煤层气勘探与开发技术分析

唐尉翔

中石油煤层气有限责任公司韩城分公司

煤层气勘探与开发技术分析

唐尉翔

中石油煤层气有限责任公司韩城分公司

近年来，我国社会发展建设很快，各行业发展都处于蓬勃时期。在经济转型的关键时期，煤炭行业迎来了关键时期。我国是煤层气储量大国，但是受开采技术条件的限制，煤层气资源没有得到很好的开发和利用，工业生产中使用的天然气过多的依赖于进口，很大程度上影响了我国石油天然气产业的发展。国家相关部门投入大量的资金用于煤层气技术的研发，设立了重大战略开发课题，针对我国煤层气资源的特点提出了技术创新的建议，为煤层气开采技术的发展提供了相应的技术支持。本文主要就煤层气勘探技术进行分析。

煤层气；勘探；开发技术

引言

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。

1 煤层气勘探与开发技术体系简介

煤层气存储系统是复杂且特殊的系统，特殊性在于储层为“有机储层”—煤层，每层的主要成分为可开采的煤矿，这种储层地质环境导致煤层气存储状态、控气地质环境、产出机理以及开采方式与传统的天然气资源开采相比具有较大的差异性。

从狭义层面上来说，可以分为勘探与开发两种类型，煤层气的勘探技术与常规的石油天然气勘探技术相类似。但是从广义上来讲，煤层气勘探与地面开发技术无法明显的分开，因为勘探阶段本身就需要试采评价，并在试采评价的后期可以直接发展为地面开发井模式。勘探的目标是探明在何处可以进行煤层气开采，而开采的目的是用何种技术开采。

2 我国煤层气勘探与开发技术现状

2.1 地质选区，对中国的煤层气地质条件、资源分布情况进行了初步的研究和分析，认识到中国成煤时代和构造运动的多期性、构造变动的复杂性、煤阶的多样性以及煤岩低渗低压的普遍性，总结出中国煤层气地质选区基本原则是：盆地面积大、构造变形相对简单、煤层厚(单层煤厚大于2m)、吨煤含气量高(大于8m3/t)、渗透率好(大于1×10-3μm2)、封盖条件好、饱和度高(85%)、地层压力相对高。

2.2 地球煤层气物理勘探技术主要包括遥感、测井以及地震三个技术系列。遥感勘探技术所获取的地质信息相对较少，应用局限性很大，发展前景不甚明朗；测井技术的应用中含气量、煤质、煤岩力学性质的测量大多数依靠技术工人的实践经验，并根据实际检测到的数值给出一个大概的数据分析范围，测量精确性难以保证，因而实际应用范围也较小；地震勘探技术是目前比较常用的、测量结果较为精确的勘探技术方法，但是相应地质环境的测量仍旧受技术装备发展情况的限制，勘探精度和解释结果的准确性有待进一步提升。

在煤层气取芯环节上多采用绳索取芯钻进技术，该技术在中、高煤阶煤层气勘探工作中应用较为广泛，实用性也比较强，但是对于低煤阶煤层气来说，由于煤层对煤层气的吸附能力较差，分布的游离气体较多，直接导致取芯技术中的煤层含气量测量结果失真，影响了煤层气储量的客观评价。因此如何进一步研究高保真、成本低、操作简单的取芯钻井技术是解决当下煤层勘探工作质量低下的重要课题之一。

2.3 煤层气地面井排采技术，近年来我国才刚刚开始研究煤层气地面排采技术，取得了一定的成效。但是需要进一步开发适用于我国复杂地形地貌环境的排采管理与装备技术体系。有杆类排采技术是一种较为成熟的煤层气排采技术，实际应用效果不甚理想，且效率低下。从现实情况来看，电潜泵法和气举法对煤层气开采具有一定的优势，但是这两种技术也存在一定的局限性，加强这两种排采技术的研究与应用对于进一步发展我国油气开采产业具有重要的现实意义。就煤层气井产能动态数据模拟系统而言，未来的模拟软件将以多孔多渗透、多场多机理耦合、多组分模型为基础，具备排除其他杂质气体的影响、提升模拟精度、提升煤层气收采率的强大功能，这也是未来煤层气井开采技术发展的一个主要方向。

2.4 煤层气地面井增产技术

目前，我国常用的煤层气增产技术是水力压裂技术系统，但是压裂过程中无法进行数据的实时观测和采集，因此需要通过建模以及物理探测手段进行现场模拟并予以观测。但是作为有机储层的煤层与天然的无机储层在结构和性质上存在根本性的差异，因此相应的模型设计方案也应该有所不同，两者应该区别对待。从现实情况来看，多元气体注入置换开采技术的增产效果较为明显，应该成为我国煤层气开采行业发展的主要方向，但是该技术目前仍旧处于试验阶段，距离大范围的应用还存在较大差距。

3 我国典型地区煤层气开发技术趋势分析

3.1 测井技术将带动煤层气从定性到定量方向发展

目前对于煤层特征的研究较为全面，能够基本上解决对煤层气储层的识别，但是利用常规的方法对煤层气中双孔隙等方面进行评价缺少针对性。需要从煤层气储层自生自储、结构特征等几方面出发进行煤层气的研究，全面系统的应用研究煤层气的的测井方法是进行煤层气测井技术应用研究的必由之路。

3.2 煤心刻度测井技术

对于研究煤层气中的岩石物理参数的工作开展并不多，在一定程度上限制了传统的测井方法在煤层气勘探开发中的应用，在对煤层气的研究中利用非线性的特征，开展利用高分辨率成像的研究对煤心的物理性质质进行研究，又对参数随机建模，开发出更具有实用性的评价体制，促进评价的完整性。煤心刻度测井技术的实际应用对煤层气储层测井评价具有重要的意义。

结束语

总之，针对我国复杂的地质环境和开采环境，很多勘探和开采技术具有应用局限性，需要科研人员研发更加先进的勘探和开采技术，从而实现我国能源产业的可持续发展。在时代的发展中，相关人员一定要注意对技术的掌握，为煤层气勘探的顺利开展奠定基础。

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