提高煤層氣采收率的方法和技術進展

張吉祥(貴州省煤田地質局一四二隊， 貴州 貴陽 550000)

提高煤層氣采收率的方法和技術進展

張吉祥(貴州省煤田地質局一四二隊， 貴州 貴陽 550000)

煤層氣資源評價和勘探工作的最終結果是查明煤層氣資源量，煤層氣資源量的多少和分布情況，能夠作為編制勘探計劃、開發計劃、能源調度以及投資決策的最重要參考因素之一。工程技術研究人員、決策者以及相關主管部門都非常看重煤層氣資源地質儲量以及資源的經濟開采量，因此如何更好的提高煤層氣的采收率才是我們應該研究的重點。

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我國擁有非常豐富的煤層氣資源，煤層氣不但是一種有巨大儲量的綠色資源而且還是接替資源，同時煤礦災害中發生的主要原因就是煤層氣，也是導致大氣污染和溫室效應的重要源頭，因此，開發和利用煤層氣不但可以將我們對資源的選擇種類增多，還能從本質上解決煤礦生產的安全性問題，同時還能減少污染環境的現象。

1 影響我國煤層氣采收率的因素分析

(1)煤層儲層條件的限制 煤層氣采收率的影響因素主要是煤層儲層的條件，包含滲透率、儲層壓力和含氣飽和度等等，我國的煤層呈現的大多是低滲透率，極有可能出現煤層氣產量過早衰減的情況，從而導致的結果就是停止開發，致使煤層氣采收率直線降低的情形。水和氣體從煤層裂縫流向井筒的動力是儲層壓力，含氣飽和度主要是各種不同條件包含溫度、壓力等的產生綜合作用的結果，直接對煤層氣的解吸量進行作用，相同的廢氣壓力前提下，壓力比較高的飽和煤層要比壓力比較低的飽和煤層解吸量大。

(2)煤層氣開發技術的制約 導致煤層氣采收率低的開發技術條件包含布置井網不合理、鉆完井技術不成熟、排采工作技術以及增產的技術手段落后等。井網布置的不同方法、井間干擾、廢氣壓力直接對煤層氣的采收率帶來了影響，總體來講，井距離越小，那么總產量就會高，那么出現井廢棄情況的概率就會變小，同時采收率得到提高。鉆完井技術主要是利用破裂儲層、加大泄流面積以及增加儲層滲透率等對采收率進行的。當前的一些新型鉆完井技術在降低鉆井成本的同時，也大幅度降低了井液傷害煤儲層的概率、加大了泄流面積，對煤層氣采收率影響非常大。然而，工作制度的不合理、壓裂技術選擇不當、操作人員技能低下可能導致煤層氣井經濟性生產的提前結束，不能切實有效的產出氣體，直接影響煤層氣的整體采收率。

(3)經濟因素對采收率的影響 煤層氣采收率的影響因素包含經濟因素，經濟因素主要包含不同的投資成本、費用和操作成本以及氣價。前面的成本、費用和操作成本都是呈現了反相關的影響，可是氣價是從正面來直接影響了煤層氣的最后的采收率，利用敏感性的分析，發現投資成本對煤層氣開發的影響程度處于次要地位，可是操作的成本費用以及技術處理時水的成本反而對煤層氣開發的影響程度很大。

2 提高煤層氣采收率的方法和技術

(1)注熱開采煤層氣技術 注熱開采煤層氣技術主要依靠水蒸氣注入到煤層中，達到煤層增產的目標，在實際的開采流程中。實踐表明，要將煤層進行壓裂改造之后，才可以往煤層中注入熱量，才能更好的提高煤層氣的產出量。

(2)注二氧化碳提高煤層氣采收率 通過煤層氣分子的運動特征以及吸附解吸附的特點可以了解，煤層氣生產最便捷的方式之一就是排水降壓，可是實際運用效果并不是很好。排采流程中，降低儲層壓力讓儲層中的流體丟失了井筒中力的水平，可是一旦儲層水飽和之后，大量水促使甲烷的產出時間嚴重落后。然而通過注入二氧化碳氣體到煤層中可以更好的解決這些問題，提高煤層氣的采收率。

提高煤層氣采收率的技術中使用注二氧化碳的形式機制是：向煤層中注入二氧化碳來提升煤層的滲透性，使甲烷的吸附和解吸以及擴散達到更高的效率，通過將氣體注入到煤層中增加了煤層總體的割理壓力，部分降低了割理中甲烷的分壓，從而更好的提高解吸速度和擴散速度，二氧化碳的分子結構特性直接決定了二氧化碳分子對煤基質的吸附作用大于甲烷分子，二者對煤基質的吸附存在競爭作用，通過這種競爭吸附置換作用，將更多的甲烷從煤基質中解吸出來。

(3)聲震法提高煤層氣采收率技術 提高煤層氣采收率的技術還有聲震方法。主要是依靠兩個方面來實現的，第一，煤層微孔中解吸擴散作用的增強是通過聲波震動進行的，第二，煤層間隙滲流特性的改善是通過聲音震動進行的。

(4)多分支水平井鉆井技術 多分支水平井鉆井是一種全新的煤層氣鉆井技術，所謂的多分支水平井主要是在一個主要的水平井眼兩旁側鉆多個分支井眼來作為泄氣的渠道，同時為了更好的滿足排水降壓采氣流程中采氣的需要，在距離主水平井井口的200m左右鉆一個直井，同時連通主水平井眼，使用這個井眼來進行排水降壓采氣工作。

(5)水力壓裂技術 提高煤層氣采收率的重要技術手段還有水力壓裂技術，煤層水力壓裂能更好的創造出非常多同時比較發達的裂縫網絡，從而實現排水降壓的效果，同時在降低井筒周圍壓力的同時增大了儲層壓力，因為受到了煤層降壓的作用，甲烷氣體解吸表面面積提高，保證了氣體可以長久的泄放，實際數據表明，此時產量和壓裂之前相比較，增加了5到20倍。

總而言之，為了更好的提高煤層氣采收率，提高低透氣性煤層的產氣量，重點要使用注氣、注水、壓裂、鉆井以及這些方法的綜合運用來提高煤層氣采收率，對產氣的效率來講，未來最有希望的煤就是煙煤或者更高級的煤炭。我國作為一個富含煤層氣的國家，煤田中無煙煤占據了非常大的比例，怎樣開發煤層氣的無煙煤區域，是需要深入研究探討的另一個問題。

[1]劉盈,白興家.火燒煤層提高強水敏儲層煤層氣采收率初探[J].煤礦安全,2016,10:180-183.

[2]白優.提高煤層氣采收率方法研究[J].石化技術,2016,03:130.