煤層氣井排采管理的把握與效果

龍萬利 王欣 田江（中國石油華北油田公司山西煤層氣分公司， 山西 晉城 048200）

煤層氣井排采管理的把握與效果

龍萬利 王欣 田江（中國石油華北油田公司山西煤層氣分公司， 山西 晉城 048200）

本文介紹了煤層氣國內(nèi)外開發(fā)現(xiàn)狀，以及對比常規(guī)天然氣的優(yōu)勢；分析了煤層氣井排采管理的3大關(guān)鍵因素：排采制度、現(xiàn)場管控和排采設(shè)備對煤層氣井排水采氣效果的影響，指出了關(guān)鍵環(huán)節(jié)的把握對氣井高產(chǎn)、儲層保護(hù)的重要性；最后給出了幾點結(jié)論和建議，希望能為業(yè)界提供參考。

煤層氣井；排水采氣；排采設(shè)備；管理

煤層氣是賦存于煤層及其圍巖中的與煤炭共伴生的非常規(guī)天然氣資源，其主要氣體組分為甲烷（CH4），是地史時期煤中有機(jī)質(zhì)的熱演化生烴產(chǎn)物。由于煤層氣的獨特的賦存狀態(tài)（以吸附態(tài)為主）、非常規(guī)儲層（典型的自生自儲、多重孔滲的有機(jī)儲層）和特有的產(chǎn)出機(jī)理（排水—降壓—解吸—滲透—排采），因此煤層氣被稱之為非常規(guī)天然氣。

1 國內(nèi)外開采現(xiàn)狀

（1）國外開采現(xiàn)狀 美國是世界上地面開采煤層氣最早、最成功的國家，有較為豐富的煤層氣資源。美國煤層氣勘探開發(fā)的成功也引起了世界各國的重視。目前世界上開展煤層氣勘探、開發(fā)和研究活動的有30余個國家和地區(qū)，其中美國、加拿大和澳大利亞都進(jìn)入了商業(yè)開發(fā)階段。

（2）國內(nèi)開采現(xiàn)狀 我國陸上煙煤和無煙煤煤田中，在埋深300～2000m范圍內(nèi)，煤層氣資源總量為31.46萬億m3，位居世界第三，相當(dāng)于我國陸上常規(guī)天然氣資源總量（30萬億m3）。由于我國的天然氣缺口將長期存在，缺口巨大，而煤層氣是補(bǔ)充這個缺口的重要非常規(guī)氣源。目前我國煤層氣的勘探與開發(fā)已初步進(jìn)入商業(yè)開發(fā)階段，根據(jù)新的發(fā)展計劃，到2020年產(chǎn)量達(dá)到400×108m3。

2 優(yōu)勢比較

煤層氣與常規(guī)天然氣相比較，其優(yōu)勢在于：成分單一，所含雜質(zhì)少，可單獨使用，也可與常規(guī)天然氣混合使用，更為安全和高效，污染少，化工用途更為廣泛。另外，煤層氣井與天然氣井在產(chǎn)氣量上隨著時間上的推移有著明顯的不同：天然氣井初期單井日產(chǎn)量高，產(chǎn)量衰減快，有效生產(chǎn)年限短（約7-8年）；煤層氣井初期單井日產(chǎn)量低，生產(chǎn)3-4年后產(chǎn)量才達(dá)到高峰值，有效生產(chǎn)年限長（約15-20年）。

3 煤層氣井排采管理的關(guān)鍵因素

3.1 人為排采制度的制定

（1）排采機(jī)理。煤層氣井的生產(chǎn)排采是一個長時間排水降壓采氣過程。從煤層氣井生產(chǎn)過程中氣、水產(chǎn)量的變化特征?？砂焉a(chǎn)分為三個階段：①早期排水降壓階段：主要產(chǎn)水，隨著壓力降到臨界解吸壓力以下，氣體開始解吸，并從井口產(chǎn)出。持續(xù)時間可能是幾天或數(shù)月。②中期穩(wěn)定生產(chǎn)階段：隨著排水的繼續(xù)，產(chǎn)氣量逐漸上升并趨于穩(wěn)定，出現(xiàn)高峰產(chǎn)氣，產(chǎn)水量則逐漸下降。③后期氣產(chǎn)量下降階段：煤基質(zhì)中解吸的氣體開始逐漸減少，盡管排水作業(yè)仍繼續(xù)，產(chǎn)氣量下降，產(chǎn)出少量或微量水。該階段10年至20年不等。

（2）排采制度的選擇與優(yōu)化。煤層氣排采初期，由于可借鑒的排采經(jīng)驗很少，在排采過程中很可能造成儲層傷害。因此，以科學(xué)理論為指導(dǎo)，加強(qiáng)排采過程中的煤儲層保護(hù)，對提高煤層氣井產(chǎn)量至關(guān)重要。合理的排采速度是煤層氣井高產(chǎn)的保障：快速排液將導(dǎo)致儲層傷害，容易引起煤層激動，產(chǎn)出煤粉；排液速度過慢則不能形成有利通道；如果在煤粉高產(chǎn)出階段出現(xiàn)停抽，將導(dǎo)致煤粉在近井地帶沉積，極易導(dǎo)致近井地帶煤粉堵塞水和氣體運(yùn)移通道。停抽時間較長或停抽頻繁，將使井內(nèi)液面上升，井底流壓升高，也會導(dǎo)致的儲層傷害。

在煤層氣排采過程中，排采作業(yè)制度的選擇與優(yōu)化是一個非常重要的問題，日產(chǎn)氣量、日產(chǎn)水量、生產(chǎn)壓差、動液面高度等參數(shù)的變化對煤層氣的產(chǎn)出過程具有顯著的影響。

3.2 排采現(xiàn)場管控

（1）參數(shù)監(jiān)測的可靠性。煤層氣井排采過程中需要及時準(zhǔn)確地掌握井下壓力和動液面。在泵下安裝電子壓力計，并通過電纜將采集的壓力傳輸?shù)骄冢梢詼?zhǔn)確地監(jiān)測探井井下壓力和動液面數(shù)據(jù)，掌握煤層氣井的排采動態(tài)，方便快捷地調(diào)整工作制度。

（2）儲層改造與井下施工作業(yè)的管理。煤層氣井在排采前都經(jīng)過壓裂改造，因此，排采管理應(yīng)從壓裂后放噴排液開始。若對煤層氣井實施泡沫或活性水壓裂，壓裂后可立即排采；若進(jìn)行凍膠壓裂則不應(yīng)急于放噴，一般應(yīng)待壓裂液破膠后再進(jìn)行排采。但壓后關(guān)井時間不能太長，太長不利于增產(chǎn)。

煤層氣井較之常規(guī)油氣井的井下作業(yè)，在一些方面都有著明顯不同，就一般的煤層氣井來說，井的深度很淺，而且地處山區(qū)，一般采用小型化的修井車，能夠較快速的到達(dá)需要修井的井場；修井時間短，一般48小時就可以完成一口井的修井任務(wù)；由于煤層氣井的特殊性，在修井時，一般不用洗井，只需要進(jìn)行專門的撈砂工作，節(jié)約了設(shè)備和人員的成本。除此之外，修井質(zhì)量的好壞也是影響排采的重要因素：為滿足煤層氣井田“低成本、大規(guī)模開發(fā)”的需要，大都雇用當(dāng)?shù)氐淖鳂I(yè)施工人員，以便于開展工作，但現(xiàn)場經(jīng)驗、人員素質(zhì)需要學(xué)習(xí)和加強(qiáng)，管理措施需要進(jìn)一步落實到位。

3.3 排采設(shè)備的選擇對排采的影響

（1）排采設(shè)備。結(jié)合排采方法的排采設(shè)備一般有以下幾種：（a）有桿泵（b）電潛泵排水采氣（c）螺桿泵排水采氣（d）水力噴射泵排出采氣

我國目前主要采用有桿泵、螺桿泵和電潛泵來實現(xiàn)油管排水套管采氣。幾種排采設(shè)備都有自己的優(yōu)缺點，哪種更適合煤層氣的開采到目前為止也一直沒有定論。

（2）井斜和氣體的影響。對于使用有桿泵排采設(shè)備的煤層氣井來說，井斜較大，會使油管、抽油桿嚴(yán)重磨損，特別是抽油桿接箍磨損極為嚴(yán)重，有時會將抽油桿磨斷、油管磨穿，嚴(yán)重影響排采效果。

氣體對管式泵泵效影響很大，嚴(yán)重時會造成“氣鎖”，排不出液，應(yīng)盡量減少氣體進(jìn)入泵筒，其方法是下入氣錨或盡量加深篩管至煤層以下。

由以上關(guān)鍵因素可知：煤層氣井高效排采是長期穩(wěn)定的排采結(jié)果，而造成低效的原因往往是一念之間，某個環(huán)節(jié)的疏漏所導(dǎo)致的。氣井的管理貴在精細(xì)，其重點在于關(guān)鍵環(huán)節(jié)，關(guān)鍵環(huán)節(jié)把握不當(dāng)導(dǎo)致的傷害會延緩氣井達(dá)產(chǎn)的時間；部分傷害可以通過措施恢復(fù)，但會造成投資的浪費，且造成儲層的二次污染；而部分對底層的傷害是不可逆的。

4 結(jié)論及建議

4.1 結(jié)論

（1）煤儲層和常規(guī)砂巖儲層有許多不同，這就決定了各自的開采工藝也有許多不同之處，常規(guī)油氣生產(chǎn)方法用于煤層氣開采時，需要改動。

（2）煤層氣井的排采設(shè)備選擇是保障煤層氣井長期、穩(wěn)定和連續(xù)排采的前提條件。

（3）保證煤層氣井排采設(shè)備工作的連續(xù)性，也是對減少儲層的傷害、維持合理排采的關(guān)鍵所在。

4.2 建議

根據(jù)資料調(diào)研結(jié)果分析，結(jié)合我國沁水盆地煤層氣開發(fā)的前景，提出以下幾點建議：

（1）排采設(shè)備必須性能可靠，持久耐用，節(jié)能低耗，易于維修保養(yǎng)。還要有從低排量到高排量較大范圍內(nèi)的排液能力與控制排液能力，有較強(qiáng)的和較靈敏的井口及產(chǎn)氣系統(tǒng)的壓力控制能力。

（2）加強(qiáng)井下作業(yè)施工后管理工作，確保效果不打折。

（3）隨著煤層氣開發(fā)規(guī)模逐漸變大，煤層氣開采的難度加大，需要采取一些新的增產(chǎn)措施，煤層氣開采改造技術(shù)，所涉及鉆井、開發(fā)和儲層改造等許多方面，有許多關(guān)鍵技術(shù)還需要進(jìn)一步深入研究。

［1］張國璧，張惠蓉.煤層氣勘探開發(fā)和增產(chǎn)技術(shù)［J］.新疆石油地質(zhì)，1994，15（1）.

［2］張在民.世界煤層氣開發(fā)現(xiàn)狀［J］.天然氣工業(yè)，1994，14（1）.

［3］楊陸武，孫茂遠(yuǎn).中國煤層氣藏的特殊性及其開發(fā)技術(shù)要求［J］.天然氣工業(yè)，2002，21（6）.

龍萬利，畢業(yè)學(xué)校：長江大學(xué)（原江漢石油學(xué)院），職位：華北油田公司山西煤層氣分公司工程技術(shù)員。