主要氣體組分為甲烷（CH4），是地史時期煤中有機質的熱演化生烴產物。由于煤層氣的獨特的賦存狀態（以吸附態為主）、非常規儲層（典型的自生自儲、多重孔滲的有機儲層）和特有的產出機理（排水—降壓—解吸—滲透—排采），因此煤層氣被稱之為非常規天然氣。

1 國內外開采現狀

（1）國外開采現狀 美國是世界上地面開采煤層氣最早、最成功的國家，有較為豐富的煤層氣資源。美國煤層氣勘探開發的成功也引起了世界各國的重視。目前世界上開展煤層氣勘探、開發和研究活動的有30余個國家和地區，其中美國、加拿大和澳大利亞都進入了商業開發階段。

（2）國內開采現狀 我國陸上煙煤和無煙煤煤田中，在埋深300～2000m范圍內，煤層氣資源總量為31.46萬億m3，位居世界第三，相當于我國陸上常規天然氣資源總量（30萬億m3）。由于我國的天然氣缺口將長期存在，缺口巨大，而煤層氣是補充這個缺口的重要非常規氣源。目前我國煤層氣的勘探與開發已初步進入商業開發階段，根據新的發展計劃，到2020年產量達到400×108m3。

2 優勢比較

煤層氣與常規天然氣相比較，其優勢在于：成分單一，所含雜質少，可單獨使用，也可與常規天然氣混合使用，更為安全和高效，污染少，化工用途更為廣泛。另外，煤層氣井與天然氣井在產氣量上隨著時間上的推移有著明顯的不同：天然氣井初期單井日產量高，產量衰減快，有效生產年限短（約7-8年）；煤層氣井初期單井日產量低，生產3-4年后產量才達到高峰值，有效生產年限長（約15-20年）。

3 煤層氣井排采管理的關鍵因素

3.1 人為排采制度的制定

（1）排采機理。煤層氣井的生產排采是一個長時間排水降壓采氣過程。從煤層氣井生產過程中氣、水產量的變化特征。可把生產分為三個階段：①早期排水降壓階段：主要產水，隨著壓力降到臨界解吸壓力以下，氣體開始解吸，并從井口產出。持續時間可能是幾天或數月。②中期穩定生產階段：隨著排水的繼續，產氣量逐漸上升并趨于穩定，出現高峰產氣，產水量則逐漸下降。③后期氣產量下降階段：煤基質中解吸的氣體開始逐漸減少，盡管排水作業仍繼續，產氣量下降，產出少量或微量水。該階段10年至20年不等。

（2）排采制度的選擇與優化。煤層氣排采初期，由于可借鑒的排采經驗很少，在排采過程中很可能造成儲層傷害。因此，以科學理論為指導，加強排采過程中的煤儲層保護，對提高煤層氣井產量至關重要。合理的排采速度是煤層氣井高產的保障：快速排液將導致儲層傷害，容易引起煤層激動，產出煤粉；排液速度過慢則不能形成有利通道；如果在煤粉高產出階段出現停抽，將導致煤粉在近井地帶沉積，極易導致近井地帶煤粉堵塞水和氣體運移通道。停抽時間較長或停抽頻繁，將使井內液面上升，井底流壓升高，也會導致的儲層傷害。

在煤層氣排采過程中，排采作業制度的選擇與優化是一個非常重要的問題，日產氣量、日產水量、生產壓差、動液面高度等參數的變化對煤層氣的產出過程具有顯著的影響。

3.2 排采現場管控

（1）參數監測的可靠性。煤層氣井排采過程中需要及時準確地掌握井下壓力和動液面。在泵下安裝電子壓力計，并通過電纜將采集的壓力傳輸到井口，可以準確地監測探井井下壓力和動液面數據，掌握煤層氣井的排采動態，方便快捷地調整工作制度。

（2）儲層改造與井下施工作業的管理。煤層氣井在排采前都經過壓裂改造，因此，排采管理應從壓裂后放噴排液開始。若對煤層氣井實施泡沫或活性水壓裂，壓裂后可立即排采；若進行凍膠壓裂則不應急于放噴，一般應待壓裂液破膠后再進行排采。但壓后關井時間不能太長，太長不利于增產。

煤層氣井較之常規油氣井的井下作業，在一些方面都有著明顯不同，就一般的煤層氣井來說，井的深度很淺，而且地處山區，一般采用小型化的修井車，能夠較快速的到達需要修井的井場；修井時間短，一般48小時就可以完成一口井的修井任務；由于煤層氣井的特殊性，在修井時，一般不用洗井，只需要進行專門的撈砂工作，節約了設備和人員的成本。除此之外，修井質量的好壞也是影響排采的重要因素：為滿足煤層氣井田“低成本、大規模開發”的需要，大都雇用當地的作業施工人員，以便于開展工作，但現場經驗、人員素質需要學習和加強，管理措施需要進一步落實到位。

3.3 排采設備的選擇對排采的影響

（1）排采設備。結合排采方法的排采設備一般有以下幾種：（a）有桿泵（b）電潛泵排水采氣（c）螺桿泵排水采氣（d）水力噴射泵排出采氣

我國目前主要采用有桿泵、螺桿泵和電潛泵來實現油管排水套管采氣。幾種排采設備都有自己的優缺點，哪種更適合煤層氣的開采到目前為止也一直沒有定論。

（2）井斜和氣體的影響。對于使用有桿泵排采設備的煤層氣井來說，井斜較大，會使油管、抽油桿嚴重磨損，特別是抽油桿接箍磨損極為嚴重，有時會將抽油桿磨斷、油管磨穿，嚴重影響排采效果。

氣體對管式泵泵效影響很大，嚴重時會造成“氣鎖”，排不出液，應盡量減少氣體進入泵筒，其方法是下入氣錨或盡量加深篩管至煤層以下。

由以上關鍵因素可知：煤層氣井高效排采是長期穩定的排采結果，而造成低效的原因往往是一念之間，某個環節的疏漏所導致的。氣井的管理貴在精細，其重點在于關鍵環節，關鍵環節把握不當導致的傷害會延緩氣井達產的時間；部分傷害可以通過措施恢復，但會造成投資的浪費，且造成儲層的二次污染；而部分對底層的傷害是不可逆的。

4 結論及建議

4.1 結論

（1）煤儲層和常規砂巖儲層有許多不同，這就決定了各自的開采工藝也有許多不同之處，常規油氣生產方法用于煤層氣開采時，需要改動。

（2）煤層氣井的排采設備選擇是保障煤層氣井長期、穩定和連續排采的前提條件。

（3）保證煤層氣井排采設備工作的連續性，也是對減少儲層的傷害、維持合理排采的關鍵所在。

4.2 建議

根據資料調研結果分析，結合我國沁水盆地煤層氣開發的前景，提出以下幾點建議：

（1）排采設備必須性能可靠，持久耐用，節能低耗，易于維修保養。還要有從低排量到高排量較大范圍內的排液能力與控制排液能力，有較強的和較靈敏的井口及產氣系統的壓力控制能力。

（2）加強井下作業施工后管理工作，確保效果不打折。

（3）隨著煤層氣開發規模逐漸變大，煤層氣開采的難度加大，需要采取一些新的增產措施，煤層氣開采改造技術，所涉及鉆井、開發和儲層改造等許多方面，有許多關鍵技術還需要進一步深入研究。

［1］張國璧，張惠蓉.煤層氣勘探開發和增產技術［J］.新疆石油地質，1994，15（1）.

［2］張在民.世界煤層氣開發現狀［J］.天然氣工業，1994，14（1）.

［3］楊陸武，孫茂遠.中國煤層氣藏的特殊性及其開發技術要求［J］.天然氣工業，2002，21（6）.

龍萬利，畢業學校：長江大學（原江漢石油學院），職位：華北油田公司山西煤層氣分公司工程技術員。