煤层气排采技术

煤层气运移排采过程（自己整理）
对于光亮煤分层，煤层气由基质孔隙表面解吸，再由基质块扩散到割理内，然后由割理运移至外生裂隙，最终由外生裂隙运移至井筒。

对于暗淡煤分层，由于分层内割理不发育，当煤层气由基质孔隙表面解吸后，直接由基质块扩散到外生裂隙，最后经外生裂隙运移至井筒。

煤层气由基质表面解吸后向割理或外生裂隙迁移的过程是扩散，服从福克定律；煤层气在割理或外生裂隙中的运移过程是渗流，服从达西线性渗流定律。

煤层气的排采：对于煤层气的排采来讲，首先经由外生裂隙和割理将煤层中的水排出，降低煤储层压力，使外生裂隙和割理表面的煤层气解吸，随着储层压力的进一步降低，煤基质中的煤层气由基质孔隙表面解吸，解吸出的煤层气经割理或外生裂隙运移至井筒并排出。

4、排采分阶段管理1）预排阶段：压裂后关井扩散压力24小时（或井口套管压力降到2MPa以下），利用针形阀控制放溢流，放溢流速度不能大于0.5m³/小时。

随时观察放喷液颜色变化，观察产出水中是否有煤屑的固相成分，以便于调整放喷强度。

管理重点：注意观察产出液性，控制放溢流强度，准确计量。

这一阶段预计3—5天2）测煤层压力阶段: 液面自然下降阶段由于煤层压力系数低于1，洗井结束后液面自井口自然下降，直至液面平稳，该阶段煤层产水量为负值，液柱压力与煤层压力平衡后，可以获得准确煤层压力数据。

管理重点：利用压力计测得液面下降速度和液柱静压，计算煤层原始压力。

3）排采第一阶段：试抽阶段管式泵以低冲次开抽（0.5-1.0次/分），连续监测液面下降速度，逐步了解煤层的供水强度。

然后小幅度调整排采参数，在此期间，严格控制液面下降速度。

管理重点：连续监测液面下降速度，观察水质变化，逐步了解煤层的供水强度。

这一阶段预计7-10天4）排采第二阶段：稳定降压阶段通过试抽，落实煤层供水强度后，排采进入井底压力稳定下降阶段。

在此期间，严格控制液面下降速度，并随时观察排水水质的变化，防止煤层煤粉的产出。

管理重点：严格控制液面下降速度，并随时观察水质变化，防止煤粉过量产出。

这一阶段预计60天5）排采第三阶段：稳定排水阶段控制煤层流压在合理的范围内，坚持连续稳定排水，最大限度地采出煤层水，扩大煤层压降范围，为高产稳产打好基础。

管理重点：控制井底流压，连续稳定排水，防止煤粉过量产出。

这一阶段预计60天6）排采第四阶段：临界产气阶段当液柱下降到临界解吸位置时，可能有少量的煤层气开始解吸，由于煤层开始产气，液面波动较大，更要控制液面下降速度，连续观察产气量的变化和产水性质的变化。

管理重点：控制液面相对稳定排采，防止煤粉过量产出，连续观察产气量的变化和水质的变化，求取真实的煤层解吸压力。

这一阶段预计10-15天7）排采第五阶段：控压排水阶段求得煤层的真实解吸压力后，控制好套管压力继续排采，力求保持煤层水的连续稳定外排，严格控制液面下降速度。

233煤层气是一种新型清洁能源，属于非常规天然气中的一种。

开采煤层气不仅可以对现有的能源结构进行优化和完善，而且还可以对大气环境起到保护作用，同时保障煤矿整个生产过程更加安全、可靠。

当前，我国正处于能源转型的重要时期，从煤层气资源大国逐渐朝着煤层气生产大国发展。

虽然现阶段煤层气在整个勘探和开采过程中已经取得一定的发展成效，但是在实践中仍然存在很多问题。

要想实现煤层气产业更加高效发展，就必须要针对当前存在的诸多问题进行客观分析和处理，提出有针对性的改进措施，为煤层气开采技术的发展提供有力支撑。

1 煤层气开采技术应用现状1.1 钻井成本普遍比较高煤层气开采在实际应用过程中，钻井成本占投入比例较高。

经过详细的统计计算分析发现其在总成本中的占比在50%以上。

虽然在目前钻井工艺中，以欠平衡钻井技术为主，该技术在实践过程中也有很多优势，但在对钻井液的选择和利用上，仍然面临很多问题。

主要表现为空气、泡沫等类型的钻井液只适用于在浅煤层中，而对于超过1000米的深部煤层，通常还是以使用泥浆携带钻屑的钻进液为主[1]。

这就造成一旦操作不当，很容易导致煤层受到严重污染，其自身的渗透性也会大幅降低，对后期煤层气排采造成非常不利的影响。

针对这种情况，研发低伤害、低污染、高携带性能的钻井液体系尤为突出，同时还要考虑低成本钻井的开发要求，达到钻井效果与成本控制的有机统一，这样才能保证煤层气开发效果达到预期。

1.2 压裂技术问题水力压裂是当前煤层气开发比较成熟的一种增产技术手段，该技术在实际应用过程中，由于煤层煤质较软，所以石英砂等支撑剂在煤层中很容易就会直接镶嵌进去，造成裂缝孔隙性下降，孔隙出现严重的闭合，造成增产改造效果差。

此外，部分遇水膨胀的煤层水力压裂后，其自身的渗透率就会下降，同样影响增产改造效果。

同时在进行压裂液选择时，不同类型压裂液体系成本相差较大，例如纤维压裂液体系、胍胶压裂液体系成本还比较高，清水、滑溜水等压裂液体系存在改造液量大、砂量大等问题，都会变相提高增产改造风险，延长投资回报周期。

煤层气井排采一般包括如下三个阶段：第一阶段一保持高导流能力的人工裂缝。

若压裂后井口压力未扩散完，可先装油嘴或针形阀控制放喷，油嘴大小根据产量和井口压力、煤层情况而定，保证井口不出大量煤粉和压裂砂前提下，排液量一般控制在2～4 m3／h。

待井口压力降为零后，溢流量不大的情况下，下人已选择好的泵。

此时，地面流程及地面排采设备应提前安装好。

排采初期，关闭套管阀门，油管以适当泵送能力排出水，同时要监测环空液面，适时调整排采设备的工作制度，使液面最好每天下降2o～40 m，这一阶段时间尽可能长一些，其目的是保持压裂后形成一个稳定的高导流能力的裂缝。

如果套管出现高真空，应暂时打开套管阀门，使压力趋于平衡。

在这一阶段，随着排水，首先表现出一部分游离气和溶解气产出，过一段时间后，环空液面降低，井底附近储层压力降低到解吸压力，吸附气开始解吸。

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。

这一突变，对于比较疏松的煤层，极易出大量的煤粉，可能造成填砂裂缝的堵塞。

对于较软的煤层，可能由于储层孔隙压力突然降低，造成割理关闭，从而影响煤层渗透性。

当接近解吸压力时，适当放慢降液速度，控制套压，并使储层压力仍然缓慢下降。

第二阶段——合理地控制井底流压。

在排采初期，由于液面降低，有效应力增加，导致割理间隙减小，孔隙度降低，渗透率减小。

当吸附气开始解吸后，煤层割理收缩，孔渗性增加，继续降低流压，有利于弥补应应作用造成的割理闭合。

在这一阶段主要通过控制环空液面来控制井底流压。

套压升至约1 MPa左右，可用套管针形阀或较小油嘴控制开始产气。

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．05～0．1 MPa)。

第三阶段——稳定生产阶段。

煤层气采气井排采系统优化设计煤层气是一种重要的清洁能源资源，其开发利用对于缓解能源紧缺、减少污染排放具有重要意义。

煤层气采气井排采系统是煤层气勘探开采的关键设备，其性能优劣直接影响到煤层气的采收效果和经济效益。

因此，对煤层气采气井排采系统进行优化设计具有重要意义。

近年来，随着煤层气勘探开发的深入，煤层气采气井排采系统的设计优化也越来越受到重视。

煤层气采气井排采系统的设计优化旨在提高采气效率、降低生产成本、延长井寿命，从而实现可持续发展。

在进行时，需考虑多方面的因素，包括井筒结构、井眼装备、井底测试、压裂技术等。

首先，在井筒结构方面，需要考虑井筒直径、井深、井眼位置等因素。

井筒结构的合理设计能够提高井的稳定性和完整性，减少井漏和井壁垮塌的风险，保障井的安全运行。

同时，通过优化井筒结构还可以提高井眼通透性，增加煤层气的采收效率。

其次，在井眼装备方面，需要考虑井口装备、井下泵设备、井下测井等装备的选择和配置。

井口装备的选择应考虑到井口封堵、防喷溢、排砂排砂和排矿的功能，以保证井口的安全运行。

同时，选择适当的井下泵设备能够有效提高煤层气的采收效率，降低生产成本。

另外，在井底测试方面，需要充分考虑井底测试的频率、测试方法、测试参数等因素。

井底测试是煤层气采气井排采系统运行过程中的重要环节，通过井底测试可以实时监测煤层气产量、地层压力、水平动压力等参数，发现问题及时调整，保障井的正常运行。

此外，在压裂技术方面，需要注意压裂液配方、注入压力、注入速度等因素。

压裂技术是提高煤层气采收效率的重要手段，通过合理设计压裂液配方和控制压裂参数，可以有效改善煤层气的渗透性，提高采收率。

梳理一下本文的重点，我们可以发现，煤层气采气井排采系统的优化设计是一个复杂的系统工程，需要综合考虑多种因素，从而实现煤层气的高效开采和利用。

通过不断研究和实践，提高煤层气采气井排采系统的设计水平，促进煤层气资源的可持续开发利用。

希望未来能够有更多的研究者投入到煤层气采气井排采系统优化设计领域，为我国煤层气资源的保障和可持续发展做出更大的贡献。

1 兰氏曲线Langmuir吸附等温线物理意义：V L:煤岩的最大吸附能力(这时P→∞),简称兰氏体积.P L:吸附量V达到V L/2时所对应的压力值,简称兰氏压力.影响吸附等温线的形态参数,反映煤层气解吸的难易,值越低,脱附越容易,开发越有利.•V1:当前地层压力下的煤岩理论含气量. P1:储层压力,即当前煤储层压力.•V2:当前地层压力下的实际含气量. P2:临界解吸压力,甲烷开始解吸的压力点.•V i:排采过程中含气量. P i:排采过程中的储层压力.•V n:煤层残留含气量. P n:煤层气井的枯竭压力.Langmuir吸附等温线生产中的意义：V2/V1—含气饱和度. (V2-V n)/V2—理论最大采收率.(V2-V i)/V2—生产过程中动态采收率.根据临界解吸压力和储层压力可以了解煤层气的早期排采动态.•若煤层欠饱和(V2<V1),气体的解吸和流动受到抑制,煤储层压力P1须降低至临界解吸压力P2时才开始解吸.•当V2≥V1时,为过饱和状态,这时C点位于B点的正上方, 当煤层压力降到接近P1点时就有气体产出.随着枯竭压力P n的降低,最大采收率增加;因此排采过程中要尽可能的降低枯竭压力,以获得更高的采收率.但枯竭压力的确定要受到工艺技术和经济条件等因素的制约.另可通过注气增加储层能量,驱替置换煤层气来提高采收率.2 垂直压裂井排采排采系统1 井下设备：螺杆泵、梁式泵、电潜泵。

2 动力系统设备：发电机、控制柜3地面系统：排液系统：抽油机+井口油管出口+气水分离器+水计量表+排水管+ 排污池。

采气系统：抽油机+井口油、套环空出口+分气缸+气流量计+放喷管线+点火装置排采易导致的问题非连续性排采的影响:煤层气井的排采生产应连续进行, 使液面与地层压力持续平稳的下降。

如果因关井、卡泵、修井等造成排采终止, 给排采效果带来的影响表现在:1.地层压力回升, 使甲烷在煤层中被重新吸附；2.裂隙容易被水再次充填，阻碍气流；3.贾敏效应4.速敏效应排采强度的影响：煤层气排采需要平稳逐级降压, 抽排强度过大带来的影响有:（1）易引起煤层激动，使裂隙产生堵塞效应,降低渗透率(2) 影响泄流半径。

煤矿区煤层气地面钻井抽采技术
2013-04-16 | 来源：矿产资源储量司 | 【大中小】【打印】【关闭】
一、技术类型
煤炭资源综合利用技术。

二、适用范围
适用于中硬、中渗透率、高含气量煤层的煤层气开发。

三、技术内容
（一）基本原理
采用地面钻井进入煤层排采煤层解吸和游离态的煤层气。

（二）关键技术
钻井工艺，水力压裂，煤层气排采工艺。

（三）工艺流程
钻井→固井→测井→完井→压裂→排采→集输。

四、主要技术特点
根据矿区煤层赋存条件和地形地貌，地面钻井可选用垂直井、丛式井、水平井、水平羽状井等开采煤层气。

钻井参数、井间距、井深等基本参数依据矿区具体条件设计。

如晋城矿区采用直径8英寸（215.9mm），下7英寸半（190.5mm）套管，井间距选用300m×300m。

五、典型实例及成效
该技术已在晋城、韩城、阜新、阳泉、淮南、淮北等矿区应用。

晋城无烟煤集团已形成直井为主的地面钻井规模化开采煤层气。

2010年地面井抽采煤层气9.08亿
m3。

六、推广前景
煤矿区地面煤层气开采技术解决了煤层透气性低、解吸难度大的难题，形成了从钻井、完井、压裂抽采和集气输送的成套工艺，实现了商业化运营，可以在各煤层气富集矿区推广应用。

煤层气井排采制度及配套工艺技术程伟【摘要】根据延川南煤层气试验区煤层气井排采过程中，因排液速度不合理和排采工艺不完善，造成煤层气排采井生产周期短、产气量低、资料录取不准确的现状，通过试验区45口井排采工作的摸索和试验，探索了“五段制”的工作制度和合理的套压范围，形成了防砂防气锁的斜井泵排采技术、电子压力计地面直读监测技术、捞砂泵捞砂技术，结果表明“五段制”的排采制度保证了延川南试验区煤层气排采井产气量稳步上升，日产气量超过16000 m3，生产周期由224 d延长至353 d。

%During the drainage-production of coalbed methane ( CBM) in southern of Yanchuan ,because of the un-reasonable drainage speed and imperfect techniques for the drainage -production,the drainage wells have many problems such as short production cycle ,low gas production ,and inaccurate information acquisition .Based on the experiences from 45 wells in the test area ,it was carried out studies on the “five sections”work system and a reasonable range of casing pressure .As a result ,the matching technologies were formed ,which include the drainage -production technology by devia-ted well pump with anti -sand and anti -airlock,the ground direct -reading monitoring technology by electronic -ma-nometer ,and the bailing technology by bailing sand pump .The results showed that the “five sections”work system can en-sure the gas production rate of CBM wells rising steadily ,with a daily gas production rate of over 16 000 m3/d.The matc-hing technology can prolong the production cycle from 224 days to 353 days .【期刊名称】《复杂油气藏》【年(卷),期】2014(000)001【总页数】4页(P69-72)【关键词】延川南;煤层气;排采制度;工艺技术【作者】程伟【作者单位】中国石化华东分公司石油勘探开发研究院，江苏扬州 225007【正文语种】中文【中图分类】TE323延川南煤层气试验区位于晋西挠曲带和陕北斜坡的结合部，地层西倾，总体形态为一简单的北西南东向的单斜，断层总体不发育，以小断层为主。