第七章 煤层气井增产技术(压裂、洞穴完井等)

收稿日期:2008-09-03作者简介:王东浩(1983-),女,吉林长春人,西南石油大学在读硕士,主要从事煤层气增产技术研究。

煤层气增产措施及存在的问题王东浩1,郭大立1,计 勇1,张鹏飞1,韦书铭2(1.西南石油大学,四川成都 610500;2.新疆油田分公司勘探公司,新疆克拉玛依 834000)摘 要:煤层裂隙系统是煤层气运移的主要通道,但其连通性差、渗透率低,因此需进行增产改造。

文章介绍了煤层气增产的水力压裂、注气驱替、多分支水平井、复合射孔压裂、采煤采气一体化、洞穴完井等几项措施,并对这些煤层气增产措施存在的问题进行了分析,指出了其技术研究的方向。

关键词:煤层气;增产;水力压裂;注气驱替;多分支水平井中图分类号:TD 712 文献标识码:B 文章编号:1005-2798(2008)12-0033-03我国煤层气资源丰富,发展煤层气工业不仅可以减轻石油供给压力、补充常规天然气长远资源量的不足,而且将有效改善煤矿生产安全条件,保护大气环境。

目前,制约我国煤层气开发利用的瓶颈除投资不足、政策扶持力度不够外,主要是针对性的基础研究和技术创新不够,缺乏适应于我国煤层气及其储层特点的重大技术,如资源预测与评价技术、钻井技术、增产改造技术、排采技术、地面建设与监测技术等。

而煤层气增产改造技术是其中的核心和关键,也是国际煤层气产业化所面临的、亟待解决的重大科学问题。

1 几种煤层气增产措施当前,煤层气增产措施主要包括水力压裂、注气驱替、多分支水平井、复合射孔压裂、采煤采气一体化、洞穴完井等。

1.1 水力压裂水力压裂是煤层气增产的首选方法、也是主要措施,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1000m 3/d 以上的煤层气井几乎都是通过水力压裂改造而获得的。

水力压裂主要是利用液体的传压作用,经地面设备将压裂液在大排量条件下注入井内,压开煤层裂缝,加入支撑剂,形成多条具有高导流能力的渗流带,沟通煤层裂隙。

煤层气井压裂工艺流程煤层气井压裂是一种非常有效的增产技术，采用该技术可以大幅度提高煤层气井的产能。

本文将介绍煤层气井压裂的工艺流程，帮助读者更好地了解该技术。

1. 前期准备工作在进行煤层气井压裂前，需要进行一些前期准备工作。

首先要进行地质勘探，确定煤层气井的地质特征和裂缝分布情况。

然后需要进行井筒清洗、井壁固井等工作，确保井下环境干净、整洁。

此外，还需要准备好压裂液、压裂管、压裂泵等设备。

2. 压裂液配方压裂液是煤层气井压裂的关键，其配方需要根据煤层气井的地质特征和裂缝分布情况进行调整。

通常压裂液包含水、泡沫剂、胶体、砂浆等成分。

其配方需要在实验室进行试验，确定最合适的比例。

3. 压裂管布置在进行压裂前，需要将压裂管布置到煤层气井内，以便将压裂液注入到煤层中。

通常，压裂管是由多段组成，其长度和数量需要根据煤层气井的井深和井径确定。

4. 压裂泵注入压裂液当压裂管布置完毕后，需要将压裂泵连接到管道上，并将压裂液注入到煤层中。

通常，压裂液会通过压裂管的缝隙渗透到煤层中，分解煤层内部的裂缝并将气体释放出来。

5. 压裂过程监测在压裂过程中，需要对压力、流量、温度等参数进行实时监测。

这些参数的变化可以提供有关煤层气井内部裂缝的信息，帮助工程师进行控制和调整。

6. 结束压裂并回流压裂液当压裂过程结束后，需要将压裂管中的压裂液回流到地面，以便对其进行处理和回收。

回流压裂液需要进行分析，以确定是否存在污染物和有害物质，以及是否可以重复使用。

通过以上流程，煤层气井压裂工艺可以很好地实现，并为煤层气的开采提供了一种有效的手段。

煤层气压裂技术及应用书煤层气是指埋藏在煤层中的天然气，是一种重要的清洁能源资源。

为了提高煤层气的采收率，保证煤层气井的稳产和有效开发，煤层气压裂技术应运而生。

本文将介绍煤层气压裂技术的原理、方法以及在实际应用中的关键问题。

煤层气压裂技术是指通过注入压裂液体，使其在含煤岩石中断裂，从而创造裂隙，增加天然气的流通面积和渗透率，提高煤层气的开采效果。

煤层气压裂技术主要包括水力压裂和气体压裂两种方法。

水力压裂是指通过注水泵将高压水注入煤层，增加煤层内的压力，使煤层裂开，从而促进煤层气与井筒的连接，提高煤层气的产量。

水力压裂的关键是选择合适的压裂液体，通常采用高浓度的水溶液和添加剂混合物，增加液体的黏度和稠度，提高水力压裂的效果。

水力压裂技术是煤层气开发中最常用的方法之一，广泛应用于大规模煤层气田的开发。

气体压裂是指通过注入压裂气体，利用气体的高压力将煤层断裂，创造裂隙，提高煤层气的渗透能力。

气体压裂主要包括液体氮压裂和临界点压裂两种方法。

液体氮压裂是指将低温液氮注入煤层中，通过氮气蒸发和煤层内部断裂，产生大量的裂隙和缝隙。

临界点压裂是指将临界点气体注入煤层，使煤层内的气体超过临界压力，从而引发煤层断裂，增加煤层气的产量。

气体压裂技术常用于较小规模的煤层气田开发中。

在煤层气压裂技术的应用中，存在一些关键问题需要解决。

首先是选井技术问题，包括选择合适的井位和井筒结构，以及合理布置井网，以提高压裂效果和采收率。

其次是压裂液体选择问题，包括选择适合的水质和添加剂，以及控制压裂液体的黏度和浓度，以提高煤层裂缝的渗透性和扩展性。

再次是压裂设计和施工问题，包括合理选择压裂参数，制定压裂方案，以及确保压裂工序的顺利进行。

最后是压裂后的油气开采问题，包括监测开采效果，调整开采方案，以及保证煤层气井稳定产量和长期运行。

总结起来，煤层气压裂技术是一种重要的煤层气开发方法，可以有效提高煤层气的产量和采收率。

通过水力压裂和气体压裂等方法，在煤层中创造裂隙和缝隙，增加煤层气的流通面积和渗透率。

煤层气生产工艺流程
煤层气生产工艺流程包括以下步骤：
1. 排水降压：通过排水降压，促使煤层气从吸附状态转变为游离状态。

2. 气体扩散和渗流：CH分子从高浓度区向低浓度区运动，从基质向割理扩散，通过煤层裂缝系统向生产井筒渗流。

3. 煤层气开采：利用有效的改造技术（如压裂、洞穴完井等），使人工裂缝尽可能的连通煤层中的天然裂隙，加速煤层裂隙内的水和气流的渗流速度，以加快“排水—降压”过程，提高煤层气产量。

4. 煤层气处理：经过处理后，煤层气可用于加工利用或排放至总回风流中。

请注意，具体的生产工艺流程可能因实际情况而有所不同。

如需更多信息，建议咨询专业人士。

比较裸眼洞穴和套管水力压裂完井技术在新墨西哥州圣胡安盆地的应用摘要自从19世纪50年代圣胡安盆地第一口煤层气井钻井以来，完井技术有了大幅度的提升。

最初的井都使用裸眼完井，然而除了分隔不同煤层外，井壁稳定性是另一个重要问题。

套管完井后又进行了射孔和水力压裂措施。

圣胡安地区大多采用煤层裸眼洞穴完井，但是最近裸眼完井重新在该地区应用起来。

之后将裸眼段和未固井的预射孔套管连通。

在圣胡安盆地由Blackwood&Nichol公司管理的布兰科东北部地区，套管压裂完井技术和裸眼洞穴完井技术都在使用。

这为比较并最终决定采用哪项技提供了难得的机会。

简介圣胡安盆地Fruitland层煤层气储量预计为50万亿立方英尺。

开发这样的大气藏的前提条件是定位富集区的可靠技术和开采煤层的创新技术。

煤储层是非均质的，即使同一区域的气藏地质条件也可能不同。

储层参数如渗透率、压力、含水饱和度、含气量，地质参数如煤阶、厚度和天然裂缝决定了气藏的生产潜力。

完井和采气技术影响气藏的产能和有效采收率。

并列比较不同完井技术效果时，储层和地质参数的影响较完井技术本身要更大。

圣胡安盆地产出油气的历史已有65年之久，主要层位是Fruitland层以深的多个砂岩层。

由于Fruitland浅层超压煤层可能引发井喷，造成在这些地区深部层位钻井有风险。

讽刺的是，现在开发的大多煤层气藏正是以往打井时要避开的超压层。

圣胡安盆地Fruitland层最早的煤层气井于37年前投入开发，即1952年。

自那之后采用了多种多样的完井技术，然而还从未确定过某种技术为“最好的”。

1988年Blackwood&Nichol公司开展了一项关于煤层气井钻井的合作研究，具体层位位于新墨西哥州圣胡安盆地布兰科东北部地区的Fruitland层，本文报告正是基于上述研究作出的。

该研究由能源公司承担，由天然气研究所通过西部白垩纪煤层气藏项目赞助。

目前在布兰科东北部地区，由Blackwood&Nichol公司负责实施套管压裂和裸眼洞穴完井，因此提供了一个难得的机会比较这两项技术。

第七章 煤层气地面开发技术煤层气地面开发包括煤层气生产井的施工和后期的排采管理两部分内容，涵盖了煤层气生产井的钻井、测井、固井、增产改造、设备安装、排采等一系列程序。

第一节主要内容：一、煤层气井完井方式1、裸眼完井裸眼完井又分为常规裸眼完井和裸眼洞穴完井。

（1）常规裸眼完井通常，煤层气井裸眼完井是在煤层顶部下表层套管后，一直钻进煤层至设计深度终孔，将煤层用砂或砾石填满，然后将套管下到煤层上方并注水泥返至地表，再用空气或水冲洗井眼，使煤层裸露。

（2）裸眼洞穴完井裸眼洞穴完井适用于高压、高渗透性厚煤层。

该方法是在井底造一个大的洞穴，下入割缝衬管后进行排采作业。

2、套管射孔完井套管射孔完井时钻穿煤层直至设计井深，然后下生产套管至煤层底部“口袋”，注水泥固井，最后射孔，射孔弹射穿生产套管、水泥环并穿透煤层某一深度，建立起气流的通道。

3、混合完井混合完井也叫多煤层完井，根据各煤层的特点和上下围岩的性质，使裸眼完井和套管完井在同一口井同时使用。

混合完井的形式包括套管射孔完井、套管射孔+裸眼完井、裸眼洞穴完井等几种类型。

一般情况下，上部煤层采用套管射孔或套管割缝完井，下部煤层采用裸眼完井或裸眼洞穴完井。

4、水平井完井技术水平井完井由地面垂直向下钻至造斜点后，以中、小曲率半径侧斜钻进目的煤层，在煤层中按设计方向延伸几百米至上千米。

水平井的水平段一般采用裸眼完井或214英寸（11.43cm ）割缝衬管完井。

二、煤层气井固井工艺向煤层气井的钻井井眼中下入套管，并在套管和井壁的环空中注入水泥浆，以加固井壁、封隔煤层的施工程序叫固井。

通常煤层气井从大到小要下两至三层套管。

1、下套管下入井内的套管，根据其作用不同，可分为三种。

第一种为表层套管，其作用是封隔地表不稳定的松软易坍塌地层、水层、漏层；安装井控的井口装置。

第二种是支撑中间套管，下入深度一般是数十米到数百米，水泥返到地面。

第三种为生产套管，它将目的层与非目的层隔开，给煤层气生产形成中途不流失的通道，为实施增产措施创造条件，水泥返到地面。

煤层气开发工艺技术规程煤层气是指煤层中嵌入的天然气，其开发利用对于能源供应和环境保护具有重要意义。

为了保障煤层气开发过程的安全、高效、环保，需要制定煤层气开发工艺技术规程。

以下是一份700字的煤层气开发工艺技术规程：一、前期调查和评估1. 煤层气资源勘查：采用地质勘探、测井、采样等技术手段，确定煤层气储量、赋存状态、地质条件等。

2. 煤层气区块选址：综合考虑煤层气资源条件、地质条件、环境因素等，选择适宜的开发区块。

3. 煤层气勘探评价：对选定的开发区块进行煤层气勘探，评估煤层气资源储备量和可采储量。

二、钻井和完井技术1. 钻井设计：根据煤层气地质条件和开发需求，制定合理的钻井方案，包括钻井深度、井径、井壁稳定等。

2. 钻井作业：按照设计方案进行钻井作业，控制钻井质量，及时处理井下问题。

3. 完井设计和作业：根据地质条件和煤层气储层特征，设计合理的完井方案，进行固井、油管处理等作业，确保煤层气的产能和稳定性。

三、煤层气开采技术1. 煤层气透气技术：采用适宜的透气方式，提高煤层气渗透性，提高煤层气产出能力。

2. 煤层气增产技术：采用压裂、刺激等技术手段，增加煤层气产能。

3. 采气方式选择：综合考虑煤层气地质条件和开发需求，选择抽采、抽吸等采气方式。

4. 煤层气控制技术：采用适当的压力维持措施，保证煤层气开采的安全和有效性。

四、煤层气运输和利用技术1. 煤层气收集和处理：选择合适的收集方式，对采集到的煤层气进行处理，包括除尘、除水、脱硫等。

2. 煤层气管道运输：设计合理的管道网络，进行煤层气的运输和分配，确保煤层气的安全和有效利用。

3. 煤层气利用技术：采用适宜的利用方式，包括发电、供热、化工等，最大限度地实现煤层气资源的价值。

五、安全环保要求1. 安全管理措施：建立严格的安全管理制度，加强安全培训和技术交底，提高作业人员的安全意识和技术水平。

2. 环境保护措施：制定环境管理方案，采取降尘、防治水和废弃物处理等措施，保护周边环境的安全和健康。

煤层气洞穴完井技术徐云龙;李亚男;夏文安;张晓明【摘要】煤层气洞穴完井技术既是一种裸眼完井技术,又是一种增产技术,在适宜的地层该技术能够大大提高近井地带的渗透率,从而提高煤层气的采收率.该技术在美国圣胡安盆地的高渗煤层取得了巨大的成功,但是在其它区域并没有像圣胡安盆地那样效果明显,究其原因对该技术的增产机理及煤层适应性的认识还有一定的差距.分析了洞穴完井技术的增产机理及洞穴完井的煤层适用条件,对洞穴完井技术的储层选择、井身结构、工艺流程及设备配套进行了详细论述,并介绍了国内的现场试验情况及取得的一些有益经验,为该技术以后的推广应用奠定基础.【期刊名称】《探矿工程-岩土钻掘工程》【年(卷),期】2017(044)005【总页数】4页(P27-30)【关键词】煤层气;洞穴完井;增产机理;工艺流程【作者】徐云龙;李亚男;夏文安;张晓明【作者单位】胜利石油工程有限公司钻井工艺研究院,山东东营257017;胜利石油工程有限公司钻井工艺研究院,山东东营257017;胜利石油工程有限公司钻井工艺研究院,山东东营257017;胜利石油工程有限公司钻井工艺研究院,山东东营257017【正文语种】中文【中图分类】TD842煤层气裸眼洞穴完井技术起源于美国，1977年Amoco公司施工的Cahn1井裸眼完井后得到较高的产量，从此以后才有意识对套管下部裸眼井段进行扩眼完井。

1986年Meridian公司开始在圣胡安盆地使用该技术，通过压力“激动”使井壁坍塌扩大裸眼洞穴，才真正发展为裸眼洞穴完井技术。

随后，该技术在圣胡安盆地得到了推广应用，其产量是水力压裂产量的3～20倍，而且施工成本比水力压裂低。

目前在圣胡安盆地有三分之一是采用裸眼洞穴完井技术，这部分井的产气量占整个盆地产量的76%左右。

这说明该技术在圣胡安盆地是优于水力压裂技术的，然而在其它区域进行试验的结果并没有取得象圣胡安盆地那样的开发效果，因此，这种增产技术在特定煤层的适用性还需要进一步研究[1-3]。