煤粉运移规律及井眼稳定性判识 在沁水盆地煤层气水平井开发中的应用思维导图
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煤层气排采知识点绪论瓦斯主要由高等植物经烷基化作用形成。
以高等植物为主的成煤原始质料在沼泽中细菌参与下经生物降解作用形成活泥炭,泥炭经成岩作用形成褐煤,再经变质作用有机质发生热裂解形成烟煤和无烟煤。
瓦斯的基本特征1、瓦斯储层是孔隙裂隙双重介质结构微孔体系:大孔体系:吸附量占80-90%,游离瓦斯量占10-20%。
2、瓦斯的赋存状态3、瓦斯的运移方式微孔-大孔-微裂纹-裂隙-裂缝煤体是由若干尺寸小于极限颗粒组成,在尺寸小于极限粒度的煤粒中,瓦斯流动是扩散运动,符合菲克定律。
煤粒在尺寸大于极限粒度的煤粒中,瓦斯的流动是渗流运动,符合达西定律。
煤储层渗透率大小受多种地质因素影响,其中地应力是最主要的因素。
基质收缩:煤层气的产出,钻孔周围的瓦斯含量与压力下降,煤体会发生收缩变形,使得煤层中的裂缝张开,增大钻孔周围的煤层透气系数。
如天府矿务局刘家沟煤矿,抽放瓦期前,瓦斯原始最高压力是4.6MPa,抽放后压力下降到0.5MPa,透气性增大到原来的60倍。
国际精细应用化学联合会分类:大孔>50nm;中孔2-50nm;微孔<2nm。
微孔:就是指在相当于滞后回线开始时的相对压力下已经被完全充填的那些孔隙,它们相当于吸附分子的大小。
微孔容积约为0.2-0.6cm3/g,而其孔隙数量约1020个,表面积500-1000m2/g。
中孔:是那些能发生毛细凝聚使被吸附液化而形成弯液面,从而在吸附等温曲线上出滞后回线的孔隙。
大孔在技术上是不能实现毛细凝聚的。
孔洞、裂隙孔洞:气孔、植物残余组织孔、溶蚀孔、铸模孔、晶间孔、原生粒间孔、缩聚失水孔裂隙:内生和外生孔:通孔、盲孔、封闭孔、开式孔不同形态的孔对于瓦斯运移作用是不同的,孔的通道是构成煤体中流体渗流的主要通道,盲孔虽然与孔的通道相连接,但对流体的渗流没能贡献,其中的流体以扩散的开工运移达到孔的通道,敞开孔与自由面相通,其中的流体扩散至自由空间中,敞开孔对流体渗流没有贡献,由于封闭孔与其他孔不连通,其中的流体处于封闭状态。
第十二章煤地质学在煤层气资源评价中的应用第一节煤层气地质概述煤层气又称煤层甲烷、煤矿瓦斯,是在煤化作用过程中形成的、赋存在煤层及其围岩中的以甲烷为主要成分的混和气体。
煤层气在煤储层中以吸着态、游离态和溶解态三种形式赋存,吸着态(sorption)包括吸附态(adsorption)、吸收态(absorption)和凝聚态(agglomeration)三种方式。
其中,地层条件下,以吸附态方式赋存的煤层气占80~90%以上。
在地下采煤过程中,煤层气长期被视为有害气体,上世纪70年代末以来,由于能源危机的出现,美国等国家从能源的高度,对煤层气资源的开采实施了一系列优惠政策,从而推动了煤层气的研究和开发试验,并于上世纪80年代初取得重大突破,成为第一个进行大规模商业性生产煤层气的国家,也带动了煤层气研究的全球性热潮。
从灾害角度转向资源角度来认识煤层气,并进行相关的研究和勘探开发、利用,是当今能源开发史上的一大重要事件,将对一个国家的能源结构构成具有重大的理论和实践意义。
我国是世界上煤层气较为丰富的国家,同时也是煤矿瓦斯灾害最为严重的国家。
因此,进行煤层气地质研究,分析煤层气的成因、含气性、储层物性特征、成藏模式以及资源评价,进而促进煤层气资源的勘探开发和利用,对于缓解我国能源危机、加强国家能源安全,降低煤矿瓦斯灾害事故,保护人民生命财产安全和社会稳定,改善我国大气环境,促进环保事业发展都具有重要的意义。
第二节煤储层含气性含气性是是煤层气资源评价的首要基础,指地层条件下,储层中煤层气含量大小、质量的参数。
含气性因素由若干要素组成,如含气量、资源量、资源丰度、含气梯度、气体组成等。
其中,含气量、甲烷浓度、资源丰度和含气饱和度是其四个基本要素。
含气量制定煤层气勘探计划,进行煤层气资源量计算和评价不可缺少的参数,一般用储层条件下的单位质量的煤中煤层气的体积大小来表示(换算为标准状态下的体积),单位是cm3/t或m3/t。
垂深/m垂直创面 at 6.50°/m图1 F63P3-15-1L 实钻垂直投影图F63P3-15-1L 井着陆后井斜83°增至100°,后又持续调整降至91°,为保证煤层跟踪,定向工作量较大。
该井滑动钻进时间统计如表2所示。
表2 F63P3-15-1L(891-1479m井段)滑动钻进统计另外,如底板出层后,根据工具造斜率,一方面追煤层困难,浪费大量出层进尺找煤层确定倾角;另一方面,造斜率不够的情况只能放弃追煤,重新侧钻。
(3)出煤层后,因追煤层倾角导致轨迹狗腿度大。
施工区块内的太原组煤层薄,夹矸或煤线较少,出煤层主要包括以下两种情况:①顶板出煤层,在盖层灰岩扣井斜追煤定向效率慢,耗时长;②底板出煤层,在底板砂岩或泥岩造斜工作量较大,重新入煤层后需立即降斜;非煤层进尺较多,对煤层钻遇率影响较大。
在施工中对于煤层变化采取过大幅度的调整措施,即盲目规避储层不均质发育段,导致轨迹在目的层内剧烈起伏,形成波浪式的轨迹形态。
这种过大幅度的调整为后续钻井施工埋下隐患,并且在波浪形轨迹低部位位置容易形成煤粉沉淀堆积,直接0 引言近年国家大力推动清洁能源,山西省重点关注煤层气勘探开发进度,华北油田煤层气公司在长治市召开煤层气上产推介会,已全面打响煤层气上产攻坚战。
山西煤层气资源丰富,自开发以来,在沁水盆地的郑庄、樊庄、柿庄等众多优良区块的山西组煤层气创造了良好的企业产值和社会效益。
而太原组因其产层薄,施工难度大,一直部署后续开发,随着华北油田上产攻坚的全面启动,太原组煤层气水平井钻井生产任务将逐渐饱满。
沁水盆地煤层气水平井一直以山西组为主,近年来随着山西组煤层的产气压力不均,产气量不稳定的情况,以及增储上产要求,太原组煤层开发的进度将进一步加快。
不同于山西组煤层水平井的优快钻井技术,太原组的煤层钻井提速难度大,难点多的问题依然存在。
1 太原组煤层水平井提速问题(1)对比山西组煤层,太原组煤层厚度薄,导致施工难度大,平均机速较低,周期较长,不同煤层数据对比如表1所示。
目录第一章.国外煤层气发展概述 (2)1.1煤层气开发的意义 (2)1.2.国外煤层气发展现状 (5)第二章国外煤层气开采技术 (7)2.1勘探开发理论研究 (7)2.2国外煤层气开采技术 (8)第三章.国内煤层气发展的特点和现状 (12)3.1 中国煤层气气藏特点 (12)3.2 中国煤层气藏的特殊性 (12)3.3 中国煤储层压力特征 (13)3.4 我国煤层气发展的不利因素 (14)第四章、煤层气排采工艺技术 (16)4.1煤层气与常规天然气藏特征对比 (16)4.2煤层气井排采过程 (17)4.3煤层气井排采工艺程序 (17)第五章煤层气钻井技术 (19)5.1定向钻进技术 (19)5.2定向钻进应用于煤层气生产 (22)5.3水平井与洞穴井连通技术 (24)5.4充空气欠平衡技术 (24)5.5多分支水平井开发煤层气的优点及适用条件 (26)5.6多分支水平井钻井的关键环节 (27)第六章煤层气开采机械 (31)6.1游梁式抽油机 (31)6.2 链条式数控抽油机 (35)6.3螺杆泵的应用 (39)6.4电潜泵的应用 (40)6.5水力气泵方法 (44)6.6 液面实时监测技术的应用研究 (47)第一章.国外煤层气发展概述1.1煤层气开发的意义1.以天然气和煤层气为主的气体能源的广泛应用在资源与环境的双重压力,世界能源消费结构在政策、制度、机制、客观条件、主观意愿的综合作用下已经和正在发生深刻的变化,一个以天然气为主的时代正在向我们走来。
据预测研究,到2025年在世界能源消费结构中,煤炭所占的比重将由目前的26.47%下降为21.72%,石油的比重将维持在37.6%~37.9%,而天然气则由目前的23.94%上升到28.40%,提高4.5个百分点;在某些地区燃气电站有取代燃煤电站的趋势。
能源专家预测,人类社会正在从石油时代向新的能源时代转变。
这次转变将经历两个阶段,即先实现以天然气、煤层气等气体能源,液化煤、气化煤等矿物能源洁净技术和核聚变技术,共同构成世界能源消费的主体,然后逐步发展到由核聚变和可再生能源取代传统矿物能源,成为世界能源消费的主体。
沁水盆地安泽区块3号煤层煤体结构及其控气作用熊波;张遂安;李晓友;赵洋;王玫珠;胡秋嘉;刘忠;曹海霄;祎王潇【摘要】沁水盆地安泽区块煤层形成后经历多期构造运动,致使煤体结构遭受不同程度的破坏,煤体结构的分布规律制约本区煤层气的开发。
基于此,利用该区的测井资料,提出测井判识煤体结构的方法,将研究区单井3号煤层结构分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三种煤体结构类型组合,对比分析3号煤层不同煤体结构煤空间展布与煤层含气量、煤层埋深的相关性。
结果表明:安泽地区碎裂-碎粒煤较原生结构煤、糜棱煤发育,南部碎裂-碎粒煤发育较厚,北部以糜棱煤发育相对较薄;煤层含气量随埋深有明显增加的趋势,但在同等埋深条件下,煤层含气量受不同煤体结构展布的影响较大,南部碎裂-碎粒煤发育较厚煤层吸附量大,出现煤层含气量的高值区。
%Anze block of Qinshui basin has experienced several tectonic events since coal-forming period, resulting in the destruction of coal structure at different degrees, the exploitation of coal bed methane(CBM) in Anze block of Qin-Shui basin has been restricted by the undefined distribution of the coal structure. Based on the above-mentioned fact, coal-bed structure of 3# seam in single well is classified into three coal structure types, namelyⅠ,ⅡandⅢ, and the correlations among the spatial distributions, CBM content and burial depth of coal seams of different coal structures are ana-lyzed comparatively by using logging data in the area and putting forward the method to recognize coal structures by logging data. The results showed that the cataclastic-ranulitic structural coal are more universal than unde-formed coal and mylonitic structural coal in Anze block.In the south the cataclastic-granulitic structural coal is thickand in the north the mylonitic structural coal is thin. The CBM content increases significantly with the burial depth and is greatly influenced bythe distribution of the coal structure at certain buried depth. The high content of CBM is present in the south because of a larger adsorptive capacity in the thick cataclastic-granulitic structural coal in this area.【期刊名称】《煤田地质与勘探》【年(卷),期】2016(044)003【总页数】6页(P40-45)【关键词】安泽区块;煤体结构;煤层含气量【作者】熊波;张遂安;李晓友;赵洋;王玫珠;胡秋嘉;刘忠;曹海霄;祎王潇【作者单位】中国石油大学北京石油工程学院,北京,102200; 中国石油勘探开发研究院廊坊分院,河北廊坊,065007;中国石油大学北京石油工程学院,北京,102200;中国矿业大学资源与地球学院,江苏徐州,221116;中国石油勘探开发研究院廊坊分院,河北廊坊,065007;中国石油勘探开发研究院廊坊分院,河北廊坊,065007;中国石油天然气股份有限公司华北油田分公司,河北任丘,062552;中国石油天然气股份有限公司华北油田分公司,河北任丘,062552;中国石油勘探开发研究院廊坊分院,河北廊坊,065007;中国石油集团渤海钻探总公司油气井测试分公司,河北廊坊 065007【正文语种】中文【中图分类】P618.13安泽区块受多期构造运动的影响[14-15],构造煤发育成为制约该区煤层气开发的重要影响因素。
第一节安全生产管理基本概念★两个概念:安全生产:指在社会生产活动中,通过人、机、物料、环境的和谐运转,使生产过程中潜在的各种事故风险和伤害因素始终处于有效控制状态,切实保护劳动者的生命安全和身体健康。
安全生产管理:针对人们在生产过程中的安全问题,运用有效的资源,发挥人们的智慧,通过人们的努力,进行相关决策、计划、组织和控制的行为,实现生产过程中人与机器设备、物料、环境的和谐,达到安全生产的目标。
★安全生产事故等级划分:简版★what is “事故”,是指造成人员伤亡、职业危害、财产损失的意外事件。
★按照《企业职工伤亡事故分类标准》将企业事故分为20 类:物体打击、车辆伤害、机械伤害、起重伤害、触电、淹溺、灼烫、火灾、高处坠落、坍塌、冒顶片帮、透水、放炮、瓦斯爆炸、火药爆炸、锅炉爆炸、容器爆炸、其它爆炸、中毒和窒息及其他伤害。
★what is“事故隐患”:生产经营单位违反安全生产法律、法规、规章、规程、标准和安全生产管理制度的规定,或者因为其他因素在生产经营活动中,存在的可能导致事故发生的物的危险状态、人的不安全行为和管理上的缺陷。
事故隐患分为一般事故隐患和重大事故隐患。
一般事故隐患是指危害和整改难度较小,发现后能够立即整改排除的隐患。
重大事故隐患是指整改难度大应全部或部分停产停业,并经一段时间方能排除的隐患。
★企业、政府和公众等多方综合性地开展隐患辨识、评价、消除、整改、监控等活动和措施,使生产安全系统的事故风险处于可接受水平的过程即为隐患治理。
★危险:系统中存在导致发生不期望后果的可能性超过了人们的承受程度。
人、机、环境、管理等四类风险★危险源:是指可能造成人员伤害和疾病、财产损失、作业环境破坏或其他损失的根源或状态。
★第一类危险源:生产过程中存在的,可能发生意外释放的能量,包括生产过程中各种能量源、能量载体或危险物质。
决定了后果的严重程度。
★第二类危险源:导致能量或危险物质约束或限制措施破坏或失效的各种因素。
大倾角厚煤层煤层气开发水平井方位优化和实践——以新疆阜康矿区为例曹运兴;石玢;田林;杨雪松;何茂【摘要】为解决阜康矿区大倾角厚煤层水平井眼轨迹布井方位问题,应用COMET3软件建立储层地质模型并模拟了9种不同方位的水平井眼轨迹的产能潜力.模拟结果显示,水平井眼轨迹沿煤层上倾方向布置时,累计产气量随着井眼轨迹与煤层走向夹角的增加而小幅度降低;沿煤层下倾方向布置时,累计产气量随着井眼轨迹与煤层走向夹角的增加而大幅度降低.研究成果表明:大倾角条件下,高产煤层气水平井的井眼轨迹方位应沿煤层走向布置,或者沿煤层走向小角度向上摆动,阜康矿区西部开发的第一口煤层气水平井的生产结果证明了这一技术方案的可行性,这一研究成果对新疆类似储层地质条件下的煤层气高效开发技术优化具有指导和借鉴意义.%In order to solve the problem of horizontal borehole azimuth in thick and high dip-angle coalbed in Fukang mining area,a comprehensive reservoir modeling and productivity prediction for nine different horizontal borehole trajectory azimuth was completed by using the COMET3.The results show that when the horizontal borehole trajectory was at updip direction,the coal seam strike,the cumulative gas production decreased slightly with increase of the included angle of seam strike and horizontal well trajectory;When the horizontal well trajectory was at downdip direction,the cumulative gas production decreased greatly with increase of the included angle.Research results revealed that the best direction of horizontal borehole should be built up along the coal seam strike or swing at small angle along the coal seam strike.The first horizontal CBM wellcompleted in the west of Fukang mining area has confirmed the technical feasibility of these analyses,and the research results have great guidance and reference significance for optimization technology of CBM efficient development in similar reservoirs of Xinjiang.【期刊名称】《煤田地质与勘探》【年(卷),期】2018(046)002【总页数】7页(P90-96)【关键词】新疆;水平井;井眼方位;COMET3;模拟优化【作者】曹运兴;石玢;田林;杨雪松;何茂【作者单位】河南理工大学煤层气/瓦斯地质工程研究中心,河南焦作 454000;中原经济区煤层/页岩气协同创新中心,河南焦作 454000;河南理工大学煤层气/瓦斯地质工程研究中心,河南焦作 454000;河南理工大学安全科学与工程学院,河南焦作454000;河南理工大学煤层气/瓦斯地质工程研究中心,河南焦作 454000;中原经济区煤层/页岩气协同创新中心,河南焦作 454000;新疆科林恩德新能源有限责任公司,新疆阜康 831500;新疆科林恩德新能源有限责任公司,新疆阜康 831500【正文语种】中文【中图分类】TE122.2最新一轮(2006)煤层气资源评价表明,新疆1.5 km以浅的煤层气资源量为9.5×104亿m3,占全国煤层气资源量的26%,开发前景极为广阔[1]。
沁水盆地煤层气水平井井简煤粉迁移及控制I. 引言- 沁水盆地煤层气水平井的开发及其带来的经济效益- 煤粉迁移的问题及其对煤层气水平井的影响II. 沁水盆地煤层气水平井简介- 沁水盆地的地理背景及煤层气水平井的开发现状- 煤层气水平井的结构与产气特点III. 煤粉迁移机制及其影响- 煤粉迁移的原理与机制- 煤粉迁移的影响因素及其对采气效益的影响IV. 煤粉迁移控制的技术手段- 填充水泥浆固井技术的原理与应用- 人工压裂技术的原理与应用- 生物胶囊封堵技术的原理与应用V. 结论与展望- 煤粉迁移对煤层气水平井开发的影响及其控制技术的优越性- 煤层气水平井开发对沁水盆地经济社会发展的贡献与前景展望在当今能源危机的情况下,对于具备可再生性质的新能源的开发越来越受到重视。
作为一种新型的清洁能源,煤层气在国内的开发和利用已经进入了一个高速发展的阶段。
沁水盆地是中国煤层气重要的开发区域之一,被誉为“超级煤层气区”。
本文将围绕沁水盆地煤层气水平井井简煤粉迁移及控制的问题来进行研究,从而探讨如何优化开发资源,提高采气效益。
1.1 沁水盆地煤层气水平井的开发及其带来的经济效益过去,煤层气只能通过垂直钻孔进行开采,但由于煤层气井网的建设和成本的限制,效益不是很显著。
而水平井的出现作为新的开采方式,在煤层气的开采方面发挥了重要作用,逐渐成为当今煤层气开发领域的一项重要技术。
沁水盆地作为煤层气水平井的重要开发区,其开采成果的不断提升,同时也推进了本地区经济社会的快速发展。
沁水盆地煤层气水平井的开发引入了现代化管理及技术,有效地提高了开采效率,最大程度地利用了局部煤层气资源。
这些煤层气资源的利用带来了巨大的经济收益,同时也促进了当地的经济进步。
煤层气水平井的开发对于沁水盆地的各项经济指标,如地方财政收入、生产总值等都有着显著的推动作用。
1.2 煤粉迁移的问题及其对煤层气水平井的影响然而,和传统的煤层气垂直钻孔相比,煤层气水平井在开采过程中还存在着一些问题,其中最突出的问题就是煤层气井水平段与煤层之间的物质迁移问题。