煤層氣勘探與開發技術分析

唐尉翔

中石油煤層氣有限責任公司韓城分公司

煤層氣勘探與開發技術分析

唐尉翔

中石油煤層氣有限責任公司韓城分公司

近年來，我國社會發展建設很快，各行業發展都處于蓬勃時期。在經濟轉型的關鍵時期，煤炭行業迎來了關鍵時期。我國是煤層氣儲量大國，但是受開采技術條件的限制，煤層氣資源沒有得到很好的開發和利用，工業生產中使用的天然氣過多的依賴于進口，很大程度上影響了我國石油天然氣產業的發展。國家相關部門投入大量的資金用于煤層氣技術的研發，設立了重大戰略開發課題，針對我國煤層氣資源的特點提出了技術創新的建議，為煤層氣開采技術的發展提供了相應的技術支持。本文主要就煤層氣勘探技術進行分析。

煤層氣；勘探；開發技術

引言

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。

1 煤層氣勘探與開發技術體系簡介

煤層氣存儲系統是復雜且特殊的系統，特殊性在于儲層為“有機儲層”—煤層，每層的主要成分為可開采的煤礦，這種儲層地質環境導致煤層氣存儲狀態、控氣地質環境、產出機理以及開采方式與傳統的天然氣資源開采相比具有較大的差異性。

從狹義層面上來說，可以分為勘探與開發兩種類型，煤層氣的勘探技術與常規的石油天然氣勘探技術相類似。但是從廣義上來講，煤層氣勘探與地面開發技術無法明顯的分開，因為勘探階段本身就需要試采評價，并在試采評價的后期可以直接發展為地面開發井模式。勘探的目標是探明在何處可以進行煤層氣開采，而開采的目的是用何種技術開采。

2 我國煤層氣勘探與開發技術現狀

2.1 地質選區，對中國的煤層氣地質條件、資源分布情況進行了初步的研究和分析，認識到中國成煤時代和構造運動的多期性、構造變動的復雜性、煤階的多樣性以及煤巖低滲低壓的普遍性，總結出中國煤層氣地質選區基本原則是：盆地面積大、構造變形相對簡單、煤層厚(單層煤厚大于2m)、噸煤含氣量高(大于8m3/t)、滲透率好(大于1×10-3μm2)、封蓋條件好、飽和度高(85%)、地層壓力相對高。

2.2 地球煤層氣物理勘探技術主要包括遙感、測井以及地震三個技術系列。遙感勘探技術所獲取的地質信息相對較少，應用局限性很大，發展前景不甚明朗；測井技術的應用中含氣量、煤質、煤巖力學性質的測量大多數依靠技術工人的實踐經驗，并根據實際檢測到的數值給出一個大概的數據分析范圍，測量精確性難以保證，因而實際應用范圍也較小；地震勘探技術是目前比較常用的、測量結果較為精確的勘探技術方法，但是相應地質環境的測量仍舊受技術裝備發展情況的限制，勘探精度和解釋結果的準確性有待進一步提升。

在煤層氣取芯環節上多采用繩索取芯鉆進技術，該技術在中、高煤階煤層氣勘探工作中應用較為廣泛，實用性也比較強，但是對于低煤階煤層氣來說，由于煤層對煤層氣的吸附能力較差，分布的游離氣體較多，直接導致取芯技術中的煤層含氣量測量結果失真，影響了煤層氣儲量的客觀評價。因此如何進一步研究高保真、成本低、操作簡單的取芯鉆井技術是解決當下煤層勘探工作質量低下的重要課題之一。

2.3 煤層氣地面井排采技術，近年來我國才剛剛開始研究煤層氣地面排采技術，取得了一定的成效。但是需要進一步開發適用于我國復雜地形地貌環境的排采管理與裝備技術體系。有桿類排采技術是一種較為成熟的煤層氣排采技術，實際應用效果不甚理想，且效率低下。從現實情況來看，電潛泵法和氣舉法對煤層氣開采具有一定的優勢，但是這兩種技術也存在一定的局限性，加強這兩種排采技術的研究與應用對于進一步發展我國油氣開采產業具有重要的現實意義。就煤層氣井產能動態數據模擬系統而言，未來的模擬軟件將以多孔多滲透、多場多機理耦合、多組分模型為基礎，具備排除其他雜質氣體的影響、提升模擬精度、提升煤層氣收采率的強大功能，這也是未來煤層氣井開采技術發展的一個主要方向。

2.4 煤層氣地面井增產技術

目前，我國常用的煤層氣增產技術是水力壓裂技術系統，但是壓裂過程中無法進行數據的實時觀測和采集，因此需要通過建模以及物理探測手段進行現場模擬并予以觀測。但是作為有機儲層的煤層與天然的無機儲層在結構和性質上存在根本性的差異，因此相應的模型設計方案也應該有所不同，兩者應該區別對待。從現實情況來看，多元氣體注入置換開采技術的增產效果較為明顯，應該成為我國煤層氣開采行業發展的主要方向，但是該技術目前仍舊處于試驗階段，距離大范圍的應用還存在較大差距。

3 我國典型地區煤層氣開發技術趨勢分析

3.1 測井技術將帶動煤層氣從定性到定量方向發展

目前對于煤層特征的研究較為全面，能夠基本上解決對煤層氣儲層的識別，但是利用常規的方法對煤層氣中雙孔隙等方面進行評價缺少針對性。需要從煤層氣儲層自生自儲、結構特征等幾方面出發進行煤層氣的研究，全面系統的應用研究煤層氣的的測井方法是進行煤層氣測井技術應用研究的必由之路。

3.2 煤心刻度測井技術

對于研究煤層氣中的巖石物理參數的工作開展并不多，在一定程度上限制了傳統的測井方法在煤層氣勘探開發中的應用，在對煤層氣的研究中利用非線性的特征，開展利用高分辨率成像的研究對煤心的物理性質質進行研究，又對參數隨機建模，開發出更具有實用性的評價體制，促進評價的完整性。煤心刻度測井技術的實際應用對煤層氣儲層測井評價具有重要的意義。

結束語

總之，針對我國復雜的地質環境和開采環境，很多勘探和開采技術具有應用局限性，需要科研人員研發更加先進的勘探和開采技術，從而實現我國能源產業的可持續發展。在時代的發展中，相關人員一定要注意對技術的掌握，為煤層氣勘探的順利開展奠定基礎。

[1]謝治國，王巧麗，張宇，熊鑫，陳昌渝，張濤.煤層氣勘探開發的巖石力學與壓裂關鍵技術研究[J].化工管理，2016，33：112.

[2]龍昱光，張研，董世泰.勘探、評價、開發階段地震技術應用關鍵問題分析[J].中國石油勘探，2016，06：9-17.

[3]劉小磊，吳財芳，秦勇，楊兆彪，李勇.我國煤層氣開發技術適應性及趨勢分析[J].煤炭科學技術，2016，10：58-64.