煤层气井增产技术

收稿日期：2005-03-15作者简介：张亚蒲（1982-），女，中国科学院硕士研究生，主要从事煤层气的开发研究。

文章编号：1006-6535（2006）01-0095-04煤层气增产技术张亚蒲，杨正明，鲜保安（中国科学院渗流力学研究所，河北廊坊065007）摘要：介绍了国内外煤层气开采现状、增产措施以及我国煤层气储层的特点，指出我国煤层气资源虽然十分丰富，但其勘探与开发水平还不高；我国煤层气储层的特点，决定了我国开采煤层气的难度较大。

此外还分析了目前国内外煤层气增产的3项主要技术：水力压裂改造技术、煤中多元气体驱替技术和定向羽状水平钻井技术。

关键词：煤层气；开发趋势；增产措施；研究中图分类号：TE132.2文献标识码：A前言煤层气，也称煤层瓦斯，是自生自储在煤层中的一种非常规的天然气，以吸附和游离状态储存于煤层当中的。

研究表明［1］，煤层裂缝中的游离气不足总量的10%，煤层气主要吸附于煤层微孔隙的内表面。

因此，要开采煤层气就必须使其从煤层中解吸出来。

而只有当地层压力低于煤层的临界解吸压力时，煤层气才会得到释放。

目前开采煤层气一般采用抽排煤层中承压水的方法，降低煤层压力，使煤层中吸附的甲烷释放出来。

煤层气藏与常规油气藏的储层特点有较大区别。

煤层气藏具有以下特点：煤层的弹性模量比一般的砂岩或石灰岩储层低，一般小于一个数量级，而压缩系数高；气水共存；气藏压力低；气层易损害；天然裂缝发育。

1国内外煤层气开采现状1.1国外煤层气开采现状［2］20世纪60年代，美国通过地面钻孔的方式，第一次将煤层气作为资源开采。

最近十几年来，美国天然气研究协会（GRI ）和美国ICF 资源开发公司等单位根据煤层地质特点，改进了现代油气田钻井和压裂技术来开发煤层气，并开发了相应的计算机模拟软件，使煤层气开发技术逐渐完善，并迅速推广。

目前，美国已经有6个盆地开始大规模开采煤层气，分别位于亚拉巴马州的黑勇士盆地、科罗拉多州和新墨西哥州之间的圣胡安盆地、尤因塔、粉河、拉顿和阿巴拉契亚盆地。

煤层气增产技术现状及发展趋势【摘要】我国煤层普遍存在低压、低渗、低吸附气饱和度的特性,煤层气单井产量低、经济效益比较差, 为获得经济产量就必须对煤层实施增产措施。

常用的增产措施主要有水力压裂、注气增产、羽状水平井技术。

本文主要调研煤层气增产技术的机理及研究现状，并分析其存在的问题，展望发展趋势。

【关键词】煤层气；增产；水力压裂；注气；羽状水平井煤层气主要以吸附状态在承压水作用下储集于煤层中,只有通过大量排出煤层水,将煤层压力大面积整体降至临界解吸压力以下,气体分子才能从煤基质表面大量解吸出来,进入割理、裂隙,最后进入井筒形成气流产出[1]。

我国煤层普遍存在低压、低渗、低吸附气饱和度的特性,煤层气单井产量低、经济效益比较差, 为获得经济产量就必须对煤层实施增产措施。

1.增产技术现状1.1压裂目前煤层气的压裂开采的关键在于压裂液的选择。

目前常用的压裂液有3种：①水基压裂液，水基压裂液主要是线型胶和交联胶。

优点：携砂能力强、滤失低、相对造缝长等优点，能相对大幅度提高产气量，缩短排水期，提前高产峰期。

缺点：在煤层中返排难、对煤层污染严重。

②清洁压裂液：采用阳离子季馁盐与水杨酸钠复配制备粘弹性体系。

优点：不产生滤饼，破胶后没有固相残渣。

缺点：吸附伤害及地层粘土的膨胀伤害煤层。

③活性水压裂液：主要成分是清水。

优点：对煤层污染相对较轻，返排时间不受限制，甚至可以在排水采气时随地层水一同采出。

缺点：携砂能力相对较差，滤失大[2]。

活性水，清洁压裂液,线性胶对煤层的伤害程度比例大致为1∶3∶6。

所以水力压裂（活性水）是煤层气增产的首选方法。

美国90%以上的煤层气井是由水力压裂改造的，我国产气量在1000m3/d以上的煤层气井几乎都是通过水力压裂改造而获得的。

1.2注气目前常用注入气体有CO2、N2以及两者的混合气体（烟道气）。

CO2驱替机理：研究表明，煤对CO2、CH4和N2的吸附能力大小为CO2>CH4>N2，大致比例关系为4:2:1，具体大小与煤阶等因素有关。

290CPCI 中国石油和化工石油工程技术煤层气水平井注氮增产改造技术王　靖　张　嫔（中石油煤层气有限责任公司韩城分公司　陕西韩城　715400）摘 要：对某煤矿低孔、低压、低含水饱和度、高变质程度的煤储层特点和筛管完井煤层气解吸困难情况，为了实现瓦斯治理与煤层气共同开发的需要，探索出一套煤层气水平井筛管完井下的注氮增产改造技术。

利用顶替排液、氮气驱替、憋井放喷3种氮气改造模式的不同特点，实施多次“注氮－憋压－放喷”作业，通过注氮改造可以清除近井污染，沟通煤层割理裂隙，改善井筒远处煤层渗透率，建立单相气体渗流通道，实现煤层气高效开发的目的。

关键词：煤层气　水平井　注氮增产　改造技术引言我国煤层气储存条件具有“三低一高”的特点。

针对“三低一高”的煤储层特点，必须经过煤储层改造才能获得有工业价值的产量。

近年来，国内外学者对煤对氮气的吸附理论、注入氮气驱替煤层气的作用机理、煤层气井氮气焖压、煤层气水力压裂氮气泡沫伴注等利用氮气进行煤储层改造的方法进行了研究，研究表明向煤层气井内注入氮气对提高煤层气采收率技术上是可行的。

鉴于此，某煤矿瓦斯治理与煤层气开发合作项目组在总结国内外研究资料的基础上，研究注入氮气进行顶替排液、氮气驱替、憋井放喷3种氮气改造模式作用机理，以期得到一套适合于七元煤矿区煤层气水平井筛管完井下的注氮增产改造技术。

1 煤层气水平井特点煤矿区煤层气的开发利用是保障煤炭这一主体能源安全生产和国家能源安全的重要措施，按照“先采气，后采煤”的原则，通过先采气进行瓦斯治理，降低采煤风险。

煤层气水平井特点主要包含以下几点：第一，井身的结构比较简单，施工难度比较小。

水平井的主井通常情况下都是没有分支的，水平井钻具是沿着目标煤层朝着垂直井的方位前进，一般平面摆动相对较小。

钻进时采用能控制导向的组合钻具沿着煤层下倾的方向近水平的钻进，技术要领是整套系列的钻具在井内弯曲的角度与幅度变化比较小，井眼的轨迹比较容易控制，钻井的效率和成井率比较高，综合成本整体上不是很高。

探讨煤层气低产井低产原因及增产改造技术朱家伟1，2胡海洋2易旺2(1.贵州省煤田地质局一四二队; 2.贵州省煤层气页岩气工程技术研究中心 贵州贵阳 550081)摘要：我国许多地区煤层气开采都形成了一定规模，从实际开发情况来看，部分区域煤气层开发井受各项因素影响产量较低，这会影响煤层气开发。

对于这一现象，要查明原因，采取合理措施处理，提高产量，为煤层气低产井后期改造提供支持。

基于此，该文对煤层气低产井低产原因及增产改造技术进行了探讨，提高单井产量与经济效益意义重大，必须加强对相关内容的分析。

关键词:煤层气 钻井储层 低产井 增产改造中图分类号: TD84文献标识码：A 文章编号：1672-3791(2023)17-0183-04Discussion on the Causes of Low Production and theStimulation and Transformation Technology of theLow-production Wells of Coalbed MethaneZHU Jiawei1,2HU Haiyang2YI Wang2(1.Team 142, Guizhou Coalfield Geologic Bureau; 2. Guizhou Coalbed Gas Shale Gas Engineering TechnologyResearch Center,Guiyang, Guizhou Province, 550081 China)Abstract: The coalbed methane exploitation in many regions of China has formed a certain scale. From the actual development situation, the development wells in some regions are affected by various factors and the production is low, which will affect the development of coalbed methane. For this phenomenon, it is necessary to find out the reasons, take reasonable measures to deal with it, and improve the production, so as to provide support for the later transformation of the coalbed methane low-production wells. This paper discusses the causes of low production of low production wells of coalbed methane and the technology of stimulation and transformation. It is of great significance to improve the production and economic benefits of single wells. It is necessary to strengthen the analysis of relevant contents.Key Words: Coalbed methane; Drilling reservoir; Low production wells; Stimulation and transformation我国具有丰富的煤层气，但是从探明的情况来看，煤储层具有低渗、低压、低孔等特点，单井产量低。

煤层气井产量预测与提高技术研究随着我国经济的不断发展，能源需求不断增大，清洁能源的发展也受到越来越高的关注。

作为清洁能源之一的煤层气，具有储量大、分布广、开发可控等特点，被认为是我国化石能源发展的方向之一。

然而，煤层气的采集和利用也面临着一系列问题，其中最重要的问题之一就是如何提高煤层气井的产量预测和提高技术，以满足国内清洁能源的需求。

煤层气井产量预测是煤层气开采的关键环节之一。

精准的煤层气井产量预测有助于确定合理的开采方案和生产调度，提高煤层气井的产出效益。

目前，煤层气井产量预测主要采用三类方法：经典统计学方法、人工智能方法和数学模型方法。

经典统计学方法主要包括霍尔滨法、格斯功法、改进格斯功法等。

这些方法多用于小样本或非连续数据的产量预测，其实际应用中存在一定的局限性。

人工智能方法主要包括神经网络、遗传算法、模糊逻辑等，这些方法在煤层气井产量预测中的应用较为广泛。

数学模型方法主要包括支持向量机、逆向分析法、回归分析等，这些方法与经典统计学方法和人工智能方法相比，其适用范围更广，预测精度更高。

除了以上方法以外，还有很多新的方法正在被研究，如基于机器学习的煤层气井产量预测方法、大数据分析方法等。

这些新方法在预测精度上有一定的提高，并且能够更好地处理大规模数据。

除了煤层气井产量预测，提高煤层气井的采集效率也是重中之重。

目前，提高煤层气井采集效率的方法主要包括多级压裂技术、水力压裂技术、封堵缝技术等。

多级压裂技术是目前应用最广泛的方法之一，其原理是通过多次压裂使煤层孔隙中的天然气得以释放，从而提高采集效率。

水力压裂技术则采用高压水流对煤层进行压裂，目的是创造更多的裂缝，加速煤层气向井口的运动。

封堵缝技术则是通过注入粘土或水泥等物质来封闭裂缝，避免天然气流失。

综上所述，煤层气井产量预测和提高技术的研究在我国清洁能源的发展中具有十分重要的意义。

在未来的研究中，我们需要更加注重基础数据的收集和处理，同时不断推进新技术的研究和应用，从而更好地满足我国清洁能源的需求。

第18卷第2期2021年4月中国煤层气CHINA COALBED METHANEVol. 18 No.4April.2021煤层气井注氮驱替增产改造技术袁延耿刘明仁李文强李俊郭锦雯原红超(中国石油华北油田山西煤层气分公司，山西048000)摘要：本文主要针对樊庄区块中部煤层气井生产特点，选取有高产井史、远离断层、煤矿、井网相对完善的煤层气井区开展注氮增产试验，探索出一套煤层气井注氮增产改造技术，通过向煤 层中注入氮气来降低游离气体中的甲烷分压，从而促使甲烷从煤层中的解吸，增加甲烷的产气，实现煤层气高效开发的目的。

结果表明：选取的樊庄中部地区的HB-X1井组、HB-X2井组实施 注氮增产技术后，周边邻井产气量提高。

关键词：煤层气樊庄注氮驱替改造技术Production Increase and Reconstruction Technology withNitrogen Injection in CBM WellsYUAN Yangeng,L IU Mingren,L I Wenqiang,L I Jun,G UO Jinwen,YUAN Hongchao(Shanxi C B M Exploration and Development Branch,PetroChinaHuahei Oilfield Company,Shanxi048000)Abstract ：Based on the production characteristics of C B M wells in the central part of Fanzhuang Block, this paper selects C B M wells far away from faults and coal mines,with high production history and rela­tively complete well patterns,to carry out nitrogen injection tests and explores a set of production increase and reconstruction technology with nitrogen injection for C B M wells.The partial pressure of methane in the free gas is reduced by injecting nitrogen into the coal seam,which will promote desorption of methane from the coal seam,increase the gas production,and achieve the goal of efficient development.The re­sults show that the gas production of the selected wells HB-X1and HB-X2 in the central area of Fanzhuang has increased after implemented the nitrogen injection technology.Keywords：Coalbed methane；Fanzhuang；displacement of nitrogen injection；modification technology1注氮驱替增产改造技术原理煤储层对ch4和N2的吸附属于物理吸附，通过注人氮气驱替煤层气，从而利用氮气进行煤储层 改造，以达到提高煤层气采收速度（图1)。