國內(nèi)煤層氣開采技術(shù)的分析研究

涂?錦

中石油煤層氣有限責(zé)任公司韓城分公司

國內(nèi)煤層氣開采技術(shù)的分析研究

涂?錦

中石油煤層氣有限責(zé)任公司韓城分公司

結(jié)合我國社會的發(fā)展情況而言，煤炭市場的發(fā)展比較緩慢。特別是近幾年來，我國社會的發(fā)展不斷提出可持續(xù)發(fā)展的理念，煤炭開采的污染與能源耗費都比較大，所以發(fā)展存在問題。對于煤層氣的開采非常重視。近年來，中國政府非常重視煤層氣的勘探開發(fā)和利用，國內(nèi)自營勘探和對外合作均顯成效，在單井排采和小規(guī)模井組排采中均取得了商業(yè)性突破。大規(guī)模煤層氣開發(fā)對于改善中國能源結(jié)構(gòu)、保護大氣環(huán)境、保證煤礦安全生產(chǎn)和提高人民生活質(zhì)量都有重要意義。本文主要針對國內(nèi)煤層氣開采技術(shù)進行了分析。

國內(nèi)；煤層氣；開采技術(shù)

引言

煤層氣是以吸附狀態(tài)存在于煤層中，并以甲烷(CH4)為主要組分的非常規(guī)天然氣。中國煤層氣資源豐富，陸上埋深2000m以淺的資源量(30×1012～35×1012m3)大致與常規(guī)天然氣資源量(38×1012m3)相當。據(jù)專家測算，華北地區(qū)煤層氣資源量約占中國煤層氣資源總量的61.7%，其數(shù)量和地域優(yōu)勢決定煤層氣開發(fā)對于緩解東部地區(qū)對潔凈能源的需求、促進地方產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整都極為重要。

1 國內(nèi)煤層氣開采現(xiàn)狀

1.1 實驗室測試

引進了美國的等溫吸附測試設(shè)備，基本解決了噸煤含氣量的測定、含氣飽和度的測定和解吸壓力測定的問題，其測定的準確度得到外國公司的認可，目前制定了這方面的測試規(guī)范。

1.2 試井技術(shù)

經(jīng)過十幾年的實踐，對常規(guī)天然氣和石油試井常用的段塞壓/恢試井、水箱試井、注入/壓降試井等試井方法的試驗中，證明注入/壓降試井適合于中國煤層氣井的試井，目前已形成了較為成熟的試井技術(shù)規(guī)范。

1.3 鉆井工程工藝技術(shù)

當前煤層氣鉆井的設(shè)備基本采用進口或國產(chǎn)1500～2000m石油鉆機，在工藝上采用取心鉆頭和壓輪鉆頭，針對煤層常壓或欠壓、低滲的特點，鉆井液以清水和低密度水泥漿為主。目前已制定煤層氣鉆井工程規(guī)范。

1.4 射孔壓裂增產(chǎn)技術(shù)

針對中國煤巖煤階和煤厚的特點，通常采用套管射孔的完井方式，使用102的射孔槍和射孔源，密度為16彈/米。由于煤層孔滲欠佳，煤層氣開發(fā)多采用壓裂工藝，其普遍做法是清水加砂壓裂和瓜膠壓裂。

1.5 儲層模擬技術(shù)

儲層模擬技術(shù)主要用于煤層氣排采一定時間后進行儲量計算和產(chǎn)量、產(chǎn)能及生產(chǎn)年限的預(yù)測，它需要用計算機和專用軟件，當前國內(nèi)引進的主要軟件是美國有關(guān)公司的Coal-gas和Comet-3D。

1.6 多分支水平井的開采技術(shù)

因為煤層氣主要是以吸附狀態(tài)在煤層中生存的，而煤層既可以說是儲集巖，也可以說是生氣源巖，因為其煤層屬于特低滲與特低孔的兩種孔隙存儲層之中，所以其抗張強度相對較小、體積壓縮的系數(shù)相對比較大以及楊氏模量比較低等方面的特點。并且，其帶有的特殊存儲地層性能和巖石自身的物理性質(zhì)等方面的能力使得其同常規(guī)的油氣儲層之間存在著明顯的差異。

1.7 煤層氣鉆井取心技術(shù)

為提高煤層氣勘探井的取心率，分別對取心工具和取心方法進行了專題研究，目前采用的半合式取心和繩索取心技術(shù)，使煤層取心率可達到85%以上，時間在20～30min內(nèi)完成，基本可以滿足勘探取心的要求。

1.8 排采技術(shù)

煤層氣的生產(chǎn)是采用排水降壓實現(xiàn)的，目前在排采方面根據(jù)儲層地下水量的多少，進行抽水泵的選擇，采用管式泵和螺桿泵，沖次和沖程用調(diào)磁調(diào)速電機控制。

2 多分支水平井的關(guān)鍵開采技術(shù)

2.1 開采工作的設(shè)計要點

由于存儲煤氣層的地層擁有較強的應(yīng)力敏感性、吸附能力、水敏性、速敏性以及堿敏性等特點，這使得煤層在開采的過程中極容易受傷害。如果煤層膠結(jié)疏松的話，在水平井施工的過程中就極容易發(fā)生卡鉆或者是坍塌等施工事故；另一方面，水平井各個分支井之間連接的距離相對較小，所以，當原始應(yīng)力被釋放之后，其連接處就會處于力學(xué)中講求的最不穩(wěn)定的狀態(tài)。

2.2 優(yōu)先選擇多分支井位

該開采技術(shù)是保證開采作業(yè)能夠有效完成的重要前提，其直接影響著水平井的作業(yè)效果與產(chǎn)量。對此，首先，開采人員在確定水平井井位之前，需要對開采區(qū)域的地質(zhì)條件進行全面的調(diào)查與分析，通過結(jié)合當前已有地質(zhì)資料，在礦產(chǎn)開采區(qū)域內(nèi)煤層埋深較淺或者是適中、厚度大、氣飽和度高以及物理性能比較好的區(qū)域構(gòu)建多分支水平井，這主要是因為水平井的產(chǎn)量會受到其所在區(qū)域內(nèi)滲透性一起吸附飽和程度影響的。其次，水平井的井眼應(yīng)該與煤層天然裂縫保持相垂直的關(guān)系，這樣能夠可以達到連接較多天然裂縫的目的，從而增加水平井的開采量。

2.3 地質(zhì)導(dǎo)向與控制井眼軌跡技術(shù)

多分支水平井開采技術(shù)最關(guān)鍵的一個環(huán)節(jié)是控制井眼軌跡，該項控制工作主要需要做的就是要控制好開采的精確度、擁有相對較強的隨機應(yīng)變能力和預(yù)測的準確度。地質(zhì)導(dǎo)向開采技術(shù)作為保證多分支水平井煤層氣開采技術(shù)得以有效施行并完成作業(yè)的關(guān)鍵開采技術(shù)，其是將測井、錄井以及鉆井等三大技術(shù)融合到一起，通過利用跟隨鉆井工作情況所測量記錄的地質(zhì)數(shù)據(jù)信息來控制水平井的運行軌跡，從而達到其提升分支井開采量以及作業(yè)效率等方面的作用。

2.4 做好潤滑，降低摩擦阻力

在進行開采作業(yè)過程中，作業(yè)人員應(yīng)該要通過交叉使用固體與液體潤滑劑的方式來做好該項作業(yè)運行過程中的潤滑工作，有效的降低井壁管套與管柱之間在運行過程中的摩擦力，從而達到潤滑防卡的作業(yè)目的。

結(jié)束語

總而言之，為了符合社會發(fā)展的需要，就一定要注意對煤層氣開采技術(shù)的掌握，這樣不僅僅有利于煤層氣的開采效率的提高，同時也可以為社會創(chuàng)造出更多的資源。在實際開采中，相關(guān)人員要注意對煤層氣開采技術(shù)的掌握與研究，創(chuàng)新其技術(shù)，提高技術(shù)水平，促進我國煤層氣行業(yè)的發(fā)展。

[1]王湘君.國內(nèi)煤層氣開采技術(shù)的分析研究[J].化工管理，2017，03：105.

[2]劉松松，馬經(jīng)華，賈瑞增.煤層氣多分支水平井開采技術(shù)分析[J].石化技術(shù)，2016，01：195.

[3]趙慶波，孫粉錦，李五忠，李貴中，孫斌，王勃，孫欽平，陳剛，孔祥文.煤層氣成藏條件、開采特征及開發(fā)適用技術(shù)分析[A].中國煤炭學(xué)會煤層氣專業(yè)委員會、中國石油學(xué)會石油地質(zhì)專業(yè)委員會.2011年煤層氣學(xué)術(shù)研討會論文集[C].中國煤炭學(xué)會煤層氣專業(yè)委員會、中國石油學(xué)會石油地質(zhì)專業(yè)委員會：，2011：13.