煤層氣排采主要問題及制度優(yōu)化

王建樹(中聯(lián)煤層氣有限責任公司晉城分公司,山西 晉城 048000)

技術與信息

煤層氣排采主要問題及制度優(yōu)化

王建樹(中聯(lián)煤層氣有限責任公司晉城分公司,山西 晉城 048000)

隨著經(jīng)濟的發(fā)展，對能源的需求量越來越大。煤層氣是一種非常規(guī)天然氣，是一種優(yōu)質(zhì)、潔凈的能源。在煤層氣的開采過程中，為了保障開采質(zhì)量及效率，應當要合理制定相應的排采制度。目前在煤層氣的排采中主要存在的問題是排水降壓效果差及排采組合方式不合理，若想解決這些問題，也需要從優(yōu)化排采制度入手。本文通過建立流體動力學模型，結(jié)合逐級降壓的思想，提出了合理的煤層氣排采制度，實踐證明效果較好。

煤層氣；排采制度；流體動力學模型；地下水流動系統(tǒng)

煤層氣與常規(guī)油氣的開發(fā)有著較大的不同，煤巖儲層具有特殊的應力敏感性和成藏富集規(guī)律，所以開采難度也相對較大。我國有著豐富的煤層氣資源，且具有明顯的多煤層發(fā)育特征。若想合理進行煤層氣開采，首先要制定合理的排采制度。可以說，如何有效排水及如何優(yōu)化排水降壓制度，是決定煤層氣發(fā)展的最重要問題。以下筆者就結(jié)合實際例子來談談煤層氣排采制度的相關問題。

1 煤層氣排采中存在的主要問題

1.1 排水降壓效果差

從某煤層氣井的試氣情況中發(fā)現(xiàn)，在試氣一個月的時間內(nèi)，該井的產(chǎn)氣量突然升高到3025m3/d，達到其單井產(chǎn)氣量最高峰；但是當達到這個最高峰后，產(chǎn)氣量又很快下降，15日內(nèi)迅速降低到不足1000m3/d。經(jīng)分析后發(fā)現(xiàn)，該煤層氣井的產(chǎn)氣量主要是由于試氣的時候動液面下降速度過快所以才引發(fā)的急劇下降，因為動液面下降速度一旦過快的話，就會使周圍滲透率較低的煤層出現(xiàn)壓敏，降壓漏斗得不到充分的擴展，因此也只有很少的煤層氣得以解吸。也即是說，動液面下降速度過快會嚴重限制氣井的供氣源。而這些問題的解決，亟需依靠合理的煤層氣排采制度。

1.2 排采組合方式不合理

以某煤層氣田4號和11號兩個主力煤層的排采組合方式為例，其主要有以下幾種：4號煤層單獨排采；11號煤層單獨排采；4號與11號煤層合層排采；先11號煤層單獨排采再4號煤層單獨排采。舉例晉試1井組，觀其初期的排采數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，4號煤層單獨排采的效果最佳，其次4號與11號煤層合層排采，而先11號煤層單獨排采再4號煤層單獨排采的效果最差。分析發(fā)現(xiàn)，4號煤層頂板的主要成分是泥巖和粉砂質(zhì)泥巖，厚度多超過5m，巖裂隙不發(fā)育，具有較強的封蓋能力；底板的主要成分則是粉砂質(zhì)泥巖和粉細砂巖。11號煤層頂板和底板的主要成分分別為淺海相灰?guī)r和泥巖與粉砂質(zhì)泥巖混合。綜合來看，4號和11號煤層均受承壓水的控制。但其中11號煤層由于受K2灰?guī)r層大量出水的影響，所以卸壓較為緩慢，排采產(chǎn)氣量較低；而4號煤層則并無水力聯(lián)系，因此排水降壓效果較好。針對上述情況，應根據(jù)實際地質(zhì)條件合理選擇排采組合方式。

2 煤層氣排采制度的優(yōu)化

2.1 認識地下水流動系統(tǒng)

研究發(fā)現(xiàn)，埋深較大、含水量較小的煤層與地下水流動系統(tǒng)并無太大關系。而另一種埋深較小的煤層中，在地下水流動系統(tǒng)中存有吸附氣，所以其的開采往往會干擾地下水流動系統(tǒng)，導致降壓解吸效果變差。因此，在開采這類煤層氣資源的時候，首先應當要深入地思考地下水流動系統(tǒng)的相關問題。具體來說，對于部分煤層而言，其本身就可以視為一個地下水流動系統(tǒng)；但是，有的煤層則需要與頂?shù)装鍍右黄鸩拍軌蚪M成地下水流動系統(tǒng)；排水降壓效果正是受這點所影響的，其產(chǎn)氣量的多少是與地下水流動系統(tǒng)的強弱成反比的。因此在制定煤層氣排采制度時，需先認識地下水流動系統(tǒng)。

2.2 建立流體動力學模型

建立合理的煤層上下地層流體動力學模型，明確地下水力聯(lián)系，是優(yōu)化煤層氣排采制度的關鍵。根據(jù)煤層、上下地層水力聯(lián)系的強弱，將其流體動力學模型分為三種類型：一種類型屬于煤層、上下地層水無直接水動力聯(lián)系，其對于煤層氣排采來說最為有利；一種類型是含水量大、補給充足，煤層、上下地層水聯(lián)系密切，其對于煤層氣排采來說最為不利；還有一種介于兩者之間的，雖含水量不大、補給不充足，但煤層、上下地層存在水力聯(lián)系的類型。綜合分析后，建議建立第一種類型的流體動力學模型。

2.3 逐級降壓

煤層氣由于其本身產(chǎn)出機理的特殊性，所以在制定排采制度時不能套用常規(guī)的試井理論。煤層氣排采制度的合理性主要表現(xiàn)為對生產(chǎn)壓差的控制，因此提出逐級降壓排采的制度。在進行排采時，應分級逐次降低井底流壓，每層均持續(xù)一定時間，這樣一來就能夠保證降壓漏斗的充分擴展。且期間由于降壓的幅度小，所以煤層的滲透率不會降低很大，通過延長該級降壓時間，可促進降壓漏斗的擴展，待充分擴展后再進行下級降壓。這樣一來，壓力波就能傳播得更遠，從而最大限度地提高泄壓體積，增大解吸范圍，最終提高煤層氣單井采收率。同時，這樣還有利于緩解煤粉遷移現(xiàn)象和裂隙吐砂現(xiàn)象，從而減輕對井筒的傷害。

3 結(jié)語

綜上所述，由于種種原因的限制，煤層氣井難以獲得長期持續(xù)的高產(chǎn)氣量，而若想提高產(chǎn)氣量，就要合理制定煤層氣排采制度。明確煤層、上下地層水的動力聯(lián)系，建立流體動力學模型，優(yōu)化煤層氣排采制度，是解決問題的關鍵。

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王建樹(1988-)，男，黑龍江大慶人，助理工程師，本科，主要從事煤層氣生產(chǎn)管理、安全管理工作。