國(guó)內(nèi)煤層氣開(kāi)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(guó)內(nèi)煤層氣開(kāi)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(guó)社會(huì)的發(fā)展情況而言，煤炭市場(chǎng)的發(fā)展比較緩慢。特別是近幾年來(lái)，我國(guó)社會(huì)的發(fā)展不斷提出可持續(xù)發(fā)展的理念，煤炭開(kāi)采的污染與能源耗費(fèi)都比較大，所以發(fā)展存在問(wèn)題。對(duì)于煤層氣的開(kāi)采非常重視。近年來(lái)，中國(guó)政府非常重視煤層氣的勘探開(kāi)發(fā)和利用，國(guó)內(nèi)自營(yíng)勘探和對(duì)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(kāi)發(fā)對(duì)于改善中國(guó)能源結(jié)構(gòu)、保護(hù)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(duì)國(guó)內(nèi)煤層氣開(kāi)采技術(shù)進(jìn)行了分析。

國(guó)內(nèi)；煤層氣；開(kāi)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(guó)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(dāng)。據(jù)專(zhuān)家測(cè)算，華北地區(qū)煤層氣資源量約占中國(guó)煤層氣資源總量的61.7%，其數(shù)量和地域優(yōu)勢(shì)決定煤層氣開(kāi)發(fā)對(duì)于緩解東部地區(qū)對(duì)潔凈能源的需求、促進(jìn)地方產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整都極為重要。

1 國(guó)內(nèi)煤層氣開(kāi)采現(xiàn)狀

1.1 實(shí)驗(yàn)室測(cè)試

引進(jìn)了美國(guó)的等溫吸附測(cè)試設(shè)備，基本解決了噸煤含氣量的測(cè)定、含氣飽和度的測(cè)定和解吸壓力測(cè)定的問(wèn)題，其測(cè)定的準(zhǔn)確度得到外國(guó)公司的認(rèn)可，目前制定了這方面的測(cè)試規(guī)范。

1.2 試井技術(shù)

經(jīng)過(guò)十幾年的實(shí)踐，對(duì)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(yàn)中，證明注入/壓降試井適合于中國(guó)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(dāng)前煤層氣鉆井的設(shè)備基本采用進(jìn)口或國(guó)產(chǎn)1500～2000m石油鉆機(jī)，在工藝上采用取心鉆頭和壓輪鉆頭，針對(duì)煤層常壓或欠壓、低滲的特點(diǎn)，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(duì)中國(guó)煤巖煤階和煤厚的特點(diǎn)，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(kāi)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(chǔ)層模擬技術(shù)

儲(chǔ)層模擬技術(shù)主要用于煤層氣排采一定時(shí)間后進(jìn)行儲(chǔ)量計(jì)算和產(chǎn)量、產(chǎn)能及生產(chǎn)年限的預(yù)測(cè)，它需要用計(jì)算機(jī)和專(zhuān)用軟件，當(dāng)前國(guó)內(nèi)引進(jìn)的主要軟件是美國(guó)有關(guān)公司的Coal-gas和Comet-3D。

1.6 多分支水平井的開(kāi)采技術(shù)

因?yàn)槊簩託庵饕且晕綘顟B(tài)在煤層中生存的，而煤層既可以說(shuō)是儲(chǔ)集巖，也可以說(shuō)是生氣源巖，因?yàn)槠涿簩訉儆谔氐蜐B與特低孔的兩種孔隙存儲(chǔ)層之中，所以其抗張強(qiáng)度相對(duì)較小、體積壓縮的系數(shù)相對(duì)比較大以及楊氏模量比較低等方面的特點(diǎn)。并且，其帶有的特殊存儲(chǔ)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(chǔ)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(duì)取心工具和取心方法進(jìn)行了專(zhuān)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(dá)到85%以上，時(shí)間在20～30min內(nèi)完成，基本可以滿(mǎn)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(shí)現(xiàn)的，目前在排采方面根據(jù)儲(chǔ)層地下水量的多少，進(jìn)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(jī)控制。

2 多分支水平井的關(guān)鍵開(kāi)采技術(shù)

2.1 開(kāi)采工作的設(shè)計(jì)要點(diǎn)

由于存儲(chǔ)煤氣層的地層擁有較強(qiáng)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(diǎn)，這使得煤層在開(kāi)采的過(guò)程中極容易受傷害。如果煤層膠結(jié)疏松的話(huà)，在水平井施工的過(guò)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(gè)分支井之間連接的距離相對(duì)較小，所以，當(dāng)原始應(yīng)力被釋放之后，其連接處就會(huì)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(kāi)采技術(shù)是保證開(kāi)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(duì)此，首先，開(kāi)采人員在確定水平井井位之前，需要對(duì)開(kāi)采區(qū)域的地質(zhì)條件進(jìn)行全面的調(diào)查與分析，通過(guò)結(jié)合當(dāng)前已有地質(zhì)資料，在礦產(chǎn)開(kāi)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?yàn)樗骄漠a(chǎn)量會(huì)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(dá)到連接較多天然裂縫的目的，從而增加水平井的開(kāi)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(kāi)采技術(shù)最關(guān)鍵的一個(gè)環(huán)節(jié)是控制井眼軌跡，該項(xiàng)控制工作主要需要做的就是要控制好開(kāi)采的精確度、擁有相對(duì)較強(qiáng)的隨機(jī)應(yīng)變能力和預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確度。地質(zhì)導(dǎo)向開(kāi)采技術(shù)作為保證多分支水平井煤層氣開(kāi)采技術(shù)得以有效施行并完成作業(yè)的關(guān)鍵開(kāi)采技術(shù)，其是將測(cè)井、錄井以及鉆井等三大技術(shù)融合到一起，通過(guò)利用跟隨鉆井工作情況所測(cè)量記錄的地質(zhì)數(shù)據(jù)信息來(lái)控制水平井的運(yùn)行軌跡，從而達(dá)到其提升分支井開(kāi)采量以及作業(yè)效率等方面的作用。

2.4 做好潤(rùn)滑，降低摩擦阻力

在進(jìn)行開(kāi)采作業(yè)過(guò)程中，作業(yè)人員應(yīng)該要通過(guò)交叉使用固體與液體潤(rùn)滑劑的方式來(lái)做好該項(xiàng)作業(yè)運(yùn)行過(guò)程中的潤(rùn)滑工作，有效的降低井壁管套與管柱之間在運(yùn)行過(guò)程中的摩擦力，從而達(dá)到潤(rùn)滑防卡的作業(yè)目的。

結(jié)束語(yǔ)

總而言之，為了符合社會(huì)發(fā)展的需要，就一定要注意對(duì)煤層氣開(kāi)采技術(shù)的掌握，這樣不僅僅有利于煤層氣的開(kāi)采效率的提高，同時(shí)也可以為社會(huì)創(chuàng)造出更多的資源。在實(shí)際開(kāi)采中，相關(guān)人員要注意對(duì)煤層氣開(kāi)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(jìn)我國(guó)煤層氣行業(yè)的發(fā)展。

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