國內煤層氣開采技術的分析研究

涂?錦

中石油煤層氣有限責任公司韓城分公司

國內煤層氣開采技術的分析研究

涂?錦

中石油煤層氣有限責任公司韓城分公司

結合我國社會的發展情況而言，煤炭市場的發展比較緩慢。特別是近幾年來，我國社會的發展不斷提出可持續發展的理念，煤炭開采的污染與能源耗費都比較大，所以發展存在問題。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和利用，國內自營勘探和對外合作均顯成效，在單井排采和小規模井組排采中均取得了商業性突破。大規模煤層氣開發對于改善中國能源結構、保護大氣環境、保證煤礦安全生產和提高人民生活質量都有重要意義。本文主要針對國內煤層氣開采技術進行了分析。

國內；煤層氣；開采技術

引言

煤層氣是以吸附狀態存在于煤層中，并以甲烷(CH4)為主要組分的非常規天然氣。中國煤層氣資源豐富，陸上埋深2000m以淺的資源量(30×1012～35×1012m3)大致與常規天然氣資源量(38×1012m3)相當。據專家測算，華北地區煤層氣資源量約占中國煤層氣資源總量的61.7%，其數量和地域優勢決定煤層氣開發對于緩解東部地區對潔凈能源的需求、促進地方產業結構的調整都極為重要。

1 國內煤層氣開采現狀

1.1 實驗室測試

引進了美國的等溫吸附測試設備，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范。

1.2 試井技術

經過十幾年的實踐，對常規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規范。

1.3 鉆井工程工藝技術

當前煤層氣鉆井的設備基本采用進口或國產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范。

1.4 射孔壓裂增產技術

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

儲層模擬技術主要用于煤層氣排采一定時間后進行儲量計算和產量、產能及生產年限的預測，它需要用計算機和專用軟件，當前國內引進的主要軟件是美國有關公司的Coal-gas和Comet-3D。

1.6 多分支水平井的開采技術

因為煤層氣主要是以吸附狀態在煤層中生存的，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等方面的能力使得其同常規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

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，使煤層取心率可達到85%以上，時間在20～30min內完成，基本可以滿足勘探取心的要求。

1.8 排采技術

煤層氣的生產是采用排水降壓實現的，目前在排采方面根據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，沖次和沖程用調磁調速電機控制。

2 多分支水平井的關鍵開采技術

2.1 開采工作的設計要點

由于存儲煤氣層的地層擁有較強的應力敏感性、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。如果煤層膠結疏松的話，在水平井施工的過程中就極容易發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，當原始應力被釋放之后，其連接處就會處于力學中講求的最不穩定的狀態。

2.2 優先選擇多分支井位

該開采技術是保證開采作業能夠有效完成的重要前提，其直接影響著水平井的作業效果與產量。對此，首先，開采人員在確定水平井井位之前，需要對開采區域的地質條件進行全面的調查與分析，通過結合當前已有地質資料，在礦產開采區域內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域構建多分支水平井，這主要是因為水平井的產量會受到其所在區域內滲透性一起吸附飽和程度影響的。其次，水平井的井眼應該與煤層天然裂縫保持相垂直的關系，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 地質導向與控制井眼軌跡技術

多分支水平井開采技術最關鍵的一個環節是控制井眼軌跡，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變能力和預測的準確度。地質導向開采技術作為保證多分支水平井煤層氣開采技術得以有效施行并完成作業的關鍵開采技術，其是將測井、錄井以及鉆井等三大技術融合到一起，通過利用跟隨鉆井工作情況所測量記錄的地質數據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

在進行開采作業過程中，作業人員應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目的。

結束語

總而言之，為了符合社會發展的需要，就一定要注意對煤層氣開采技術的掌握，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造出更多的資源。在實際開采中，相關人員要注意對煤層氣開采技術的掌握與研究，創新其技術，提高技術水平，促進我國煤層氣行業的發展。

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