煤层气开采方法与技术简化版演示文稿
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煤层气井排采理论与技术PPT课件
煤层在演化中逐步脱水、升温、增压
煤具有更强的吸附能力 有限的降压和极有限的基质孔隙空间
几乎是恒定的温度
影响因素
煤质、基质孔隙内表面积等
解吸为游离态的煤层气逸散速度等
煤层气产出机理
解吸与吸附的差异：
大量的实验研究表明，煤层气吸附/解吸具有一定的可逆性并且解吸 表现出一定的滞后性，这是一个问题的两个方面，是物理吸附客观本质 的体现。
煤层气产出机理
煤层气赋存状态：
证据有三： (2) 煤层气开发实践进一步证实，煤层气以吸附为主的赋存特点。
几乎所有煤层气井都是在排水降压之后才开始产气的，不具备游离气产 出的特征。
煤层气产出机理
煤层气赋存状态：
证据有三：
(3) 尽管煤层孔隙及裂隙中充满了水，但水溶甲烷量相对实测煤层 气含量值而言是微不足道的。
或接近测吸定附饱误和差状态，很少有吸附过实饱验和状误态差。
解吸是一个相对较快的过程
测试误差
误差
这一事实充分证明煤层气的赋存状态以吸附为主。
产液参数：动液面、CL、PH值、含砂、产水量；
煤层气井排采过程中产层伤害的3 5主要原因与伤害机理：
煤热演化生成的煤层气足以满足煤的吸附
而对常规天然气生产却恰恰相反3 0，井间干扰会导致常规天然气产量大幅度锐减。
煤层气产出机理
解吸动力学特征及解吸类型：
（3）扩散解吸 根据分子扩散理论，只要有浓度差存在，就有分子扩散运动，这是气
体分子热力学性质所决定的。研究表明，甲烷气体分子在煤的孔隙内表面 得以高度富集，这就与孔隙、裂隙内的流体构成了高梯度的浓度差，这种 浓度差迫使甲烷分子扩散，从而造成非常规解吸。基于扩散的普遍存在性， 因此扩散解吸也是煤层气开采过程中煤层气解吸的重要的一种作用类型。 鉴于扩散解吸的实质是由于浓度差造成的扩散而导致的“解吸”，因此这 种扩散的本身是偶于“解吸作用”之中的，是解吸作用与扩散作用的耦合。 从解吸的角度，称之为“扩散解吸”。
煤具有更强的吸附能力 有限的降压和极有限的基质孔隙空间
几乎是恒定的温度
影响因素
煤质、基质孔隙内表面积等
解吸为游离态的煤层气逸散速度等
煤层气产出机理
解吸与吸附的差异：
大量的实验研究表明，煤层气吸附/解吸具有一定的可逆性并且解吸 表现出一定的滞后性，这是一个问题的两个方面，是物理吸附客观本质 的体现。
煤层气产出机理
煤层气赋存状态：
证据有三： (2) 煤层气开发实践进一步证实，煤层气以吸附为主的赋存特点。
几乎所有煤层气井都是在排水降压之后才开始产气的，不具备游离气产 出的特征。
煤层气产出机理
煤层气赋存状态：
证据有三：
(3) 尽管煤层孔隙及裂隙中充满了水，但水溶甲烷量相对实测煤层 气含量值而言是微不足道的。
或接近测吸定附饱误和差状态，很少有吸附过实饱验和状误态差。
解吸是一个相对较快的过程
测试误差
误差
这一事实充分证明煤层气的赋存状态以吸附为主。
产液参数：动液面、CL、PH值、含砂、产水量；
煤层气井排采过程中产层伤害的3 5主要原因与伤害机理：
煤热演化生成的煤层气足以满足煤的吸附
而对常规天然气生产却恰恰相反3 0，井间干扰会导致常规天然气产量大幅度锐减。
煤层气产出机理
解吸动力学特征及解吸类型：
（3）扩散解吸 根据分子扩散理论，只要有浓度差存在，就有分子扩散运动，这是气
体分子热力学性质所决定的。研究表明，甲烷气体分子在煤的孔隙内表面 得以高度富集，这就与孔隙、裂隙内的流体构成了高梯度的浓度差，这种 浓度差迫使甲烷分子扩散，从而造成非常规解吸。基于扩散的普遍存在性， 因此扩散解吸也是煤层气开采过程中煤层气解吸的重要的一种作用类型。 鉴于扩散解吸的实质是由于浓度差造成的扩散而导致的“解吸”，因此这 种扩散的本身是偶于“解吸作用”之中的，是解吸作用与扩散作用的耦合。 从解吸的角度，称之为“扩散解吸”。
煤层气排采技术(共71张PPT)
WeatherFord公司地面驱动螺杆泵示意图
电缆
油管 导流罩
螺杆泵 吸入口
其中柔性轴、减速器保护 器、减速器、电机下保护
器、电机、电机上保护器
出口等部件均在导流罩里 面。
Progressing Cavity Pumps
The Progressing Cavity Pump (PCP) is a positive displacement pump that consists of a single external helical rotor that rotates
排采设备简况
设备类型
梁式泵 （有杆泵）
型号
CYJY31.5
-6.5HB
理论排量
3
m/d
5.963.85963
8
优点
泵的价格 便宜
缺点
维护量大, 防砂、 粉能力差
螺杆泵
GLB30021
维护量小、 15.2-50 防砂、
煤粉能力强
换泵的价 格
较高
电潜泵
QYB101Q YB101-5050--500S
24-65
水动力联系较弱或无联系时，仅排采煤储层中的 水时，压力更容易传递。〔越流补给；无越流补
给〕 5．储层压力梯度
储层压力梯度是煤储层压力与煤层埋深的综合
反映。从某种程度上反映了地层能量的大小。
假设储层压力梯度较大，说明地层原始能量较高，
在同样的排采强度、供液能力情况下，压力更 容易传递，更容易降压。
排水采气要求
径。
煤层富水性直接关系到压力降低的难易程度。富
水性过强，无疑将增加排采的强度，使煤储层压
力很难降低；
假设煤层富水性弱，那么需根据围岩与煤层的连通状
煤层气排采技术讲课文档
3．煤储层渗透性
煤储层的渗透率直接决定了孔—裂隙系统中流
体流动的快慢。当渗透率大时，在同样的排采
时间内，流量大，若补给水的能力相同，则压
力传递快；反之则亦然。
第十四页，共71页。
煤层气垂直井排采过程压力传递的影响因素
4．含水层
若含水层与煤储层水动力联系较强时，储层的供 液能力增强，排采难度增大；若含水层与煤储层
维护量小、 15.2-50 防砂、
煤粉能力强
换泵的价 格
较高
电潜泵
QYB101Q YB101-5050-500S
24-65
维护量小、 防砂、
煤粉能力强
换泵的价 格
较高
第二十五页，共71页。
排水采气方法
梁式泵法
煤 螺杆泵法 有杆泵
层
气 电潜泵法
排
水 气举法
采 水力喷射泵法 气 的 泡沫法 方
法 优选管柱法
产出机理：
第五页，共71页。
பைடு நூலகம் 产出各阶段特征：
第一阶段: 仅有压降传递,无水气流动阶段 压降幅度比较小,还不足以使煤层中的水产生流动,煤 层气无法解吸,处于静水阶段。
第二阶段: 饱和水单相流阶段
随着压降幅度的增大,煤层中的裂隙水开始流动, 极 少量游离气或溶解气在裂隙系统中将处于运移状态, 此阶段以饱和水单相流为表征。
若煤层富水性弱，则需根据围岩与煤层的连通状 况及围岩的含水性而定。煤层含水性影响煤储层
压力传递，但其影响程度需与其他条件综合考虑。
第十三页，共71页。
煤层气垂直井排采过程压力传递的影响因素
2．煤储层边界
煤储层边界是指煤层的不连续界面，可以是断层， 也可以是尖灭带或其他边界。它决定了在煤层气
煤储层的渗透率直接决定了孔—裂隙系统中流
体流动的快慢。当渗透率大时，在同样的排采
时间内，流量大，若补给水的能力相同，则压
力传递快；反之则亦然。
第十四页，共71页。
煤层气垂直井排采过程压力传递的影响因素
4．含水层
若含水层与煤储层水动力联系较强时，储层的供 液能力增强，排采难度增大；若含水层与煤储层
维护量小、 15.2-50 防砂、
煤粉能力强
换泵的价 格
较高
电潜泵
QYB101Q YB101-5050-500S
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维护量小、 防砂、
煤粉能力强
换泵的价 格
较高
第二十五页，共71页。
排水采气方法
梁式泵法
煤 螺杆泵法 有杆泵
层
气 电潜泵法
排
水 气举法
采 水力喷射泵法 气 的 泡沫法 方
法 优选管柱法
产出机理：
第五页，共71页。
பைடு நூலகம் 产出各阶段特征：
第一阶段: 仅有压降传递,无水气流动阶段 压降幅度比较小,还不足以使煤层中的水产生流动,煤 层气无法解吸,处于静水阶段。
第二阶段: 饱和水单相流阶段
随着压降幅度的增大,煤层中的裂隙水开始流动, 极 少量游离气或溶解气在裂隙系统中将处于运移状态, 此阶段以饱和水单相流为表征。
若煤层富水性弱，则需根据围岩与煤层的连通状 况及围岩的含水性而定。煤层含水性影响煤储层
压力传递，但其影响程度需与其他条件综合考虑。
第十三页，共71页。
煤层气垂直井排采过程压力传递的影响因素
2．煤储层边界
煤储层边界是指煤层的不连续界面，可以是断层， 也可以是尖灭带或其他边界。它决定了在煤层气
煤层气排采工艺技术精品PPT课件
2006-1-5 2006-1-15 2006-1-25
2006-2-4 2006-2-14 2006-2-24
2006-3-6 2006-3-16 2006-3-26
2006-4-5 2006-4-15 2006-4-25
2006-5-5 2006-5-15 2006-5-25
2006-6-4 2006-6-14 2006-6-24
演讲人：XXXXXX 时 间：XX年XX月XX日
4煤层气排采新工艺、新技术应用
1）注入气体或泡沫，使气水产出； 2）柱塞举升工艺，依靠气井自身能量将液体排出； 3）超声旋流雾化排液技术，是根据雾化原理结合临界 流速理论，依靠气井自身能量，利用机械、气动、超声 波雾化的多重作用，使液体形成微细雾滴，在井筒内形 成雾状流产出。 这些技术的应用，在气田开发阶段可以大幅度降低生 产成本。
煤层气排采工艺技术
大纲
1 煤层气产出机理 2 煤层气排采工艺技术 3 煤层气排采设备 4 煤层气排采新工艺、新技术应用
1煤层气产出机理
(1) 煤层气的产出流动特点 煤层甲烷附存状态为：游离、吸附、溶解，主要以吸附
状态为主； 煤层甲烷要经历三个流动过程：解吸－扩散－渗流
从煤表面解吸
煤基质和微孔隙中的扩散
正常产气之后，相对渗透率起着非常关键的作用。
1煤层气产出机理
典型的相对渗透率曲线
1 0.9 0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1
0 0
气相相渗曲线 水相相渗曲线
0.2
0.4
0.6
0.8
水相饱和度
1 0.9 0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0 1
PH35-06井排采曲线图
2006-2-4 2006-2-14 2006-2-24
2006-3-6 2006-3-16 2006-3-26
2006-4-5 2006-4-15 2006-4-25
2006-5-5 2006-5-15 2006-5-25
2006-6-4 2006-6-14 2006-6-24
演讲人：XXXXXX 时 间：XX年XX月XX日
4煤层气排采新工艺、新技术应用
1）注入气体或泡沫，使气水产出； 2）柱塞举升工艺，依靠气井自身能量将液体排出； 3）超声旋流雾化排液技术，是根据雾化原理结合临界 流速理论，依靠气井自身能量，利用机械、气动、超声 波雾化的多重作用，使液体形成微细雾滴，在井筒内形 成雾状流产出。 这些技术的应用，在气田开发阶段可以大幅度降低生 产成本。
煤层气排采工艺技术
大纲
1 煤层气产出机理 2 煤层气排采工艺技术 3 煤层气排采设备 4 煤层气排采新工艺、新技术应用
1煤层气产出机理
(1) 煤层气的产出流动特点 煤层甲烷附存状态为：游离、吸附、溶解，主要以吸附
状态为主； 煤层甲烷要经历三个流动过程：解吸－扩散－渗流
从煤表面解吸
煤基质和微孔隙中的扩散
正常产气之后，相对渗透率起着非常关键的作用。
1煤层气产出机理
典型的相对渗透率曲线
1 0.9 0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1
0 0
气相相渗曲线 水相相渗曲线
0.2
0.4
0.6
0.8
水相饱和度
1 0.9 0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0 1
PH35-06井排采曲线图
煤层气开发煤层气开采工程演示文稿
煤层气井不再产气 。
煤层气存在补给边界
第23页，共109页。
第一节 煤层气开采方法与原理
（2）煤储层存在越流补给
煤储层的顶板或底板为弱透水 层，且其相邻的地层为含水层， 此时煤储层存在越流补给。煤储
层中压力的降低使得邻近含水层
中的地下水通过顶板或底板补给
煤储层。压力降落漏斗的扩大使 得补给量不断增加，当补给量与 抽出量相当时，降落漏斗达到稳 定，不再扩展，煤储层甲烷解吸
煤层气储层
气体在微孔隙内的流动为扩散流动，在 裂隙中的流动符合达西流动定律
气体以吸附的形式储存于微孔隙表面
初期产量低，中期产量高，后期递减
通过现场解吸可确定煤层气含量
开采中期和后期，气水比随时间递增
有机储集岩
储集岩与源岩同层
渗透率与应力有很大关系 井间干扰对生产有利
第6页，共109页。
第一节 煤层气开采方法与原理
第9页，共109页。
第一节 煤层气开采方法与原理
• Ш饱和水单相流 压力在煤层和围岩共同传递阶段。排采继续进行，围岩中压力影 响半径增加，煤层中压力梯度逐渐等于甚至大于围岩中的压力梯度，压力将在煤 层和围岩中共同传递，直到煤层中排采影响半径范围内压力达到临界解吸压力以 下时，气体开始解吸，即进入非饱和两相流阶段。
第22页，共109页。
第一节 煤层气开采方法与原理
（1）煤储层存在补给边界
压力降落漏斗随着排采的
继续在上覆地层中不断扩展，
当其遇到张性断层时，若该
断层与地表水或其他地下水
层相沟通，这些水系的水就
会通过断层补给煤储层。当 补给量与抽出量相当时，压
力降落漏斗达到稳定，不再 扩展，煤储层甲烷解吸停止，
第12页，共109页。
煤层气存在补给边界
第23页，共109页。
第一节 煤层气开采方法与原理
（2）煤储层存在越流补给
煤储层的顶板或底板为弱透水 层，且其相邻的地层为含水层， 此时煤储层存在越流补给。煤储
层中压力的降低使得邻近含水层
中的地下水通过顶板或底板补给
煤储层。压力降落漏斗的扩大使 得补给量不断增加，当补给量与 抽出量相当时，降落漏斗达到稳 定，不再扩展，煤储层甲烷解吸
煤层气储层
气体在微孔隙内的流动为扩散流动，在 裂隙中的流动符合达西流动定律
气体以吸附的形式储存于微孔隙表面
初期产量低，中期产量高，后期递减
通过现场解吸可确定煤层气含量
开采中期和后期，气水比随时间递增
有机储集岩
储集岩与源岩同层
渗透率与应力有很大关系 井间干扰对生产有利
第6页，共109页。
第一节 煤层气开采方法与原理
第9页，共109页。
第一节 煤层气开采方法与原理
• Ш饱和水单相流 压力在煤层和围岩共同传递阶段。排采继续进行，围岩中压力影 响半径增加，煤层中压力梯度逐渐等于甚至大于围岩中的压力梯度，压力将在煤 层和围岩中共同传递，直到煤层中排采影响半径范围内压力达到临界解吸压力以 下时，气体开始解吸，即进入非饱和两相流阶段。
第22页，共109页。
第一节 煤层气开采方法与原理
（1）煤储层存在补给边界
压力降落漏斗随着排采的
继续在上覆地层中不断扩展，
当其遇到张性断层时，若该
断层与地表水或其他地下水
层相沟通，这些水系的水就
会通过断层补给煤储层。当 补给量与抽出量相当时，压
力降落漏斗达到稳定，不再 扩展，煤储层甲烷解吸停止，
第12页，共109页。
煤层气开采方法
煤层气开采方法
煤层气开采方法一般可以分为地面开采和井下开采两种方式。
1.地面开采。
地面开采是通过钻井采取煤层气，具体可以分为直接出气和抽采两种
方式。
直接出气：直接从钻孔中引出煤层气，不需要进行泵送。
这种方式适
用于煤层气产量较高的地区。
抽采：通过人工或机械泵将煤层气抽出钻孔，这种方式适用于煤层气
产量较低的地区。
2.井下开采。
井下开采可以分为煤层气压裂和井壁自裂两种方式。
煤层气压裂：通过井下注水和压力的作用，使煤体发生裂隙，从而释
放煤层气。
这种方式适用于煤性好、透气性差的煤层。
井壁自裂：通过在井壁钻孔后注入水泥或其他混凝土材料，从而使煤
体发生裂隙，从而释放煤层气。
这种方式适用于煤性较差、透气性较好的
煤层。
总的来说，煤层气开采方法多样，需要根据具体情况选择合适的方法。
同时，开采前需要进行地质勘探和工程设计，保证安全高效达产。
煤层气开采方法与技术-简化版ppt课件
➢ 煤层气采集气管网的形式
2）多井串接
集气站
简化采气管网建设,增加集 气站辖井数,串接灵活,采气管 线流量较大,流速较高,携液能 力强，相对压降小,适应低压、 低产气田的开发。
六、煤层气资源开采方法与技术
5 煤层气集输与处理 5.1 集输管网
➢ 煤层气采集气管网的形式
3）多井串接与阀组串接相结合
集气站
中国石油企业标准《天然气长输管道气质要求》（Q／SY 30-2002）对固体颗粒的粒径明 确规定应小于5μm，俄罗斯国家标准（ГOCT5542）则规定固体颗粒≤1mg／m3。
六、煤层气资源开采方法与技术
5 煤层气集输与处理 5.5 煤层气处理
➢ 商品天然气质量要求
根据总硫、硫化氢和二氧化碳含量将天然气分为三类。一、二类气体主要用作民 用燃料和工业原料或燃料；三类气体主要作为工业用气。
六、煤层气资源开采方法与技术
5 煤层气集输与处理
5.3 井场工艺 ➢ 井场工艺流程
计量
去集气站
套管：气 油管：水
井场单井集输工艺流程
集水池
六、煤层气资源开采方法与技术
5 煤层气集输与处理
5.3 井场工艺
井口一般不设紧急截断阀和分离器，对于井口产水量大的井场可在井口设置溶解气 回收设施。
多井自动轮换计量
如输送不符合上述质量要求的气体，则必须采取相应的保护措施。
六、煤层气资源开采方法与技术
5 煤层气集输与处理 5.5 煤层气处理
➢ 商品天然气质量要求
水露点
用来防止在输气或配气管道中有液态水析出。
液态水的存在会加速天然气中酸性组分（H2S、CO2）对钢材的腐蚀，还会形 成天然气水合物，堵塞管道和设备。
煤层气开采技术课件
煤层气开采技术在油气区的应用
伴生气回收利用
在油气区，煤层气作为伴生气资源丰富，煤层气开采 技术可用于伴生气回收利用，提高油气采收率。
提高采收率
在油气开采过程中，煤层气开采技术可以与油气开采 技术相结合，提高油气采收率。
降低生产成本
通过煤层气开采技术回收利用伴生气，可以降低油气 生产成本。
煤层气开采技术在非常规油气资源开发中的应用
随着全球能源结构的调整和清洁能源的推广应用，煤层气开采技术将促进能源结构的多 元化发展，为全球能源的可持续发展做出贡献。
THANKS FOR WATCHING
感谢Байду номын сангаас的观看
伴生气回收利用案例
介绍某油气田采用煤层气开采技术进行伴生气回收利用的成功案例， 包括技术方案、实施效果等方面的分析。
页岩气开发案例
介绍某页岩气田采用煤层气开采技术进行页岩气开发成功案例，包 括技术方案、实施效果等方面的分析。
05
煤层气开采技术发展趋 势与展望
煤层气开采技术的发展趋势
煤层气开采技术向高效、低成本发展
压裂工艺
压裂工艺包括水力压裂、酸压 裂等，根据煤层条件和开采需
求选择合适的工艺。
煤层气开采的排采技术
01
02
03
排采技术概述
排采是将开采出的煤层气 通过排水、排渣等方式进 行收集和处理，以便于输 送和利用。
排采设备
排采设备包括排水泵、排 渣泵、分离器等，用于将 煤层气与水、渣等杂质分 离。
排采工艺
04
煤层气开采技术应用与 案例分析
煤层气开采技术在煤矿区的应用
煤矿瓦斯治理
煤层气资源开发
在煤矿区，煤层气资源丰富，煤层气开采技术可用 于开发煤层气资源，提高能源利用效率。
地面抽采煤层气课件
地面抽采煤层气课件
目录
contents
煤层气概述地面抽采煤层气技术地面抽采煤层气工艺流程地面抽采煤层气工程实践未来展望与挑战
01
煤层气概述
煤层气，也称为煤层甲烷，是蕴藏在煤层中的一种非常规天然气，主要由甲烷组成。
定义
煤层气具有清洁、高效、可再生的特点，是一种理想的能源和化工原料。
特性
煤层气是在煤化作用过程中形成的，主要通过吸附和游离状态赋存于煤层中。
成功经验
01
在项目实施过程中，加强地质勘探和煤层气资源评估是关键，能够为井位和钻井参数的确定提供科学依据。同时，采用先进的技术和设备也是成功的关键。
不足之处
02
在项目实施过程中，存在一些技术和管理方面的不足之处，如钻井液质量不稳定、钻头磨损严重等。这些问题影响了钻井质量和安全，需要加强技术和管理方面的改进。
01
02
在我国，地面抽采技术已广泛应用于山西、河南、安徽等地的煤矿，为瓦斯治理和煤层气产业发展提供了有力支持。
地面抽采技术适用于煤层厚度较大、渗透性较好、含气量较高的煤层，尤其适用于煤矿开采过程中的瓦斯治理和利用。
03
地面抽采煤层气工艺流程
根据煤层气地质条件和开采要求，设计合理的井筒结构、井深、井径等参数。
按照开采方式，地面抽采技术可分为常规抽采和强化抽采。
常规抽采是通过建立负压条件，使煤层气自然流向井筒并被抽出。
强化抽采则是通过注入气体或液体，提高煤层气的流动性和产量。
优点
地面抽采技术具有投资少、见效快、安全可靠等优点，能够提高煤层气的产量和采收率，降低环境污染。
缺点
地面抽采技术也存在一些缺点，如对煤层压力和渗透性要求较高，需要合理选择井筒位置和参数，同时也需要解决气水分离和排采等问题。
目录
contents
煤层气概述地面抽采煤层气技术地面抽采煤层气工艺流程地面抽采煤层气工程实践未来展望与挑战
01
煤层气概述
煤层气，也称为煤层甲烷，是蕴藏在煤层中的一种非常规天然气，主要由甲烷组成。
定义
煤层气具有清洁、高效、可再生的特点，是一种理想的能源和化工原料。
特性
煤层气是在煤化作用过程中形成的，主要通过吸附和游离状态赋存于煤层中。
成功经验
01
在项目实施过程中，加强地质勘探和煤层气资源评估是关键，能够为井位和钻井参数的确定提供科学依据。同时，采用先进的技术和设备也是成功的关键。
不足之处
02
在项目实施过程中，存在一些技术和管理方面的不足之处，如钻井液质量不稳定、钻头磨损严重等。这些问题影响了钻井质量和安全，需要加强技术和管理方面的改进。
01
02
在我国，地面抽采技术已广泛应用于山西、河南、安徽等地的煤矿，为瓦斯治理和煤层气产业发展提供了有力支持。
地面抽采技术适用于煤层厚度较大、渗透性较好、含气量较高的煤层，尤其适用于煤矿开采过程中的瓦斯治理和利用。
03
地面抽采煤层气工艺流程
根据煤层气地质条件和开采要求，设计合理的井筒结构、井深、井径等参数。
按照开采方式，地面抽采技术可分为常规抽采和强化抽采。
常规抽采是通过建立负压条件，使煤层气自然流向井筒并被抽出。
强化抽采则是通过注入气体或液体，提高煤层气的流动性和产量。
优点
地面抽采技术具有投资少、见效快、安全可靠等优点，能够提高煤层气的产量和采收率，降低环境污染。
缺点
地面抽采技术也存在一些缺点，如对煤层压力和渗透性要求较高，需要合理选择井筒位置和参数，同时也需要解决气水分离和排采等问题。
煤层气的开发与利用技术
煤层气的开发与利用技术引言煤层气是一种重要的可再生能源，在能源领域中具有广泛的应用前景。
本文将从煤层气的开发与利用技术方面进行探讨，介绍煤层气的形成原理、开发方式以及利用技术。
1. 煤层气的形成原理煤层气是在地下煤矿中形成的一种气体，其形成原理主要包括以下几个方面：1. 热解作用：煤的热解作用会产生大量的煤层气。
2. 煤中固定气体的释放：煤中固定的气体在特定条件下会被释放出来，形成煤层气。
3. 煤的孔隙结构：煤的孔隙结构决定了煤层气的存储和运移特性。
2. 煤层气的开发方式煤层气的开发方式主要有以下几种： 1. 直接排放利用：当煤矿开采时，煤层气会与通风气一同排放到大气中，可以直接利用这些气体供应工业生产或燃料使用。
2. 抽采利用：通过井筒将煤层气抽采到地表，然后通过处理与净化后供应给用户使用。
3. 注采联合利用：将注入的水或其他气体注入煤层，使煤层气释放，然后通过井筒抽采到地表。
这种方式可以提高煤层气的开采效率。
4. 二氧化碳驱替利用：将二氧化碳注入煤层中，使煤层气释放，然后通过井筒抽采到地表。
这种方式可以提高煤层气的产量，并使二氧化碳得到利用。
3. 煤层气的利用技术煤层气的利用技术主要包括以下几个方面： 1. 煤层气的收集与处理：通过井筒将煤层气抽采到地表后，需要进行处理和净化，以提高煤层气的纯净度。
2. 煤层气的储存与运输：煤层气需要进行储存和运输，以保证供应的连续性和稳定性。
3. 煤层气的利用方式：煤层气可以通过直燃、发电、替代传统燃料等方式进行利用。
不同的利用方式需要适用的技术设备和工艺。
4. 煤层气的环保利用：在煤层气的开发和利用过程中，需要关注环境保护问题，采取相应的措施进行环保利用。
4. 煤层气的应用前景煤层气作为一种重要的可再生能源，具有广泛的应用前景。
其应用领域包括但不限于以下几个方面： 1. 工业燃料：煤层气可以作为工业燃料供应给各类制造业和化工行业使用。
2. 居民生活燃料：煤层气可以作为居民用气供应给家庭和社区使用。
煤层气勘探与开发利用技术第三章ppt课件
• 4、测井曲线法
• 应用该法的前提是，同一地区内有钻孔煤 层高分辨率测井曲线和与之匹配的煤层含 气量实测资料，未知区段有同一煤层的高 分辨率测井曲线。见89页。
二、采动影响区煤层动态含气量
• 井巷开拓和煤炭开采，改变了扰动区地应 力场和流体压力场压力场，打破了煤储层 压力平衡系统，煤层气程度不等地发生解 吸渗流，煤层含气量发生动态变化。
• 解析气量是解吸罐中含气煤样在常压和储 层温度下自然脱附出来的煤层气量，终止 于一周内平均解析气量小于10ml/d或一周 内每克样品的平均解析两小于0.05ml/d。
• 残余气量是上一阶段自然解吸后残留在煤 样中的煤层气量。产生残留气的原因较多， 如扩散速率极低，或常压下煤层气已达吸 附/解吸平衡而不再解吸，或有一定量煤层 气被封存于煤中死孔。在USBM法一般不要 求测定残余气量，因为解吸较为充分，残 余气数量少且难以解吸，对煤层气采收率 几乎没有影响。
• 3、地质类比分析法
• 如果预测区及其浅部煤层几乎没有煤质煤岩、 煤层含气性、煤吸附性等实测资料，地质类 比分析法是预测煤层含气量的唯一方法。
• 对于已知煤级、煤质等基础资料但缺乏煤 层实测含气量和等温吸附实验数据的地区， 可在综合分析煤层气地质条件的基础上， 采用煤质—灰分—含气量类比法，选择煤级 煤质条件类似地区含气量梯度、等温吸附 等作为本区煤层含气量的预测依据。
• 该方法假设：岩屑在井筒上升过程中压力线性 下降，直至煤屑到达地面。通过求解扩散方程， 将该过程分解成两个无因次时间的形式：见72 页上。
• 由两个无因次时间比得到校正因子，用校正因 子乘以解析气量即得到总含气量，总含气量减 去解吸气量可计算出逸散气量。
• 当逸散气量中比例小于50%时，史密斯—威廉 斯法是准确的，即校正因子最大值为2。此外 该法是根据钻井煤屑的解吸行为而建立的，也 适用于钻孔煤芯含气量的测定。
• 应用该法的前提是，同一地区内有钻孔煤 层高分辨率测井曲线和与之匹配的煤层含 气量实测资料，未知区段有同一煤层的高 分辨率测井曲线。见89页。
二、采动影响区煤层动态含气量
• 井巷开拓和煤炭开采，改变了扰动区地应 力场和流体压力场压力场，打破了煤储层 压力平衡系统，煤层气程度不等地发生解 吸渗流，煤层含气量发生动态变化。
• 解析气量是解吸罐中含气煤样在常压和储 层温度下自然脱附出来的煤层气量，终止 于一周内平均解析气量小于10ml/d或一周 内每克样品的平均解析两小于0.05ml/d。
• 残余气量是上一阶段自然解吸后残留在煤 样中的煤层气量。产生残留气的原因较多， 如扩散速率极低，或常压下煤层气已达吸 附/解吸平衡而不再解吸，或有一定量煤层 气被封存于煤中死孔。在USBM法一般不要 求测定残余气量，因为解吸较为充分，残 余气数量少且难以解吸，对煤层气采收率 几乎没有影响。
• 3、地质类比分析法
• 如果预测区及其浅部煤层几乎没有煤质煤岩、 煤层含气性、煤吸附性等实测资料，地质类 比分析法是预测煤层含气量的唯一方法。
• 对于已知煤级、煤质等基础资料但缺乏煤 层实测含气量和等温吸附实验数据的地区， 可在综合分析煤层气地质条件的基础上， 采用煤质—灰分—含气量类比法，选择煤级 煤质条件类似地区含气量梯度、等温吸附 等作为本区煤层含气量的预测依据。
• 该方法假设：岩屑在井筒上升过程中压力线性 下降，直至煤屑到达地面。通过求解扩散方程， 将该过程分解成两个无因次时间的形式：见72 页上。
• 由两个无因次时间比得到校正因子，用校正因 子乘以解析气量即得到总含气量，总含气量减 去解吸气量可计算出逸散气量。
• 当逸散气量中比例小于50%时，史密斯—威廉 斯法是准确的，即校正因子最大值为2。此外 该法是根据钻井煤屑的解吸行为而建立的，也 适用于钻孔煤芯含气量的测定。
【煤层气技术】煤层气开采技术3共56页
2.10~3.8MPa – 煤体透气性增大85倍
三、开采层瓦斯抽采
✓松藻矿务局打通二矿
穿层条带预抽
三、开采层瓦斯抽采
✓ 松藻矿务局打通二矿
穿层条带预抽 效果 – 预抽期6~8个月 – 预抽率34.08~38.86% – 基本消除突出危险 – 平均月进度82.4m，实现了安全快速掘进
三、开采层瓦斯抽采
✓ 平行钻孔(焦作焦西矿) 布孔
– 工作面上下布孔，孔长40~70m – 孔径φ75，孔间距3~6m – 封孔深度4~7m
三、开采层瓦斯抽采
顺层长钻孔预抽 ✓平行钻孔(焦作焦西矿) 效果 – 孔口负压13~47KPa，抽采浓度
20%~65% – 预抽时间18个月，工作面预抽率达
39.1% – 回采期间未发生突出
采工作面的风排瓦斯量
三、开采层瓦斯抽采
顺层长钻孔预抽 ✓平行斜交钻孔(淮北芦岭矿) 布孔 – 上下布孔，40~60m – 均匀布孔，孔间距4m左右 – 钻孔与采面夹角20° – 钻孔层位，1~2分层以内 – 聚氨酯封孔，深度6m以上
三、开采层瓦斯抽采
顺层长钻孔预抽 ✓ 平行斜交钻孔(淮北芦岭矿) 效果 – 预抽时间，机巷孔61天，风巷孔105天 – 一分层工作面平均瓦斯涌出量由6.49m3/min，
三、开采层瓦斯抽采
顺层长钻孔预抽 ✓ 交叉钻孔(焦作九里山矿) 布孔 – 177个孔 – 平均长64m – 斜向孔与平行孔夹角15°~20° – 三个交叉点
三、开采层瓦斯抽采
顺层长钻孔预抽 ✓ 交叉钻孔(焦作九里山矿) 效果 – 孔口负压为22~44KPa，抽采浓度
20%~89% – 单孔瓦斯抽采量为平行孔的1.85~2.53倍 – 提高抽采量46%~102% 机理 – 钻孔交叉点裂隙范围增大，透气性提高 – 避免塌孔、堵孔的影响 – 边采边抽，较早起作用，效果好
三、开采层瓦斯抽采
✓松藻矿务局打通二矿
穿层条带预抽
三、开采层瓦斯抽采
✓ 松藻矿务局打通二矿
穿层条带预抽 效果 – 预抽期6~8个月 – 预抽率34.08~38.86% – 基本消除突出危险 – 平均月进度82.4m，实现了安全快速掘进
三、开采层瓦斯抽采
✓ 平行钻孔(焦作焦西矿) 布孔
– 工作面上下布孔，孔长40~70m – 孔径φ75，孔间距3~6m – 封孔深度4~7m
三、开采层瓦斯抽采
顺层长钻孔预抽 ✓平行钻孔(焦作焦西矿) 效果 – 孔口负压13~47KPa，抽采浓度
20%~65% – 预抽时间18个月，工作面预抽率达
39.1% – 回采期间未发生突出
采工作面的风排瓦斯量
三、开采层瓦斯抽采
顺层长钻孔预抽 ✓平行斜交钻孔(淮北芦岭矿) 布孔 – 上下布孔，40~60m – 均匀布孔，孔间距4m左右 – 钻孔与采面夹角20° – 钻孔层位，1~2分层以内 – 聚氨酯封孔，深度6m以上
三、开采层瓦斯抽采
顺层长钻孔预抽 ✓ 平行斜交钻孔(淮北芦岭矿) 效果 – 预抽时间，机巷孔61天，风巷孔105天 – 一分层工作面平均瓦斯涌出量由6.49m3/min，
三、开采层瓦斯抽采
顺层长钻孔预抽 ✓ 交叉钻孔(焦作九里山矿) 布孔 – 177个孔 – 平均长64m – 斜向孔与平行孔夹角15°~20° – 三个交叉点
三、开采层瓦斯抽采
顺层长钻孔预抽 ✓ 交叉钻孔(焦作九里山矿) 效果 – 孔口负压为22~44KPa，抽采浓度
20%~89% – 单孔瓦斯抽采量为平行孔的1.85~2.53倍 – 提高抽采量46%~102% 机理 – 钻孔交叉点裂隙范围增大，透气性提高 – 避免塌孔、堵孔的影响 – 边采边抽，较早起作用，效果好
煤层气开发——第6章 煤层气开采工程
第一节 煤层气开采方法与原理
煤层气生产井的气、水产量变化曲线
第一节 煤层气开采方法与原理
（4）煤层气开发的认识
• 煤层气排水阶段水量的大小主要取决于煤层的地解比（地层压力与临界解吸 压力之比）和地层的渗透率，地解比较大，所需的压降就较大，所要排的水 量较多，地解比较小时，地层压力与临界解吸压力值接近，水量较少。
第一节 煤层气开采方法与原理
一、煤层气排水降压方法
➢ 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。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。
第一节 煤层气开采方法与原理
压力而小于原始地层压力时，只有水的单向流动。
第一节 煤层气开采方法与原理
泄流半径继续增大，解吸漏 斗继续增大，原解吸漏斗范 围内早已解吸的煤层气开始 渗流，形成气和水的两相渗 流流动。
第一节 煤层气开采方法与原理
最后形成的解吸漏斗 开始解吸，出现水的 非饱和流动，泄流半 径以外的水不流动。
第一节 煤层气开采方法与原理
第一节 煤层气开采方法与原理
②排采过程煤层有越流补给
排采过程煤层有越流补给时，煤层气垂直井排采阶段可划分为5个阶段： • І饱和水单相流，压力仅在煤层中传递阶段。排采初期，煤层中的压力梯度大
于围岩中的压力梯度，压力将在煤层中首先传递，煤层中裂隙中的水将逐渐 被排出，随着压降漏斗的扩展延伸，煤层中的压力梯度逐渐减小，因围岩储 层渗透率相对较大，直到围岩压力梯度大于煤层压力梯度时，将进入第二阶 段。 • Ⅱ饱和水单相流，压力仅在围岩中传递阶段。随着排采的进行，围岩中压力 梯度逐渐大于煤层中的压力梯度，压力传递轨迹从煤层过渡到围岩中，压力 将仅在围岩中传递，开始排采围岩中的水，此时，煤层中压力几乎不再发生 变化。随着围岩中影响半径的增加，煤层中的压力梯度小于围岩中的压力梯 度，在煤层中形成很小的压降漏斗后，压力将仅在围岩中进行传递，进入第 二阶段。直到煤层中的压力梯度大于围岩中的压力梯度为止。
煤层气勘探与开发利用技术第五章ppt课件
• 煤层气数值模拟技术的主要用途包括:150页
• 二、数值模拟步骤与方法 • 1、参数准备 • 2、建立地质模型 • 3、产能预测 • 三、煤层气井产能影响因素 • 1、煤层气含气性对产能的影响 • 2、煤层物性对产能的影响 • 3、流体动力条件对差能的影响
• 任一距离处任一时刻储层压力的传播与分 布见146页。
• 二、煤储层渗透率排采诱导变化效应
• 1、有效应力负效应
• 见147页
• 2、煤基质收缩正效应
• 煤体在吸附时可引起自身膨胀，在解吸气 体时则导致自身收缩。称为煤基块弹性自 调节作用。煤层气开发过程中，煤层气发 生解吸，煤基质收缩，收缩量通过吸附膨 胀实验计算。公式见147—148.
• 2、非稳态法
• 非稳态法过程中从未达到气—水饱和度平 衡，原因是先将煤样用水饱和，然后采用 气体对水进行置换。根据压差和流量数据， 采用数学模型求得煤样的相对渗透率，该 模型是样品出口端水饱和度的函数。
• P.Puri et al提出，使用X射线扫描技术来测 定束缚水的饱和度，主要步骤见142页。
• 相对渗透率是有效渗透率与绝对渗透率的 比值。煤储层相对渗透率采用单相有效渗 透率同气相（甲烷或氮气）克氏或绝对渗 透率之比值。公式见141页。
• 二、测试方法
• 目前，相对渗透率还无可靠的理论计算方 法，主要依靠实验室测定。
• 1、稳态法
• 采用稳态法测定煤的相对渗透率时，一般 采用恒速法，即气和水按一定流量同事流 过样品，知道样品两端的压差达到平衡(稳 定值)。此时，采用X射线扫描法测定样品的 含水饱和度，根据稳定压力和注入流量， 按照达西凌律分别求出气和水的有效渗透 率，进而得到相对渗透率。
第五章 煤层气的产出过程
• 问题： • 1、 • 2、
• 二、数值模拟步骤与方法 • 1、参数准备 • 2、建立地质模型 • 3、产能预测 • 三、煤层气井产能影响因素 • 1、煤层气含气性对产能的影响 • 2、煤层物性对产能的影响 • 3、流体动力条件对差能的影响
• 任一距离处任一时刻储层压力的传播与分 布见146页。
• 二、煤储层渗透率排采诱导变化效应
• 1、有效应力负效应
• 见147页
• 2、煤基质收缩正效应
• 煤体在吸附时可引起自身膨胀，在解吸气 体时则导致自身收缩。称为煤基块弹性自 调节作用。煤层气开发过程中，煤层气发 生解吸，煤基质收缩，收缩量通过吸附膨 胀实验计算。公式见147—148.
• 2、非稳态法
• 非稳态法过程中从未达到气—水饱和度平 衡，原因是先将煤样用水饱和，然后采用 气体对水进行置换。根据压差和流量数据， 采用数学模型求得煤样的相对渗透率，该 模型是样品出口端水饱和度的函数。
• P.Puri et al提出，使用X射线扫描技术来测 定束缚水的饱和度，主要步骤见142页。
• 相对渗透率是有效渗透率与绝对渗透率的 比值。煤储层相对渗透率采用单相有效渗 透率同气相（甲烷或氮气）克氏或绝对渗 透率之比值。公式见141页。
• 二、测试方法
• 目前，相对渗透率还无可靠的理论计算方 法，主要依靠实验室测定。
• 1、稳态法
• 采用稳态法测定煤的相对渗透率时，一般 采用恒速法，即气和水按一定流量同事流 过样品，知道样品两端的压差达到平衡(稳 定值)。此时，采用X射线扫描法测定样品的 含水饱和度，根据稳定压力和注入流量， 按照达西凌律分别求出气和水的有效渗透 率，进而得到相对渗透率。
第五章 煤层气的产出过程
• 问题： • 1、 • 2、
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六、煤层气资源开采方法与技术
5 煤层气集输与处理 5.1 集输管网
➢ 集气管网的形式 3）放射枝状组合式采集管网
适用范围：适用于各类气田,其适用性较广。
六、煤层气资源开采方法与技术
5 煤层气集输与处理 5.1 集输管网
➢ 集气管网的形式 4）井间串接工艺管网 适用范围：适于井数多、分布密集，低产、低压、低渗气田。
5.1 集输工艺流程 5.2 集输管网 5.3 井场工艺 5.4 集气增压站工艺 5.5 煤层气处理
六、煤层气资源开采方法与技术
5 煤层气集输与处理
5.3 井场工艺
井口螺杆泵 分离器
水管线 气管线
水表
太阳能发电装置
安全阀
六、煤层气资源开采方法与技术
五、 煤层气资源与评价
六 、煤层气资源开采方法与技术
1 煤层气开采原理与特征 2 煤层气钻井与完井 3 煤储层改造（压裂） 4 煤层气排采 5 煤层气地面集输与处理
5.1 集输工艺流程 5.2 集输管网 5.3 井场工艺 5.4 集气增压站工艺 5.5 煤层气处理
六、煤层气资源开采方法与技术
5 煤层气集输与处理
课程提纲
一、 课程简介与煤层气概念 二、 国内外煤层气勘探开发现状 三、 煤储层物性特征
四、 煤层气富集与成藏
五、 煤层气资源与评价
六 、煤层气资源开采方法与技术
1 煤层气开采原理与特征 2 煤层气钻井与完井 3 煤储层改造（压裂） 4 煤层气排采 5 煤层气地面集输与处理
5.1 集输工艺流程 5.2 集输管网 5.3 井场工艺 5.4 集气增压站工艺 5.5 煤层气处理
煤层气开采方法与技术简化版 演示文稿
优选煤层气开采方法与技术简 化版
课程提纲
一、 课程简介与煤层气概念 二、 国内外煤层气勘探开发现状 三、 煤储层物性特征 四、 煤层气富集与成藏 五、 煤层气资源与评价 六 、煤层气资源开采方法与技术
课程提纲
一、 课程简介与煤层气概念 二、 国内外煤层气勘探开发现状 三、 煤储层物性特征 四、 煤层气富集与成藏 五、 煤层气资源与评价
阀组与单井相结合的方式 是把相邻的井或井场串接后集 中输送至附近的阀组，再统一 输送至集气站，阀组的功能主 要具有集气、截断的功能。
课程提纲
一、 课程简介与煤层气概念 二、 国内外煤层气勘探开发现状 三、 煤储层物性特征
四、 煤层气富集与成藏
五、 煤层气资源与评价
六 、煤层气资源开采方法与技术
1 煤层气开采原理与特征 2 煤层气钻井与完井 3 煤储层改造（压裂） 4 煤层气排采 5 煤层气地面集输与处理
4.1 煤层气排采与阶段划分
六、煤层气资源开采方法与技术
4 煤层气排采
4.1 煤层气排采与阶段划分
六、煤层气资源开采方法与技术
4 煤层气排采
4.2 煤层气排采原则
六、煤层气资源开采方法与技术
4 煤层气排采
4.2 煤层气排采原则
六、煤层气资源开采方法与技术
4 煤层气排采
4.2 煤层气排采原则
六、煤层气资源开采方法与技术
六 、煤层气资源开采方法与技术
1 煤层气开采原理与特征 2 煤层气钻井与完井 3 煤储层改造（压裂） 4 煤层气排采
4.1 排采机理 4.2 排采管理 4.3 存在问题与发展方向
5 煤层气地面集输与处理
六、煤层气资源开采方法与技术
4 煤层气排采 4.1 排采机理
4.1.1 排采过程中渗透率变化
课程提纲
六、煤层气资源开采方法与技术
5 煤层气集输与处理 5.1 集输管网
➢ 煤层气采集气管网的形式 1）阀组集气
集气站
阀组即是对煤层气田单井或多井生产煤层气进行汇集的单元。早期 应用于单井井场，这种管网形式特点是辖井数多, 简化了采气管网的建 设,可分区管理。
六、煤层气资源开采方法与技术
5 煤层气集输与处理 5.1 集输管网
六、煤层气资源开采方法与技术
5 煤层气集输与处理
5.2 集输管网 ➢ 集气管网的形式
1）放射式采集气管网 适用范围：气田面积较小、气井相对集中，也可作为多井采集气流程 中的一个基本组成单元。
六、煤层气资源开采方法与技术
5 煤层气集输与处理 5.1 集输管网
➢ 集气管网的形式 2）枝状式采集气管网 适用范围：当气井在狭长的带状区域内分布且井间距较大，管道长度短、投 资低且管网便于扩展。
4 煤层气排采 4.3 煤层气排采控制理论
（1）液面控制
（2）套管压力控制
六、煤层气资源开采方法与技术
4 煤层气排采 4.3 煤层气排采控制理论
（2） 排采过程中煤粉的监控
（3）排采过程中井底流压的监控
课程提纲
一、 课程简介与煤层气概念 二、 国内外煤层气勘探开发现状 三、 煤储层物性特征
四、 煤层气富集与成藏
5 煤层气地面集输与处理
六、煤层气资源开采方法与技术
4 煤层气排采
4.1 煤层气排采与阶段划分-视频
抽油杆
出水管线 出气管线
音标 100m 动液面
表层套管 Φ244.5mm 煤层套管 Φ139.7mm 水泥返高
油管 Φ73mm
尾管 沉砂管
煤层 泵 金属绕丝筛管 丝堵
六、煤层气资源开采方法与技术
4 煤层气排采
➢ 煤层气采集气管网的形式
2）多井串接
集气站
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
简化采气管网建设,增加集 气站辖井数,串接灵活,采气管 线流量较大,流速较高,携液能 力强，相对压降小,适应低压、 低产气田的开发。
六、煤层气资源开采方法与技术
5 煤层气集输与处理 5.1 集输管网
➢ 煤层气采集气管网的形式
3）多井串接与阀组串接相结合
集气站
5.1 集输总工艺流程 结合煤层气开发的井间距小、井口压力低、井数多等特点，通常采用
“低压集气、多井串接、两级增压、集中脱水”的集输工艺。
采气干线
集气干线
外输管道
4MPa
10MPa
井场 （多井场串接） 0.1 ～ 0.2MPa左右
集气站 （分离增压） 进站：0.05MPag 出站：3.6MPa左右
中央处理厂 （增压脱水） 进厂：2MPa 出厂：9.5MPa左右
一、 课程简介与煤层气概念 二、 国内外煤层气勘探开发现状 三、 煤储层物性特征 四、 煤层气富集与成藏 五、 煤层气资源与评价 六 、煤层气资源开采方法与技术
1 煤层气开采原理与特征 2 煤层气钻井与完井 3 煤储层改造（压裂） 4 煤层气排采
4.1 煤层气排采与阶段划分 4.2 排采管理 4.3 存在问题与发展方向