国内煤层气开采技术的分析研究

涂 锦

中石油煤层气有限责任公司韩城分公司

国内煤层气开采技术的分析研究

涂 锦

中石油煤层气有限责任公司韩城分公司

结合我国社会的发展情况而言，煤炭市场的发展比较缓慢。特别是近几年来，我国社会的发展不断提出可持续发展的理念，煤炭开采的污染与能源耗费都比较大，所以发展存在问题。对于煤层气的开采非常重视。近年来，中国政府非常重视煤层气的勘探开发和利用，国内自营勘探和对外合作均显成效，在单井排采和小规模井组排采中均取得了商业性突破。大规模煤层气开发对于改善中国能源结构、保护大气环境、保证煤矿安全生产和提高人民生活质量都有重要意义。本文主要针对国内煤层气开采技术进行了分析。

国内；煤层气；开采技术

引言

煤层气是以吸附状态存在于煤层中，并以甲烷(CH4)为主要组分的非常规天然气。中国煤层气资源丰富，陆上埋深2000m以浅的资源量(30×1012～35×1012m3)大致与常规天然气资源量(38×1012m3)相当。据专家测算，华北地区煤层气资源量约占中国煤层气资源总量的61.7%，其数量和地域优势决定煤层气开发对于缓解东部地区对洁净能源的需求、促进地方产业结构的调整都极为重要。

1 国内煤层气开采现状

1.1 实验室测试

引进了美国的等温吸附测试设备，基本解决了吨煤含气量的测定、含气饱和度的测定和解吸压力测定的问题，其测定的准确度得到外国公司的认可，目前制定了这方面的测试规范。

1.2 试井技术

经过十几年的实践，对常规天然气和石油试井常用的段塞压/恢试井、水箱试井、注入/压降试井等试井方法的试验中，证明注入/压降试井适合于中国煤层气井的试井，目前已形成了较为成熟的试井技术规范。

1.3 钻井工程工艺技术

当前煤层气钻井的设备基本采用进口或国产1500～2000m石油钻机，在工艺上采用取心钻头和压轮钻头，针对煤层常压或欠压、低渗的特点，钻井液以清水和低密度水泥浆为主。目前已制定煤层气钻井工程规范。

1.4 射孔压裂增产技术

针对中国煤岩煤阶和煤厚的特点，通常采用套管射孔的完井方式，使用102的射孔枪和射孔源，密度为16弹/米。由于煤层孔渗欠佳，煤层气开发多采用压裂工艺，其普遍做法是清水加砂压裂和瓜胶压裂。

1.5 储层模拟技术

储层模拟技术主要用于煤层气排采一定时间后进行储量计算和产量、产能及生产年限的预测，它需要用计算机和专用软件，当前国内引进的主要软件是美国有关公司的Coal-gas和Comet-3D。

1.6 多分支水平井的开采技术

因为煤层气主要是以吸附状态在煤层中生存的，而煤层既可以说是储集岩，也可以说是生气源岩，因为其煤层属于特低渗与特低孔的两种孔隙存储层之中，所以其抗张强度相对较小、体积压缩的系数相对比较大以及杨氏模量比较低等方面的特点。并且，其带有的特殊存储地层性能和岩石自身的物理性质等方面的能力使得其同常规的油气储层之间存在着明显的差异。

1.7 煤层气钻井取心技术

为提高煤层气勘探井的取心率，分别对取心工具和取心方法进行了专题研究，目前采用的半合式取心和绳索取心技术，使煤层取心率可达到85%以上，时间在20～30min内完成，基本可以满足勘探取心的要求。

1.8 排采技术

煤层气的生产是采用排水降压实现的，目前在排采方面根据储层地下水量的多少，进行抽水泵的选择，采用管式泵和螺杆泵，冲次和冲程用调磁调速电机控制。

2 多分支水平井的关键开采技术

2.1 开采工作的设计要点

由于存储煤气层的地层拥有较强的应力敏感性、吸附能力、水敏性、速敏性以及碱敏性等特点，这使得煤层在开采的过程中极容易受伤害。如果煤层胶结疏松的话，在水平井施工的过程中就极容易发生卡钻或者是坍塌等施工事故；另一方面，水平井各个分支井之间连接的距离相对较小，所以，当原始应力被释放之后，其连接处就会处于力学中讲求的最不稳定的状态。

2.2 优先选择多分支井位

该开采技术是保证开采作业能够有效完成的重要前提，其直接影响着水平井的作业效果与产量。对此，首先，开采人员在确定水平井井位之前，需要对开采区域的地质条件进行全面的调查与分析，通过结合当前已有地质资料，在矿产开采区域内煤层埋深较浅或者是适中、厚度大、气饱和度高以及物理性能比较好的区域构建多分支水平井，这主要是因为水平井的产量会受到其所在区域内渗透性一起吸附饱和程度影响的。其次，水平井的井眼应该与煤层天然裂缝保持相垂直的关系，这样能够可以达到连接较多天然裂缝的目的，从而增加水平井的开采量。

2.3 地质导向与控制井眼轨迹技术

多分支水平井开采技术最关键的一个环节是控制井眼轨迹，该项控制工作主要需要做的就是要控制好开采的精确度、拥有相对较强的随机应变能力和预测的准确度。地质导向开采技术作为保证多分支水平井煤层气开采技术得以有效施行并完成作业的关键开采技术，其是将测井、录井以及钻井等三大技术融合到一起，通过利用跟随钻井工作情况所测量记录的地质数据信息来控制水平井的运行轨迹，从而达到其提升分支井开采量以及作业效率等方面的作用。

2.4 做好润滑，降低摩擦阻力

在进行开采作业过程中，作业人员应该要通过交叉使用固体与液体润滑剂的方式来做好该项作业运行过程中的润滑工作，有效的降低井壁管套与管柱之间在运行过程中的摩擦力，从而达到润滑防卡的作业目的。

结束语

总而言之，为了符合社会发展的需要，就一定要注意对煤层气开采技术的掌握，这样不仅仅有利于煤层气的开采效率的提高，同时也可以为社会创造出更多的资源。在实际开采中，相关人员要注意对煤层气开采技术的掌握与研究，创新其技术，提高技术水平，促进我国煤层气行业的发展。

[1]王湘君.国内煤层气开采技术的分析研究[J].化工管理，2017，03：105.

[2]刘松松，马经华，贾瑞增.煤层气多分支水平井开采技术分析[J].石化技术，2016，01：195.

[3]赵庆波，孙粉锦，李五忠，李贵中，孙斌，王勃，孙钦平，陈刚，孔祥文.煤层气成藏条件、开采特征及开发适用技术分析[A].中国煤炭学会煤层气专业委员会、中国石油学会石油地质专业委员会.2011年煤层气学术研讨会论文集[C].中国煤炭学会煤层气专业委员会、中国石油学会石油地质专业委员会：，2011：13.