煤层气井排采工艺技术研究及其应用
杨怀成1，2，钱卫明2
，张
磊2，易明华
2
（1．中国石油大学（华东），山东东营257000；2．中石化华东分公司采油厂，江苏泰州225300）
摘要：煤层气是一种重要的非常规能源，同时也是影响煤矿安全生产、环境的重要因素。排采是煤层气井勘探的关键环节之一，通过对3个煤层气试验区的排采工作制度、排采设备、井口改进、筛管深度、捞砂、捞煤粉、电子压力计监测等技术装备的研究应用，优化了煤层气井的排采工艺，取得了良好效果。
关键词：煤矿安全；煤层气；排采；工艺技术；应用
中图分类号：TD712+
．6
文献标志码：B 文章编号：1008－4495（2012）02－0058－04
收稿日期：2011－07－10；2011－10－05修订
作者简介：杨怀成（1973—），硕士研究生，高级工程师，现在中石化华东分公司采油厂从事油气管理工作。Tel ：0523－86667196。
我国煤层气地面勘探开发的探索始于20世纪80年代末，进入21世纪，中联煤、中石油、中石化及中海油等企业均加大了勘探开发试验力度［1］
。同
时，开采煤层气对煤矿安全生产、改善环境均起到重要的作用，并具有较大的社会和经济效益。
从2008年起，中石化委托华东分公司开展煤层气勘探工作。经过可行性研究，华东分公司首先在山西和顺、山西延川南、贵州织金等3个区块开展煤层气勘探试验工作。
和顺试验区块位于山西省中部、沁水盆地的北
端，区块总面积1040．4km 2
，主要目标层为太原组
15号煤层，属中高阶煤层（R o =2．34 2．78），煤质多为高变质的瘦煤、
贫煤以及少量无烟煤，总资源量为1707．45?108m 3
。煤层含气性较高，平均含气量
12m 3/t ，煤层埋深500 600m ，渗透率0．01 0．03mD ，煤层压力系数0．4 0．5。
延川南试验区块位于晋陕交界处、鄂尔多斯盆地东南端，
主要目标层为山西组2号煤层，属中高阶煤层（R o =2．09 2．35），煤质多为原生结构块状碎
裂煤，含煤面积672km 2，总资源量为523．44?
108m 3。煤层含气性较高，平均含气量19m 3
/t ，渗透率0．02 0．20mD ，压力系数0．4 0．8。
织金试验区块（含郎岱、安顺区块）位于黔中隆起之上完整块体（扬子地台），刚性结晶基底，且抬升变浅，构造变形程度弱，区内煤体结构保存较好。煤阶为高阶煤（R o =3．08 4．19）。煤层多且薄，但连
片稳定、累计厚度大，以碎裂煤为主，含气量16m 3
/t ，压力系数0．7 0．9。区块总面积17428．456km 2，龙潭组含煤面积9790km 2，是目前中国南方面积、资
源规模最大的煤层气勘探区块。
3个试验区均为中高煤阶煤层，且都具有煤层变质程度高，吸附能力强，含气量高，渗透率、煤层压力低，开采难度大的特点
［2］
。已完钻的煤层气探井
多采用套管完井技术，
压裂后进入排采阶段。截至2011年4月，试验区共钻成46口煤层气井，
已有排采井40口（见表1）。由于煤层气是吸附在煤层内的，通过排水降压采出地面。因此，如何优化排水降压工作制度和排采工艺技术，成为煤层气开发亟待解决的重要问题。
表1
截至2011年4月试验区已建成的煤层气排采井
工区井
号
数量和顺
和2井组（15口）、和5井、和8井、和6井、和7井、和9井、和10井、和12井
22
延川南延1井组（8口）、延3井、延6井、延8井、延4井、延5井、延7井、延10井、延12井
16织金织2井、织3井
2合计
40
1
排采工作制度的完善
1．1
排采制度
煤层气井产量主要受资源条件、钻井、固井工程
及排采等因素影响，而其中排采是煤层气井勘探的关键环节之一
［3］
。煤层气井排采包括以下阶段：
1）放喷阶段。煤层气井在排采前都要经过压裂改造，因此排采控制应从压裂后放喷排液开始。控制放喷量的原则是避免井口喷出大量的煤粉和压裂砂。
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85·
根据经验，压裂关井后，当井口压力降至2MPa 时，采用Φ2 3mm油嘴控制，在保证不出大量煤粉和压裂砂的前提下，排水量可控制在1m3/h以下。
2）降液面阶段。控制重点是降液速度，排采强度不宜过大，排液应连续平稳，保持动液面平稳下降。严禁排量的大起大落，避免造成生产压差剧烈波动从而引起储层剧烈活动，以及吐砂、吐煤粉等情况。
3）产气阶段。稳定排采一段时间后，井底流压并降低煤层解吸压力，井筒出气。此阶段排采控制的重点是尽可能维持排采作业的连续性、稳定性和渐变性，控制好井底流压，以稳定生产，延长稳产时间［4－5］。
通过对排采过程的动态研究和论证，优化制订了“五段制”的排采工作制度［6－7］，见表2。
表2和6井排采工作制度
阶段划分液面下降速度/
（m/d）
目的
监测观察煤层压裂后的渗透能力试抽＜15观察产水能力
稳定降液面
＜10稳定排采降液面，防止煤粉大量产出
＜8解吸产气预期阶段，注意观察套管压力
液面下降速度
相对稳定
煤层开始有解吸气产出，控制液面下降速
度相对稳定，关上套管阀门，求取真实的
煤层解吸压力
控压排水＜8煤层气开始解吸，气水同时产出，动液面波动较大，套压逐渐上升。预计套压能升到0．6 0．8MPa
控压排水采气＜2控制套压产气，煤层产水变化大，控制套压下降和产气量上升速度，要求套压在不低于0．3MPa条件下产气
1．2套压的控制
和2井是和顺区块第1口煤层气探井，2009年5月6日投入排采，取得了较高的产量（最高350m3/d）。从2010年1月起，和2井周围陆续投入5口排采井，组成和2井组。2010年3月，该井组全部煤层解吸产气，但产气量普遍较低。这是由于套压普遍维持在0．5MPa左右，而较高的套压是排采难以上产的主要原因。
为了减小套压对产量的影响，2010年7月后，套压降为0。从图1采气曲线上可以看出，套压降为0后，各井普遍快速上产，但各井产量达到峰值后，便呈现递减趋势。这与敞开套管后排采，空气直接进入井筒，在没有压力的情况下，煤层发生塑性变形而收缩，不利于煤层气解吸。根据对试验区排采井的统计，井口套压宜控制在0．2 0．5MPa
。
图1和2井组采气量变化曲线
1．3完善排采工作制度
针对和2井组排采见气快、产水量低的实际情况，从2010年8月起，开展降低排采强度试验，将稳定降液面阶段的液面日降幅从8m下调至5m，强调产气前多排水，扩大泄压面积，尽可能延长见气时间，以增加产气量。
根据对和顺区块22口排采井的调整结果，截至2011年4月，工作制度调整后解吸井的排采平均产水量为39．25m3/月，比和2井多产水25．01m3/月，增水效果显著，采气量大幅度提高。
2排采工艺技术的优化
2．1优选煤层气排采设备
在和顺区块勘探初期，由于煤层出水和出煤粉情况不明，和1、和2等4口第一、二批参数井均使用螺杆泵，排采正常，煤层基本不出煤粉。但排采井采用农用电作为电源，经常出现停电现象，而螺杆泵为容积式泵，停电后油管内液柱快速回落入井，井内液面上涨、流压剧增，造成煤层应力变化，影响气井的产量。
基于上述情况，从设计第三批参数井起，排采设备均使用抽油机。相对于螺杆泵而言，抽油机采用单流阀，停电后不会出现井筒水倒流情况，且由于煤层基本不出煤粉，不易卡泵，抽油机可以满足和顺区块正常排采的要求。
2．2研制专用井口
相比油井而言，煤层气井具有压力要求低（小于10MPa）、井下管柱少（井浅，大部分在1000m以内）等特点。煤层气井排采的地面设备为螺杆泵或抽油机，因螺杆泵必须使用250型采油树（成本高、且小四通不用）、抽油机使用150型或更低压力的井口，根据实际情况，把2种不同设备的使用环境进行综合，使一种采油树同时满足2种情况的需要（见图2）。
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1—油井套管；2—旁通法兰；3—套管短节；4—底法兰；5—上法兰；6—钢圈槽；7—接箍；8—井口三通；9—螺栓。
图2煤层气排采井口简易图
研制的专用井口改动如下：①用套管短节焊2个出口，作为井口大四通。②原来150型的底法兰（与套管短节连接）依然保留。与套管短节的连接方式有2种，一种为丝扣连接方式，强度较高，另一种为焊接方式，即在法兰中间焊一油管节箍，强度较低，但成本低。③法兰油管挂（和底法兰一样，也可使用丝扣或焊接方式）和底法兰对接面用平面石棉垫密封。在油管挂的另一面，制作钢圈槽，使之与螺杆泵下部法兰对接，即可满足螺杆泵安装需要。需要强调的是，原来的法兰连接螺杆的长度要增加1/3，以将3个法兰连接在一起。
如果在这种情况下更换螺杆泵为抽油机，不需另换井口，直接使用正反都有钢圈槽的油管挂采油树即可。其优点是：结构简单，设计合理，成本低；维护方便，适用性强，工作可靠。
2．3优化排采管柱筛管深度
煤层气井的管柱底（筛孔）深度，是涉及到检泵周期以及排采是否连续平稳的关键因素。
压裂结束后转排采，由于压裂后地层压力的释放及井筒降压，导致出砂、出煤粉的程度增大，容易造成卡泵，且常在出气前需要检泵清砂，因此管柱底深度不宜过大，应考虑将其布置在煤层以上。至于煤层以上多少，需根据区块解吸压力高低、产水能力、煤层压力等参数进行判定。
和顺区块各井口解吸压力在1 2MPa，供液能力较低，排采强度低，出砂、出煤粉程度相对较弱，筛管深度在煤层深度以下3 5m；延川南区块各井口解吸压力为3 4MPa，供液能力较高，出砂、出煤粉程度相对较强，筛管深度在煤层深度以下10 15m；织金区块各井口解吸压力为2 3MPa，供水能力极低，出砂、出煤粉程度相对较弱，筛管深度在煤层中、下部。
2．4推广捞砂、捞煤粉技术
煤层气井大多数煤层压力小，需要经过水力加砂压裂措施才能排采。压裂后，煤层气井可能出砂，或者随着生产时间的延长，井底出砂增多，甚至出现煤层砂埋、生产管柱砂卡等故障，给生产及现场作业施工带来许多困难。
为解决这一问题，常规方法是采用循环冲砂作业。但由于地层压力小，冲砂液体漏失严重，返出量远少于进入量，不仅严重污染地层，而且增大了排液采气的困难。为了满足煤层气生产的需要，现场全面推广采用油管捞砂技术。
2．5引进电子压力计监测技术
为了及时了解该地区煤层气井的地下状况，通过数据远程传输采集系统，可实时获取井下数据，掌握生产动态，并将采集的数据远程传输。通过网页浏览随时查看数据，及时发布指令，为准确评价和正确决策提供可靠依据，有利于方便快捷地进行工作制度和参数的调整。
3试验效果分析
3．1工业气流取得突破
煤层气井工业气流标准确定为1000m3/d。据此，2010年在山西和顺和6井、延川南延1井和贵州织金织2、织3井分别获得1520，2632，2803，1137m3/d的工业气流，截至2011年4月底，4口井累计产气约82万m3（见表3）。
表3工业气流突破情况统计结果
井号
工业气流
突破日期
最高产气量/
（m3/d）
累计产气量/
m3
生产特征
和62011－03－23152046527上升—稳产延12010－09－072632281186上升—稳产织22010－10－012803344246上升—稳产织32010－11－0411********上升—稳产3．2各试验区块煤层气的解吸和生产特征
通过排采，已取得3个试验区块的煤层气已解吸井的主要生产参数，具有以下特征：①和顺试验区块表现为解吸压力相对较低（0．50 2．42MPa），中—高产的生产特点；②延川南试验区块表现为高解吸压力（1．90 3．95MPa），高效生产特点；③织金试验区块表现为高解吸压力（2．10 3．16MPa），高效生产特点。
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3．3检泵周期稳步延长
通过优化排采设备，及时调整筛管深度，平均检泵周期从2009年的156d延长至2010年的351d，有效地延长了检泵周期。
4结论与建议
1）和顺等3个试验区均为中高煤阶煤层，且都具有煤层变质程度高、渗透率和解吸压力低的特点。采用套管完井技术，压裂后进入排采阶段，需要设计合理的排采制度和工艺流程，才能取得理想的工业气流。
2）“五段制”的排采工作制度，保障了煤层气井获得较为理想的工业气流。煤层气井排采是井底流压不断降低的过程，当井底流压降低至解吸压力附近时，煤层气井出气，为防止排采强度过大对煤层造成伤害，需要及时降低排液速度。
3）影响煤层气井的产量高低一方面取决于煤储层特性，套压宜保持在0．2 0．5MPa；另一方面，在煤层气解吸前，应尽可能排出压裂液，有利于提高煤层气井产量。
4）根据煤层出水量、出煤粉的情况，选择排采设备。针对和顺、织金区块煤层气井产水量低，出煤粉较少的实际情况，大部分排采井选用低成本的抽油机；而延川南区块产水量高、出煤粉较多，大部分排采井选用螺杆泵，以防止煤粉卡泵。
5）不断完善试验区排采工艺配套技术。优化后的排采设备和筛管深度，延长了检泵周期；捞砂、捞煤粉技术的推广应用，有效地保护了煤层，有利于提高煤层气井的产量。
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（责任编辑：陈玉涛
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）（上接第57页）
的距离保持在200 300mm。贯通后立即用锚索梁补强，锚索梁打在相邻支架护帮板的中间，槽钢垂直于工作面，槽钢间距为1．75m，每槽钢梁2根锚索，锚索长度12．3m、直径21．8mm。
6应用效果分析
1）减轻了劳动强度，加快了回撤速度。大采高综采支架在撤架时，由于“金属网+钢丝绳”护顶，顶板碎煤或碎矸不会立即落下并涌入邻近支架，减少了工人清理浮煤或浮矸的工作量，留出时间集中撤架，加快了回撤速度。
2）增大了通风断面。大采高综采支架在撤完架后，由于顶板未立即落下，可在原支架的空间内加打木垛，防止顶板下沉，可以增大通风断面，防止盲巷出现。
3）预防了瓦斯聚积。大采高综采工作面在回撤时，先撤综采支架，后撤两巷的超前维护，由于木垛、金属网的支护，老空区不会全部垮落，形成全风压通风系统，从而预防瓦斯超限。
7结语
“金属网+钢丝绳”护顶技术在黄陵二号煤矿大采高综采工作面末采期间的应用，为大采高综采设备的快速回撤提供了技术支撑和安全保障。根据试采工作面、107工作面的回撤来看，此项技术是可行的，为黄陵二号煤矿综采设备的回撤提供了宝贵经验。
（责任编辑：李琴）
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煤层气排采技术规范
煤层气企业标准 煤层气井排采工程技术规范 (试行) 2008-08-18发布2008-08-18实施
煤层气企业标准 煤层气井排采工程技术规范 1范围 本标准规定了煤层气井排采工程施工过程中各工序的技术标准，包括排采总体方案的制定、泵抽系统、排采设备及地面流程的安装、场地标准、下泵作业、洗井、探冲砂、资料录取、分析化验、总结报告编制等技术要求。 本标准适用于煤层气井的排采作业工程。 2引用标准 下列标准所包含的条文，通过对标准的引用而成为本规范的条文。 中联煤层气有限责任公司煤层气井排采作业管理暂行办法 SY/T 5587.6-93 油水井常规修井作业起下油管作业规程 SY/T 5587.7-93 油水井常规修井作业洗井作业规程 SY/T 5587.16-93 油水井常规修井作业通井、刮削套管作业规程 SY/T 5587.5-93 油水井常规修井作业探砂面、冲砂作业规程 SY/T5523-92 油气田水分析方法 SY/T6258-1996 有杆泵系统设计计算方法
3 排采总体方案的制定 3.1基本数据 3.1.1钻井基本数据 钻井基本数据包括地理位置、构造位置、井别、井型、施工单位、目的层、开钻日期、完钻日期、完井日期、钻井周期、完钻井深、完钻层位、最大井斜、井深、方位、人工井底、补芯高。 3.1.2完成套管程序 完成程序包括套管规范、下深、钢级、壁厚、水泥返高、固井质量、短套管、油补距。 3.1.3煤层深度、厚度及射孔井段 3.1.4解吸/吸附分析成果 包括含气量、含气饱和度、临界压力 3.1.5注入/压降测试及原地应力测试数据 包括渗透率、表皮系数、储层压力、压力梯度、研究半径、煤层温度、闭合压力、闭合压力梯度、破裂压力等。 3.2 排采总体方案 3.2.1排采目的 3.2.2排采目的层及排采方式 3.2.3排采设备及工艺流程设计 3.2.4排采周期 3.3工艺技术要求 3.3.1动力系统 3.3.2抽油机 3.3.3泵挂组合
排水采气工艺技术现状及新进展 防水治水方法综述 当前国内外治水措施归纳起来有三大类: 控气排水、水井排水和堵水。控气排水是经过控制气井产量, 即抬高井底回压来减小水侵压差入而减缓了水侵。其实质是控气控水, 现场有时也称为”控水采气”。排水采气则是利用水井主动采水来消耗水体能量, 经过减小气和水的压差控制水侵, 从而保护气井稳定生产。堵水则是经过注水泥桥寒或高分于堵水剂堵塞水侵通道, 以达到控制水侵的目的。 三种措施虽方式不同, 但基本原理都是尽可能降低或消除水侵压差、释放水体能量域增加水相流动阻力。控气排水主要是以气井为实施对象, 着眼点是气; 水井排水则以水为实施对象, 着眼点是水。堵水以体现气水压差的介质条件为实施对象, 着眼点是渗滤通道。控气排水是一种现场常见的方法。在出水初期水侵原因不明时常常采用股资省．便于操作．但不利于提高气藏采速和开采规模; 水井排水的实施对象巳转至水, 工艺要求相对较高俱有更积极、更主动的意义; 堵水常常受技术条件限制, 当前实际应用很少。不论哪种措施, 其目的都是为了提高采收率, 都应针对不同的水侵机理、方式, 依据经济效盖来选择和确定。 一、现状综述 中国的气藏大多属于封闭性的弹性水驱气藏, 在开发中都不同程度地产地层水。由于地层水的干扰, 使气田在采出程度还不高的情况下就提前进入递减阶段, 甚至造成气井水淹停产, 影响气田最终采收率, 因此如何提高有水气藏的采收率, 是国内外长期以来所致力研究和解决的重要课题之一。中国经过十几年的实践和发展, 以四川气田为代表, 已形成了一定生产能力、比较成熟的下列工艺技术。 当前排水采气工艺技术评价
煤层气井排采操作手册中石油煤层气公司韩城分公司
目录 一、名词解释 二、煤层气排采基本原则 三、韩城煤层气地质特征 四、韩城煤层气排采特点 五、韩城煤层气井排采制度要求 六、煤层气井排采资料录取要求 七、排采巡井工岗位职责 八、排采住井工岗位职责 九、排采工作业流程 十、排采设备检查保养要求 十一、典型案例 基础篇 一：名词解释 1、煤层气：就是指在煤层内产生和赋存的天然气，其主要成分是 甲烷（CH4），约占70%以上，又称煤层甲烷、煤层吸附气或煤层瓦斯，它是煤层气的一种，是一种非常规天然气。煤层气与常规天然气最大不同点就在于煤岩既是它的储集岩又是生气原岩，它是煤层煤化作用的结果。煤的储集性和煤中天然气的储集是整个成煤作用过程的结果。 2、煤储集岩石学方面的参数：主要指煤阶、煤的显微组分、煤的 显微硬度。煤阶通过测定煤中镜质组反射率（R0）来确定。其余则用反光显微镜区分，同时亦可以求得割理宽度和密度。
3、煤阶：表示煤在埋藏历史中，沉积物有机质在成分和结构上经 历了一系列变化，其过程称之为煤的变质作用或煤化作用。可 以用多种物理和化学参数来表征煤的变质程度，常见的煤阶参 数有固定碳含量、镜质组反射率、水分含量。煤阶是影响割理 发育的主要因素。通常，低媒阶的煤割理不甚发育，到烟煤系 列时割理发育。割理面最密集的主要发生在低挥发分烟煤煤阶 附近，高于低挥发分烟煤煤阶，割理或裂缝又不发育，标本上 表现为割理封闭。 4、煤岩工业分析参数：该类参数是指煤的固定碳、挥发分、灰分、 水分，目的是对煤岩性能质量作出评价以及在煤储层评价中校 正含气量。 5、煤显微硬度：显微镜下可识别的煤的显微组分的抗压强度。不 同煤级和不同显微组分的显微硬度不同。在研究中，一般以均 质镜质体的显微硬度为代表。它是用专门的显微硬度仪进行测 定的。随着煤级的增高，煤显微硬度也有变化。 从褐煤到超无烟煤，煤的显微硬度值是增大的；同一煤级中，当镜质组还原性增强时，煤显微硬度略微降低；同一煤样中，煤显微硬度最大值与最小值间亦存在微小差异，反映出非均一性。 6、煤层含气量：是散失气量、解析气量和残余气量之和。散失气 量是指现场取出的含气煤心在装入解析罐之前释放出的气量； 解析气量是指煤心装入解析罐之后解析出的气体总量；残余气 量是指终止解析后仍留在煤中的那部分气量。对煤层气开采有 实际意义的是散失气量和自然解析气量，两项之和占总含气量 百分率越大，对煤层气开采越有利。 7、煤储层压力：是指煤层孔隙内流体所承受的压力，即通常所说 的孔隙流体压力。 8、临界解析压力：临界解析压力是指在煤层降压过程中气体开始 析出时所对应的压力值。可以根据临界解析压力与煤层压力了 解煤层气早期排采动态，临界解析压力越接近地层压力，排水 采气中需要降低的压力越小，越有利于气体降压开采，据此可 为制定煤层气排采方案提供重要依据。 9、地解比：地解比是临界解析压力与原始地层压力的比值。据此 比值可以预测产气高峰期到来的时间及是否可以高产。临界解 析压力越接近原始地层压力，含气饱和度愈高，高产富集条件 愈优越。据已勘探开发的数据，可将地解比划分为高地解比(＞
排水采气工艺技术
故在液体中的气泡总是很快上升至液面，使液体以泡沫的方式被带出，达到排出井内积液的目的。 该工艺适用于弱喷、间喷的产水气井，井底温度≤120℃，抗凝析油的泡排剂要求凝析油量在总液量中的比例不超过30%，其最大排水能力＜100 m3/d，最大井深＜3500m。泡排的投入采出比在1：30以上，经济效益十分显著。 3 柱塞气举排水采气技术 柱塞气举是一种用于气井见水初期的排水采气工艺。它是将柱塞作为气、液之间的机械截面，依靠气井原有的气体压力，以一种循环的方式使柱塞在油管内上、下移动，从而减少液体的回落，消除了气体穿透液体段塞的可能，提高了间歇气举举升效率。柱塞的具体工作过程是：关井后柱塞在自身重力的作用下沉没到安装在生产管柱内的弹簧承接器顶部，关井期间柱塞下方的能量得以恢复，即油气聚集；开井后，在柱塞上下两段压差作用下，柱塞和其上方的液体被一同向上举升，液体举出井口后，柱塞下方的天然气得以释放，完成一个举升过程；柱塞到达井口或延时结束后，井口自动关闭，柱塞重新回落到弹簧承接器顶部，再重复上述步骤。如果井筒内结蜡、结晶盐或垢物，则在柱塞上下往复运行过程中将会得到及时清除。 该工艺设备简单，全套设备中只有一个运动件——柱塞，柱塞作为设备中唯一的易损件，可在井口自动捕捉或极易手工捕捉，容易从一口井起出转向另一口井，不需立井架，检查、维修或更换都很方便。另外，井下所有设备可用钢丝绳起出，不需起油管，作业比较简单，运行费用低。 该工艺适用于弱喷或间喷的小产水量气井，最大排水能力＜50m3/d，气液比＞700～1000m3/ m3，柱塞可下入深度（卡定器位置）＜3000m，一般应用于深度2500m左右，对斜井或弯曲井受限。 柱塞在运行的同时还可消除蜡、水化物及砂等的沉积堵塞问题，而且柱塞每循环举升液量可在很大的范围内进行调整，从而达到了稳定产量和提高举升效率的目的。 4 气举排水采气技术 气举排水采气技术是通过气举阀，从地面将高压天然气注入停喷的井中，利用气体的能量举升井筒中的液体，使井恢复生产能力。气举可分为连续气举和
煤层气井钻井完井技术浅议 蒋作焰 【摘要】：煤层在储层物性、机械力学性质及储集方式等方面具有与常规油气储层不同的特征；这些特征决定了煤层气井钻井、取心、完井及储层保护诸技术的特殊性。据此，我们从钻井完井工程的角度分析了现有技术存在的问题和制约煤层气开发效果的主要因素。研究并形成了一整套煤层气井的取心技术、储层保护技术和完井技术。这套技术应用于中国多个煤层气试验开发区，不仅满足了地质评价的需要，也为实现煤层气工业性开采起到了积极推动作用。 【关键词】：煤层气钻井技术完井技术 【作者】：蒋作焰2006年毕业于长江大学石油工程专业，中原石油勘探局钻井一公司工程师。
前言 煤层气又称煤层甲烷,是一种优质高效清洁能源。凭借良好的安全效益、环保效益和经济效益，煤层气的勘探开发已在国际上引起广泛的关注。我国煤层气资源十分丰富,但是目前我国的天然气勘探开发还处于起步阶段。中原钻井通过多年的攻关研究和试验，形成并掌握了一整套适合煤层气的钻井完井工艺技术，其内容包括：煤层造穴技术、连通技术、煤层井眼轨迹控制技术、水平分支井技术、充气欠平衡钻井技术、煤层绳索取心技术、煤层气完井技术、煤储层保护技术、煤层气井完井技术等。 一、煤层气井钻井完井的特殊性 煤层气钻井完井技术是建立在煤层地质力学性质及开采要求基础之上的。煤层具有不同于其他储层的特殊地质特性表现在以下几个方面： 1、井壁稳定性差，容易发生井下复杂故障。 煤层机械强度低，裂缝和割理发育，均质性差，存在较高剪切应力作用。因而煤层段井壁极不稳定，在钻井完井过程中极易发生井壁坍塌、井漏、卡钻甚至埋掉井眼等井下复杂。 2、煤层易受污染，实施煤层保护措施难度大。 煤层段孔隙压力低且孔隙和割理发育，极易受钻井液、完井液和固井水泥浆中固相颗粒及滤液的污染；但在钻井完井过程中，为安全钻穿煤层，防止井壁坍塌，又要适当提高钻井液完井液的密度，保持一定的压力平衡。这就必然会增加其固相含量和滤失量，加重煤层的污染。因此，存在着防止煤层污染和保证安全钻进的矛盾，从而使实施煤层保护较油气层更为困难。 3、煤层破碎含游离气多，取心困难。
国内外排水采气工艺技术及其发展趋势 一、国内排水采气技术 1、泡沫排水采气工艺 泡沫排水采气工艺是将表面活性剂注入井内，与气水混合产生泡沫，减少气水两相垂直管流动的滑脱损失，增加带水量，起到助排的作用。由于没有人工给垂直管举升补充能量，该工艺用于尚有一定自喷能力的井。 泡沫排水采气机理 a.泡沫效应
在气层水中添加一定量的起泡剂，就能使油管中气水两相管流流动状态发生显著变化。气水两相介质在流动过程中高度泡沫化，密度显著降低，从而减少了管流的压力损失和携带积液所需要的气流速度。 b.分散效应 气水同产井中，存在液滴分散在气流中的现象，这种分散能力取决于气流对液相的搅动、冲击程度。搅动愈激烈，分散程度愈高，液滴愈小，就愈易被气流带至地面。气流对液相的分散作用是一个克服表面张力作功的过程，分散得越小，作的功就越多。起泡剂的分散效应：起泡剂是一种表面活性剂，可以使液相表面张力大幅度下降，达到同一分散程度所作的功将大大减小。 c.减阻效应 减阻的概念起源于“在流体中加少量添加剂，流体可输性增加”。减阻剂是一些不溶的固体纤维、可溶的长链高分子聚合物及缔合胶体。减阻剂能不同程度地降低气水混合物管流流动阻力，提高液相的可输性。 d.洗涤效应 起泡剂通常也是洗涤剂，它对井筒附近地层孔隙和井壁的清洗，包含着酸化、吸附、润湿、乳化、渗透等作用，特别是大量泡沫的生成，有利于不溶性污垢包裹在泡沫中被带出井口，这将解除堵塞，疏通孔道，改善气井的生产能力。 1.1）起泡剂的组成及消泡原理 起泡剂由表面活性剂、稳定剂、防腐剂、缓蚀剂等复配而成。其主要成分是表面活性剂，一般含量为30%～40%。 表面活性剂是一种线性分子，由两种不同基团组成，一种是亲水基团，与水分子的作用力强，另一种是亲油基团，与水分子不易接近。当表面活性剂溶于水中后，根据相似相溶原理，亲水基团倾向于留在水中，而亲油基团倾向于分子在液体表面上整齐地取向排列形成吸附层，此时溶液表面张力大幅降低，当有气体进入表面活性剂溶液时，亲水基团定向排列在液膜内，亲油基团则定向排列在液膜内外两面，靠分子作用力形成稳定的泡沫。 1.2）起泡剂的注入方式 起泡剂一般从油套环空注入，水呈泡沫段塞状态从油管与气一同排出后，在地面进行分离。注起泡剂的方式有便携式投药筒、泡沫排水专用车、井场平衡罐及电动柱塞计量泵等多种，需根据井场条件选择。 1.3）性能要求
煤层气排采技术规范 煤层气企业标准 煤层气井排采工程技术规范 (试行) 2008-08-18发布 2008-08-18实施 煤层气企业标准 煤层气井排采工程技术规范 1 范围 本标准规定了煤层气井排采工程施工过程中各工序的技术标准，包括排采总体方案的制定、泵抽系统、排采设备及地面流程的安装、场地标准、下泵作业、洗井、探冲砂、资料录取、分析化验、总结报告编制等技术要求。本标准适用于煤层气井的排采作业工程。 2 引用标准 下列标准所包含的条文，通过对标准的引用而成为本规范的条文。中联煤层气有限责任公司煤层气井排采作业管理暂行办法 SY/T 5587.6-93 油水井常规修井作业起下油管作业规程 SY/T 5587.7-93 油水井常规修井作业洗井作业规程 SY/T 5587.16-93 油水井常规修井作业通井、刮削套管作业规程 SY/T 5587.5-93 油水井常规修井作业探砂面、冲砂作业规程 SY/T5523-92 油气田水分析方法 SY/T6258-1996 有杆泵系统设计计算方法 3 排采总体方案的制定 3.1基本数据
3.1.1钻井基本数据 钻井基本数据包括地理位置、构造位置、井别、井型、施工单位、目的层、开钻日期、完钻日期、完井日期、钻井周期、完钻井深、完钻层位、最大井斜、井深、方位、人工井底、补芯高。 3.1.2完成套管程序 完成程序包括套管规范、下深、钢级、壁厚、水泥返高、固井质量、短套管、油补距。 3.1.3煤层深度、厚度及射孔井段 3.1.4解吸/吸附分析成果 包括含气量、含气饱和度、临界压力 3.1.5注入/压降测试及原地应力测试数据 包括渗透率、表皮系数、储层压力、压力梯度、研究半径、煤层温度、闭合压力、闭合压力梯度、破裂压力等。 3.2 排采总体方案 3.2.1排采目的 3.2.2排采目的层及排采方式 3.2.3排采设备及工艺流程设计 3.2.4排采周期 3.3工艺技术要求 3.3.1动力系统 1 3.3.2抽油机 3.3.3泵挂组合 3.3.4 地面排采流程 a.采气系统;
泡沫排水采气工艺技术探究 摘要：天然气开采不同于石油开采，经常在井壁和井底出现积液过多的情况，阻碍采气工作，造成气井减产或过早停产。而排液采气技术可以较好地解决这一问题，本文通过对排液采气工艺技术适应的气井条件进行分析，进而对排液采气工艺技术的特点、原理和操作流程等进行了探究。 关键词：地质要素排液采气技术探究 近年来，我国天然气的开采和使用量不断加大，对于采气工艺技术的要求也越来越高。为了提高天然气产量，实现气井的高产稳产，需要对采气工艺技术进行探究和分析。气井开采后在井内容易出现积液现象，影响气井的产量和寿命，而排液采气是解决这一问题的技术保障，所以，需要对出现积液的气井进行排液开采。本文将通过对排液采气工艺技术的分析，对采气工艺技术进行探究。 一、排液采气技术及适应的气田地质特征 我国适合采用排液采气工艺技术的气田，一般都具有封闭性弱和弹性水驱的特征。需要具备封闭性，是因为较强的封闭性和定容性等特征可以使气井排液采气更加利于操作。另外，适合排液采气技术的气田需要具备气井自身产水有限的条件。气井内部的液滴在分布上受到裂缝的影响，一般都是沉积在气井内部裂缝系统的内部封闭区间内。在气井内壁沿着裂缝流动的积液，可以通过气井内部的自然能量和人工升举等技术进行排液，而气井的井底积液，因为气井内部的地层水在井底区域内聚集，非常便于通过人工升举和机抽排水等技术进行排液采气。 我国的天然气资源相对而言采气难度较高，现在已经开发的气田，基本上都是低孔低渗的弱弹性水驱气田，不利于高效采气。特别是气井进入中后期开发阶段，这种类型的气井非常容易受到内部积液的影响而提前停产或大幅度减产，即使是正常类型的气井，进入中后期后也会受到内部积液的影响。为了应对内部积液对气井开采寿命和产量的这种消极影响，需要通过采取技术手段保证气井积液的产生和气体的流出相互协调，这样就可以实现将气井内部井壁或井底的积液排除井口，提高气井的采气量和采收率，并延长气井的开采寿命。从这个意义上说，排液采气技术是挖掘含水气井生产潜力，提高采收率和延长开发时间的的重要技术手段，现在我国已经发展比较成熟的排液排水采气技术包括泡沫排水、机抽排水、优选管柱排水排液、柱塞升举排水和螺杆泵排水等。近年来，随着单项的排液采气技术的成熟和完善，逐步开始探索复合型的排液采气技术，综合利用不同技术的优势，实现最佳的天然气开采目标，其中气举泡沫排水和机抽、喷射复合排水采气工艺技术是较为常用的复合型排液采气技术。综合而言，泡沫排水排液采气工艺技术的应用是比较广泛的。 二、泡沫排水采气工艺技术相关属性分析 泡沫排水采气技术是通过向气井内部注入某种能够遇水起泡的表面活性剂，
中联煤层气有限责任公司煤层气行业标准煤层气井排采工程技术规范 1999-04-01发布 1999-05-01实施中联煤层气有限责任公司发布
中联煤层气有限责任公司煤层气行业标准 煤层气井排采工程技术规范 1范围 本标准规定了煤层气井排采工程施工过程中各工序的技术标准，包括排采总体方案的制定、泵抽系统、排采设备及地面流程的安装、场地标准、下泵作业、洗井、探冲砂、资料录取、分析化验、总结报告编制等技术要求。 本标准适用于煤层气井的排采作业工程。 2引用标准 下列标准所包含的条文，通过对标准的引用而成为本规范的条文。 中联煤层气有限责任公司煤层气井排采作业管理暂行办法 SY/T 5587.6-93 油水井常规修井作业 起下油管作业规程 SY/T 5587.7-93 油水井常规修井作业 洗井作业规程 SY/T 5587.16-93 油水井常规修井作业 通井、刮削套管作业规程 SY/T 5587.5-93 油水井常规修井作业 探砂面、冲砂作业规程 SY/T5523-92 油气田水分析方法 SY/T6258-1996 有杆泵系统设计计算方法 3 排采总体方案的制定 3.1基本数据 3.1.1钻井基本数据 钻井基本数据包括地理位置、构造位置、井别、井型、施工单位、目的层、开钻日期、完钻日期、完井日期、钻井周期、完钻井深、完钻层位、最大井斜、井深、方位、人工井底、补芯高。 3.1.2完成套管程序
完成程序包括套管规范、下深、钢级、壁厚、水泥返高、固井质量、短套管、油补距。 3.1.3煤层深度、厚度及射孔井段 3.1.4解吸/吸附分析成果 包括含气量、含气饱和度、临界压力 3.1.5注入/压降测试及原地应力测试数据 包括渗透率、表皮系数、储层压力、压力梯度、研究半径、煤层温度、闭合压力、闭合压力梯度、破裂压力等。 3.2 排采总体方案 3.2.1排采目的 3.2.2排采目的层及排采方式 3.2.3排采设备及工艺流程设计 3.2.4排采周期 3.3工艺技术要求 3.3.1动力系统 3.3.2抽油机 3.3.3泵挂组合 3.3.4 地面排采流程 a.采气系统； b.排液系统； 3.4排采作业管理 3.4.1设备管理 3.4.2排采场地、人员 3.4.3排采资料录取 3.4.4排采动态跟踪 3.4.5排采汇报制度 3.5安全、环保及质量要求 3.6应提交的资料、报告 3.6.1施工设计书(一式十份) 3.6.2排采资料(一式两份) a.排采日报、班报 b.排采水样半分析原始记录 c.排采水样全分析报告 d.排采气样全分析报告 e.排采水、气产量动态曲线 f.液面资料、示功图资料 g.修井资料 h.阶段性总结报告
煤层气井排采制度探讨总结 1、稳定生产阶段。这一阶段储层特性将决定气、水产量和生产时间。此时环空液面应低于生产层，而且井口压力应接近大气压。随着排采的进行，压力的下降，在近井地带形成一个很小的低含水饱和区，有助于解吸气体流人井筒。此时，生产制度平稳，不要频繁更换油嘴改变生产压差。尽管在开始排采的前几周，产气量较低，达不到设计产量，但从长远的观点看，有助于保证今后生产的正常进行，减少故障发生。（任源峰.煤层气排采中的技术管理[J].油气井测试，2003,12（5）：66-68.） 2、当储层压力接近解吸压力时要特别注意，这时易产生一个突变，一般表现为气产量突然增大，套压增大，有时气会将环空水带出，造成环空液面突然下降。（任源峰.煤层气排采中的技术管理[J].油气井测试，2003,12（5）：66-68.） 3、由于继续排水，液面缓慢下降，同时逐步加大油嘴使套压降低，减小套压利于储层中更多的水进入井筒并疏干井筒附近的水，目的是在环空液面降低到泵的吸人口后，地面压力长期保持在正常工作的范围(O.05～0.1MPa)。（任源峰.煤层气排采中的技术管理[J].油气井测试，2003,12（5）：66-68.） 4、加大油嘴直径，套压下降，产气量上升；反之，减小油嘴直径，套压上升，产气量下降。一般油嘴直径为3～7mm，套压不低于0.05MPa。（任源峰.煤层气排采中的技术管理[J].油气井测试，2003,12（5）：66-68.） 5、对产水量大的井，需长期的排采才能使压力逐步下降，不可能在很短时间内将液面降低到要求的范围。因此，有些供液能力强的井，需要一个很长的排采周期。（任源峰.煤层气排采中的技术管理[J].油气井测试，2003,12（5）：66-68.） 6、检泵时最好不洗井,一旦需要检泵，在砂面不埋煤层的情况下最好不要洗井，如必须洗井，最好用煤层产出的水，这样可防止煤层污染。另外，尽量缩短检泵作业时间，可缩短恢复产气的时间。检泵后，排采降液仍需一个缓慢的过程，切不可降液幅度太大，急于产气。（任源峰.煤层气排采中的技术管理[J].油气井测试，2003,12（5）：66-68.） 7、排采流压的控制依靠控制液面来实现，要及时调整排采工作制度，使环
煤层气企业标准 煤层气井排采工程技术规范 （试行） 2008-08-18 发布2008-08-18 实施
煤层气企业标准 煤层气井排采工程技术规范 1范围 本标准规定了煤层气井排采工程施工过程中各工序的技术标准，包括排采 总体方案的制定、泵抽系统、排采设备及地面流程的安装、场地标准、下泵作 业、洗井、探冲砂、资料录取、分析化验、总结报告编制等技术要求。 本标准适用于煤层气井的排采作业工程。 2引用标准 下列标准所包含的条文，通过对标准的引用而成为本规范的条文。 中联煤层气有限责任公司煤层气井排采作业管理暂行办法 油水井常规修井作业 油水井常规修井作业 油水井常规修井作业 油水井常规修井作业 油气田水分析方法 3排采总体方案的制定 3.1基本数据 3.1.1钻井基本数据 钻井基本数据包括地理位置、构造位置、井别、井型、施工单位、目的层、开钻日期、完 钻日 期、完井日期、钻井周期、完钻井深、完钻层位、最大井斜、井深、方位、人工井底、 补芯咼。 3.1.2完成套管程序 完成程序包括套管规范、下深、钢级、壁厚、水泥返高、固井质量、短套管、油补距。 3.1.3煤层深度、厚度及射孔井段 3.1.4解吸/吸附分析成果 包括含气量、含气饱和度、临界压力 3.1.5注入/压降测试及原地应力测试数据 包括渗透率、表皮系数、储层压力、压力梯度、研究半径、煤层温度、闭合压力、闭合压 力梯度、破裂压力等。 3.2排采总体方案 3.2.1排采目的 3.2.2排采目的层及排采方式 3.2.3 排采设备及工艺流程设计 3.2.4 排采周期 3.3 工艺技术要求 3.3.1 动力系统 SY/T 5587.6-93 SY/T 5587.7-93 SY/T 5587.16-93 SY/T 5587.5-93 SY/T5523-92 起下油管作业规程 洗井作业规程 通井、刮削套管作业规程 探砂面、冲砂作业规程 SY/T6258-1996 有杆泵系统设计计算方法
煤层气资源/储量规范 (DZ/T0216-2002) 目次 前言 69 1 范围 70 2 规范性引用文件 70 3 总则 70 4 定义 70 4.1 煤层气 70 4.2 煤层气资源 70 4.3 煤层气勘查 71 4.4 煤层气开发 71 5 煤层气资源/储量的分类与分级 71 5.1 分类分级原则 71 5.2 分类 72 5.3 分级 72 5.4 煤层气资源/储量分类、分级体系 72 6 煤层气资源/储量计算 72 6.1 储量起算条件和计算单元 72 6.2 储量计算方法 75 7 煤层气资源/储量计算参数的选用和取值 77 7.1 体积法参数确定 77 7.2 数值模拟法和产量递减法参数的确定 79 7.3 储量计算参数取值 79 8 煤层气储量评价 79 8.1 地质综合评价 79
8.2 经济评价 81 8.3 储量报告 81 附录A（规范性附录）煤层气储量计算参数名称、符号、单位及取值有效位数的规定 82 附录B（规范性附录）煤层气探明地质储量计算关于储层的基本井（孔）控要求 84 附录C（资料性附录）煤层气探明储量报告的编写要求 85 C.1 报告正文 85 C.2 报告附图表 85 C.3 报告附件 85 国土资源部2002-12-17发布 2003-03-01实施 -------------------------------------------------------------------------------- -------------------------------------------------------------------------------- 煤层气资源/储量规范 (DZ/T0216-2002) -------------------------------------------------------------------------------- 前言 煤层气是重要的洁净新能源，制定一个适合我国国情并与国际（油气）准则相衔接的煤层气储量计算、评价和管理规范，可以促进煤层气资源的合理利用。由于目前没有通用的储量分类标准和计算方法，为规范我国煤层气资源/储量分类和计算，并促进国际交流，根据GBn/T270-88《天然气储量规范》、GB/T17766-1999《固体矿产资源/储量分类》，并参考了美国石油工程师学会 (SPE)和世界石油大会(WPC)、联合国经济和社会委员会以及美国证券交易管理委员会(SEC)等颁布的有关储量分类标准，制定本标准。 本标准自实施之日起，凡报批的煤层气储量报告，均应符合本标准的规定。 本标准的附录A、附录B是规范性附录。 本标准的附录C是资料性附录。 本标准由中华人民共和国国土资源部提出。 本标准由全国地质矿产标准化技术委员会归口。 本标准起草单位：中联煤层气有限责任公司。
煤层气排采技术规 范
煤层气企业标准 煤层气井排采工程技术规范 (试行) -08-18发布 -08-18实施
煤层气企业标准 煤层气井排采工程技术规范 1范围 本标准规定了煤层气井排采工程施工过程中各工序的技术标准，包括排采总体方案的制定、泵抽系统、排采设备及地面流程的安装、场地标准、下泵作业、洗井、探冲砂、资料录取、分析化验、总结报告编制等技术要求。 本标准适用于煤层气井的排采作业工程。 2引用标准 下列标准所包含的条文，经过对标准的引用而成为本规范的条文。 中联煤层气有限责任公司煤层气井排采作业管理暂行办法 SY/T 5587.6-93 油水井常规修井作业起下油管作业规程 SY/T 5587.7-93 油水井常规修井作业洗井作业规程
SY/T 5587.16-93 油水井常规修井作业通井、刮削套管作业规程SY/T 5587.5-93 油水井常规修井作业探砂面、冲砂作业规程 SY/T5523-92 油气田水分析方法 SY/T6258-1996 有杆泵系统设计计算方法 3 排采总体方案的制定 3.1基本数据 3.1.1钻井基本数据 钻井基本数据包括地理位置、构造位置、井别、井型、施工单位、目的层、开钻日期、完钻日期、完井日期、钻井周期、完钻井深、完钻层位、最大井斜、井深、方位、人工井底、补芯高。 3.1.2完成套管程序 完成程序包括套管规范、下深、钢级、壁厚、水泥返高、固井质量、短套管、油补距。 3.1.3煤层深度、厚度及射孔井段 3.1.4解吸/吸附分析成果 包括含气量、含气饱和度、临界压力 3.1.5注入/压降测试及原地应力测试数据 包括渗透率、表皮系数、储层压力、压力梯度、研究半径、煤层温度、闭合压力、闭合压力梯度、破裂压力等。 3.2 排采总体方案
排水采气工艺技术 由于在气井中常有烃类凝析液或地层水流入井底。当气井产量高、井底气液速度大而井中流体的数量相对较少时，水将完全被气流携带至地面，否则，井筒中将出现积液。积液的存在将增大对气层的回压，并限制其生产能力，有时甚至会将气层完全压死以致关井。排除气井井筒及井底附近地层积液过多或产水，并使气井恢复正常生产的措施，称为排水采气。排水采气工艺可分为:机械法和物理化学法。机械法即优选管柱排水采气工艺、气举排水采气工艺、电潜泵排水采气工艺、机抽等排水采气工艺，物理化学法即泡沫排水采气法及化学堵水等方法。这些工艺的选择取决于气藏的地质特征、产水气井的生产状态和经济投入的考虑。 1 优选管柱排水采气技术 在气水井生产中后期，随着气井产气量和排水量的显著下降，气液两相间的滑脱损失就取代摩阻损失，上升为影响提高气井最终采收率的主要矛盾。这时气井往往因举液速度太低，不能将地层水即使排出地面而水淹。优选管柱排水采气工艺就是在有水气井开采到中后期，重新调整自喷管柱，减少气流的滑脱损失，以充分利用气井自身能量的一种自力式排水采气方法。优选管柱排水采气工艺，其理论成熟，施工容易，管理方便，工作制度可调，免修期长，投资少，除优选与地层流动条件相匹配的油管柱外，无须另外特殊设备和动力装置，是充分利用气井自身能量实现连续排水生产，以延长气井带水自喷期的一项开采工艺技术。 该技术适用于开采中后期具有一定能量的间喷井、弱喷井，能延长气水井的自喷期，适用于井深＜3000m，产水量＜100 m3/d。对采用油管公称直径≤60mm 进行小油管排水采气的工艺井，最大排水量50m3/d，油管强度制约油管下深。工艺实施后需要配合诱喷工艺使施工井恢复生产。 2 泡沫排水采气技术 泡沫排水采气技术是通过地面设备向井内注入泡沫助采剂，降低井内积液的表、界面张力，使其呈低表面张力和高表面粘度的状态，利用井内自生气体或注入外部气源（天然气或液氮）产生泡沫。由于气体与液体的密度相差很大，故在液体中的气泡总是很快上升至液面，使液体以泡沫的方式被带出，达到排出井内积液的目的。
中国煤田地质 COAL GEOLO GY OF CHINA Vol.12No.1Mar.2000 第12卷1期2000年3月 作者简介:曹立刚,男,高级工程师,煤层甲烷气开发中心 主任。 收稿日期:1999—09—13编 辑:葛晓云 煤层气井排采过程中各排采参数间关系的探讨 曹立刚,郭海林,顾谦隆 (东北煤田地质局,沈阳 110011) 摘要:煤层气井必须进行排水降压,才能达到产气的目的。而煤层气井的产气量又受控于储层特性并由排采时的各参数所制约,只有掌握产气量与这些参数的关系才能制定合理的开采工作制度。本文利用铁法D T3井资料研究了在供气条件具备时,排采中产气量、排水量、井口压力和液面深度间的关系,提出了井底压力的作用及估算方法,将有利于煤层气井生产过程的认识和合理开发。关键词:煤层气;排采;参数关系;井底压力中图分类号:P618111 文献标识码:A 文章编号:1004—9177(2000)01—0031-05 排采是煤层气井开发中的一个重要环节,排 采中必须测定各项排采参数,通过对排采参数的分析,建立排采参数间的关系,是极其有意义的一项工作,它将成为掌握排采特征,建立合理的工作制度的基础。铁法煤田大兴区D T3井在完井和压裂以后,连续进行了479天的排采,总计产气量 15019万m 3,排水1128万m 3 ,积累了丰富的基础资料。现将该井排采时各排采参数之间的关系和做法初步总结,供参考。 1排采中应测定的参数 排采工作应测定的参数一般为: 产气量、排水量、井口套压、液面深度、系统压力、气温、水温、气体成份、水成份、固体携出物和携出量、油嘴直径、 抽油机特征数(如冲程、冲次、工作时间和功能图等)等。 其中:系统压力和气温用于标准方气 量的换算;气体成份用以确定气体质量以及判断产气层位;水成份用以确定压裂液排出情况及指示水的来源;根据固体携出物和携出量判断井的工作状况;抽油机特征数用以了解抽油机的工作效率和工作状况等等。因此参数中经常直接影响产气量的 参数为排水量、井口套压和液面深度。 2 参数间的相互关系 211 计算基础数据选择 由于排采时各参数值都是变化的,有的甚至 出现跳跃和突变,计算时采用相对稳定段作为基础,即每个计算时段内的产气量、排水量、 套压和
煤层气井排采工艺及设备选型研究 排采是煤层气井开发的关键技术之一。通过分析煤层气井的排采影响因素和现场排采的试验研究，介绍了如何进行煤层气井的排采，给出了排采原则、各排采阶段过程控制的方法。煤层气排采设备的选型是保障煤层气井连续稳定经济排采的重要因素。通过分析煤层气不同排采设备的工艺原理、技术特点和适应性，给出了煤层气排采设备类型的选择方法。 标签：煤层气；排采；解吸压力；排采设备；选型 在常规油气资源逐渐减小的今天，煤层气作为一种非常规油气资源，作为常规天然气的接替能源之一，已引起了人们的高度重视。与天然气生产不同，煤层气在开始产气之前先要排出煤层中大量的水，这与煤储层的独特性质有关。长期以来煤层气开采所用的排采设备主要是移植常规油气的开采设备，国内尚无适用于煤层气开采的专用排采设备。 1影响煤层气排采的主要因素 煤层气的生产过程是：排水-降压-煤层气解吸-成泡-聚集-运移-采出。从煤层气的生产过程可以看出，煤层气井能否实现长期、长效开采，排采过程的控制是关键的技术环节。影响煤层气井排采的几个因素如下。 1.1 压裂改造后支撑剂返吐影响 由于煤层低渗透的特性，煤层气的开采首先要对煤层进行压裂改造，形成气液通道，压后裂缝的有效支撑对煤层气的产出是至关重要的。同时，也由于煤层一般埋藏较浅，人工裂缝闭合压力低，在排采初期容易出现压裂支撑剂返吐的问题，从而造成后期排采困难，影响煤层气的生产效果。所以，煤层气井在排采过程中要严格控制压裂改造后支撑剂的返吐。 1.2 煤层出煤粉、煤屑的影响 由于煤质较脆、易碎、易垮，煤层气井在排采过程中可能会产生大量的煤粉颗粒，随着水、气一起流动，进入渗流通道，堵塞煤层气产出通道，严重影响煤层气的开采效果，甚至不能生产。煤层气井排采过程中，控制煤粉的产生是十分重要的。 由于上述影响因素，对煤层气井的开采就提出了更高的要求，即对煤层气井排采过程进行有效的控制。 2煤层气井各排采阶段 从煤层气的生产过程可以看出，煤层气井从压裂施工后到见气，要一段很长
基于含水气井排水采气新工艺技术研究 文章对现阶段比较常见的含水气井排水采气新工艺展开了详细地阐述，并且进一步研究了组合形式的排水采气工艺，主要的目的就是为气田含水气井排水采气工作的正常开展提供有价值的理论依据。 标签：含水气井；排水采气；新工艺技术；研究 目前，我国排水采气工艺诸多，而在含水气井方面，传统排水采气工艺的效果并不理想，所以，要想使采气效率得以全面提升，需要采用含水气井采气全新工艺。 1 含水气井排水采气工艺的阐述 1.1 气举排水采气工艺 对气举排水采气工艺的使用，主要是利用气举阀来将高压天然气灌注至气井当中，进而在气体能力的作用下举升气井液体，以保证停喷气井生产力及时恢复。其中，该工艺技术主要包括间歇气举与连续气举。其中，连续气举具体指的就是在地面注入高压气体，进而在井筒内部实现气体和油层产出流体的有效汇合，同时，在膨胀作用的影响下，使井筒内部的混合液密度不断降低，最终排除混合液。这种工艺技术是对膨胀能量的一种利用，能够保证排液量的提升。而气举排水采气这种工艺，排液量大是最明显的特征，而且适应性也十分广泛，并不会受到井深度以及地层水化学成分影响，为此，被普遍运用在弱喷与间歇性自喷含水气井当中。 1.2 优选管柱排水采气工艺 若油管直径越大，那么气井的产量就会越高，但是，如果油管的直径较大就不能保证持续携液，如果油管的直径较小，就会导致天然气流速过快，使举升液效率不断提升。为此，应当更换直径较小的油管，为携液连续性提供保障，而这也被称之为优选管柱排水采气工艺。针对含水气井中后期开采，优选管柱排水采气工艺经常应用，主要是运用数学模型来明确连续携液临界流速与流量，对管柱进行合理地设计，确保排液是连续的。通常，如果气井的排液能力良好，需要使用大管径油管来生产，使产气量得以提升。然而，針对中后期排水能力相对薄弱的气井，需要对油管直径进行减小，进而增强气流带水能力，在短时间内恢复气井生产的能力。 1.3 泡沫排水采气工艺 利用套管或者是油管来注入起泡剂，进而和井底的积液相互混合，能够在气流搅动的作用下形成密度偏低的含水泡沫，对井筒内部的气水流态予以转变，这就是泡沫排水采气工艺。该工艺的应用能够有效地减少举升液柱重力与滑脱的损
国家安全生产监督管理总局令 第46号 《煤层气地面开采安全规程（试行）》已经2011年12月31日国家安全生产监督管理总局局长办公会议审议通过，现予公布，自2012年4月1日起施行。 国家安全生产监督管理总局局长骆琳 二○一二年二月二十二日煤层气地面开采安全规程（试行） （2012年2月22日国家安全监管总局令第46号公布，根据2013年8月29日国家安全监管总局令第63号修正） 第一章总则 第一条为了加强煤层气地面开采的安全管理，预防和减少生产安全事故，保障从业人员生命健康和财产安全，根据《中华人民共和国安全生产法》等法律、行政法规，制定本规程。 第二条在中华人民共和国境内从事煤层气地面开采及有关设计、钻井、固井、测井、压裂、排采、集输、压缩等活动的安全生产，适用本规程。 国家标准、行业标准对煤矿井下瓦斯抽采和低浓度瓦斯输送安全另行规定的，依照其规定。 第三条煤层气地面开采企业以及承包单位（以下统称煤层气企业）应当遵守国家有关安全生产的法律、行政法规、规章、标准和技术规范，依法取得安全生产许可证，接受煤矿安全监察机构的监察。 国家鼓励煤矿企业采用科学方法抽采煤层气。依法设立的煤矿企业地面抽采本企业煤层气应当遵守本规程，但不需要另行取得安全生产许可证。 第四条煤层气企业应当建立安全生产管理机构，配备相应的专职安全生产管理人员；建立健全安全管理制度和操作规程，落实安全生产责任制，配备满足需要的安全设备和装备。
第五条煤层气企业的主要负责人对本单位的安全生产工作全面负责。 煤层气企业的主要负责人和安全生产管理人员应当按照有关规定经专门培 训并考核合格取得安全资格证书。 第六条煤层气企业应当制定安全生产教育和培训计划，对从业人员进行安全生产教育和培训，保证从业人员具备必要的安全生产知识，熟悉有关的安全生产规章制度和安全操作规程，掌握本岗位的安全操作技能。未经安全生产教育和培训合格的从业人员，不得上岗作业。 煤层气企业的特种作业人员，应当按照有关规定经专门的安全作业培训，取得特种作业操作资格证书，方可上岗作业。 第七条煤层气企业应当按照有关规定提取、使用满足安全生产需要的安全生产费用，保障煤层气地面开采的安全。 第八条煤层气企业应当按照有关规定制定生产安全事故应急预案，组织定期演练，并根据安全生产条件的变化及时修订。 发生生产安全事故后，煤层气企业应当立即采取有效措施组织救援，防止事故扩大，避免人员伤亡和减少财产损失，并按照有关规定及时报告安全生产监管监察部门。 第九条煤层气地面开采区域存在煤矿矿井的，煤层气企业应当与煤矿企业进行沟通，统筹考虑煤层气地面开采项目方案和煤矿开采计划，共享有关地质资料和工程资料，确保煤层气地面开采安全和煤矿井下安全。 第二章一般规定 第十条煤层气地面开采项目应当按照有关规定进行安全条件论证和安全预评价。 第十一条新建、改建、扩建煤层气开采项目的安全设施，必须与主体工程同时设计、同时施工、同时投入生产和使用。安全设施投资应当纳入建设项目概算。 第十二条煤层气地面开采项目的总体开发方案和煤层气集输管线、站场、供电等工程设计应当由具有相应资质的单位承担。煤层气井钻井、压裂、排采、修井等施工方案，由煤层气企业负责。
煤层气井采气机理 煤层气井的采气方式由石油天然气井的生产工艺演变而来，但因储层类型不同，煤层气井的采气机理完全不同于石油天然气井，在时间和空间上煤层气井的产气都是一个相当复杂的过程。空间上涉及煤储层、上覆顶板与下伏底板组成的三维地层，时间上涵盖了煤层气井压裂后排水采气的整个过程。因此，煤层气井的采气过程和机理研究必须采用系统的、动态的观点，分析整个系统在不同时问和不同情况的排水过程和甲烷生产过程。 煤层气井的生产是通过抽排煤储层的承压水，降低煤储层压力，促使煤储层中吸附的甲烷解吸的全过程。即通过排水降压，使得吸附态甲烷解吸为大量游离态甲烷并运移至井口。这是目前惟一可以来用的方法，因此，通过抽排地层中的承压水，暂时、相对地降低煤储层压力是煤层气井采气的关键。 1 煤层气井采气过程简析 煤层气井采气前，井中液面高度为地下水头高度，此时井筒与储层之间不存在压力差，地下水系统基本平衡，属于稳定流态；当煤层气井开始排采后，井筒中液面下降，井筒与煤储层之间形成压力差，地下水从压力高的地方流向压力低的地方，地下水就源源不断地流向井筒中，使得煤储层中的压力不断下降，并逐渐向远方扩展，最终在以井筒为中心的煤储层段形成一个地下水头压降漏斗，随着抽水的延续该压降漏斗不断扩大和加深；当煤储层的出水量和煤层气井井口产水量相平衡时，形成稳定的压力降落漏斗，降落漏斗不再继续延伸和扩大，煤储层各点压力也就不能进一步降低，解吸停止，煤层气井采气也就终止。根据所形成的降落漏斗体积，结合朗格缪尔方程，即可求 出该井所能产出的甲烷气总量。 在地层稳定、地质条件简单的地区，煤层气井的采气可以看作是对承压含水层的抽水过程。根据地下水的流态和压力降落漏斗随时间延续的发展趋势，将煤层气生产分为单并排采和井群排采。其中单井采气可以分为形成稳定压降漏斗、压降漏斗不断扩展、压降漏斗先扩展后稳定3种情况，其理论意义最为重要。 2 稳定压力陷落漏斗的形成与扩展