關于煤層氣排采工藝技術研究

夏雄飛

摘 要：目前，全球的科學技術與經濟迅速發展，但是，環境問題也隨之而來，并且隨著經濟的發展愈加嚴重了。因此，當前的首要問題就是要進行新能源的探索與開發，煤層氣是目前一種新型的非常規能源，廣受人們的關注。根據調查可知，我國的煤層氣儲量較為豐富，埋藏在1km以內的煤層氣占據總量的61%。開發煤層氣的主要流程之中的排采技術是煤層氣開發的關鍵點，但是其作為開發過程之中的關鍵部分，并沒有得到大家的重視。本文主要分析了煤層氣排采技術以及目前排采技術存在的一些問題，并且根據這些問題提出了對未來排采技術的展望，希望可以為以后的一些排采技術的工作起到一定的參考作用，以求合理開發此項能源，降低開發的成本。

關鍵詞：煤層氣;排采;機理;流程;工藝技術

煤層是由雙層結構組成的，是一種孔隙結構，分別是割理與機制孔隙，一般意義上的煤層氣是指在煤層與圍巖之中儲藏的天然氣。我國的這項資源開發的潛力十分大，但是在開采方面進度比較慢，這是因為我國的地質煤層的特質而導致的。我國與美國的地質比較而言，許多儲藏煤資源的盆地會受到多次地質構造的運動所影響，而且其結構較為繁雜，成煤時期比較早，對地層的壓力要求比較嚴格。

煤層氣的排采，總的來說指的就是利用油管將水抽出來，然后再使用套管生產天然氣。排采是其中的一個關鍵部分，而且煤層氣的生產過程其實就是將煤層氣之中的水排出來然后再降壓，最后進行開采氣體。所以在排采的過程之中需要將各類參數測量準確，再對這些數據參數進行分析，由此來建立他們之間的關系，這是一項非常重要的工作，是進行科學合理工作的基礎，而且還可以利用這些參數進行排采過程中的指導工作，保證產量的穩定與高效，提高低產地區的質量等等。

1 煤層氣排采

1.1 排采機理

包括有單井與井群兩種。其中當煤層出現補給狀況時，會隨著抽水的時間形成壓力然后降落漏斗，最后逐漸穩定下來。而且井和井之間會相互干擾，兩個井之間的壓力會交接重疊，而在這之中的壓力就是兩個漏斗壓力的總和。

1.2 排采階段

依據以往的經驗，排采工作一般有三個時期：排水降壓時期：這是開發初期，首先要做的就是進行排水，使得地質層中的壓力降低，只有當壓力降低到一定基礎，才可以開始生產氣體。在這一時期需要的時間長短是由當地的地質特點等原因來決定的，當地質特點一樣之時，所需時間長短就由排水的速度所決定。產量居于穩定時期：隨著第一時期排水的進展，生產量會慢慢增加最后逐漸穩定下來，產水量就會慢慢減少。這一時期的時間長短則由各個地區地質之中資源的蘊含量以及其滲透的程度所決定。在這一時期利用排采制度進行控制產量，如果想要增加產量，就需要進行調整，有兩種情況。第一，就是動液面比較高的時候，這個時候就可以考慮加大工作的強度，加快排水的進度，使得壓差增加，以此來提升氣體生產量;第二，當液面與煤層頂板接近之時，需要進行放壓，降低壓力，增加產量。產量逐漸減少的時期：就是井內氣體減少之時，盡管產量降低，但是這一階段的時間會持續的比較長。

2 排采工藝技術以及目前存在的問題

2.1 排采工藝技術

排采工藝分為兩類，分別是單井技術與井群技術。單井技術會根據地質類型的不同，分為幾種類型：在排采過程之中壓力穩定;在煤層之中存在斷層，當降壓漏斗到達斷層之時就不會再產生氣體了;在煤層中存在水層之時，當地層水的補給與排采相當之時，煤層氣停止產出;煤層之中有逆斷層，在儲存層之中的壓力與井筒相同之時便不會再進行產出了。井群技術一般就是采取多口井進行工作，其中單井排采技術是其基礎，但是要比單井技術復雜許多。

兩者相比較而言，后者在降壓之中存在干擾;在速度方面來說，后者壓力會進行重疊，所以產氣速度也就比較快;在生產量方面來說，井群也比單井產量大。

2.2 目前存在的問題

在目前排采工藝的實際使用之中，排采工藝的制度組合是不科學的，因為煤層氣在排采的過程中會出現速度過快或者速度較慢的問題，控制不好。排采太快會出現使得煤層吐粉現象嚴重，會使得通道出現堵塞的現象，甚至導致一口井不能再使用的情況。較快的排采會使得滲透率較低的地方變得更低，壓降漏斗無法發揮出其本身的作用，這樣就只能將井筒附近的煤層氣解吸出來，減少了煤層氣的產量。與之相反，如果在滲透率與含水率都比較高的井之中排采過慢，就會使得成本增加，開發商就會放棄對一些產量較好井的開采，出現不合理的情況。

3 排采工藝技術展望

3.1 鉆完井技術

隨著導向技術的逐漸完善，可以根據煤層氣儲存的特征，發展多種井型，直井可以發展成為水平井與垂直井等，還可以持續發展成為多分支的水平井以及其他多種類型組合的井。

3.2 壓裂增加產量的技術

目前我國在煤層氣開采方向利用壓裂增加產量的技術已經有了很大的進步。它可以由以往比較單一的技術向煤層底或頂板方面發展，由單一的壓裂向反復壓裂發展，可以將壓裂發展成為工廠等等。

3.3 數值模擬

數值模擬的發展方向可以向一體化方向進行研究，將井筒與儲層兩者之間流動的相互作用聯系在一起。還可以針對我國煤層的特點進行模擬軟件的制作，這樣就可以解決一些復雜井內的結構問題以及氣體不純等多種問題。

參考文獻：

[1]郭大立，紀祿軍，趙金洲等.煤層壓裂裂縫三維延伸模擬及產量預測研究[J].應用數學和力學，2001，22（4）：337-344.