基于计算机模拟的煤层气开采方法及增产对策分析

姚二波

摘 要：煤层气的开采是煤炭资源能够充分利用的有效措施，在煤层渗透率不同的基础上，借助计算机模拟技术演示了三种开采方法，并依据各个煤层的实际渗透程度與恰当的开采方式相结合，为煤层气开采技术的完善提供了借鉴意义。

关键词：计算机仿真;煤层气;开采技术

0 引言

在之前的煤层气开采技术当中，经常运用直井开采、砾石完井形式。许多采出的煤分堵住在井底，减少了煤层气的可以开采的数量。当代化的煤层气开采多采用套管完井、洞穴完井以及水平井完井等方式。这之中的开采最重要的因素就是渗透率，在之前的科研当中许多使用的参照方法研究渗透率的选择情况，带有特定的局限性质。本文运用计算机模拟，把渗透率数字化处理，用来列出增产举措。

1 煤层气的开采技术

煤层气开采的主要方式有两种。第一种是井下开采煤层气。这种形式的顺序是，当煤层气是位于倾斜度10°往上的地方时，这时候普遍采用水平开采形式，这其中的每一水平可分成各等分采区，首先是开采第一水平区域的煤层气，然后依次按顺序开采，开采完成后然后到下一个水平。当开采近水平煤层气的时候，把煤层气可以先区分成若干个盘区，在井田中心立井后抵达到煤层气之后，首要先开采接近于井筒的区域，然后再依次开采远处的区域。如果存在多层煤区这种情况，要首先开采第一个水平面上的最上层煤区，接着再由上到下开采完成其他煤层气，开采完这些后转向第二水平。第二种是地面垂直井开采煤层气。地面垂直井开采是在地面钻井，将井钻到尚未开采的煤层，通过排水降低井内压力，使煤层气从煤层中解析，并通过井筒流入地面集输装置这种开采方式是在煤层开采前进行，产量大，资源回收率高。但这种开采方式要求煤层厚度大、储集煤层气的煤层的原始底层压力和渗透率高。这种开采方式也被成为采前抽放。

1.1 深矿井开采技术

深矿井开采的主要方式是，开采煤层气时的矿压遏制、冲击地压防护、瓦斯以及热害治理和深矿通风、井道安放等。这其中要攻克钻研的是，深矿围岩势态以及应力场和分布势态的特点;深矿工作环境的改变;深矿井道迅速挖掘以及支护手段和器备;深矿冲击地压防控手段以及监视防控技术;深矿高效率的开采相关手段;深矿挖掘热害治理手段以及装备。

1.2 “三下”开采技术

提升数据拟判计算以及类似材料拟判等，加大研究开采上覆岩层作业以及地表层凹陷准则力度，研习满足表层、建筑物、地下水源防护需求的合适的开采体系以及优化数据，开发下降控制观念以及主要手段，包含使用地面废材料往陷落法作业面采空区域填充的体系;研习和应用很多种填充手段以及组合填充手段，乡下建筑加固改造重建手段，适用于村庄保护的开采手段;研习近水体挖掘的设计，工艺数据优化以及装备，使用煤层气挖掘和煤炭城镇和谐统一的挖掘下陷防控、挖掘村庄下压煤、土地再开发以及煤层气水资源化等主要手段。

1.3 地面采动区钻井开采

从地面向煤层钻井，但井钻在煤矿的采动区，所钻的井称为地面采动区井。钻井利用煤和井筒的压差或用气泵抽吸采动区及附近岩石、煤层或采空区的煤层气。这种开采方式的特点是与采煤作业同期进行，其井位选择、开采时间、作业方法都受采煤作业的严格制约，适用于在开采的主要煤层上方有多个煤层的矿区，以保证有足够的气源。近年发展了水平定向分支井，即一口直井下面有1-4个主水平井，在每个主水平井中还有若干个水平的分支井，用以增加煤层气和井筒的接触面积，以期获得煤层气的高产。

2 煤层气渗透率分类模拟与增产措施

2.1 渗透率分类

依据资料当中的煤层气渗透状况以及特定地质状况，使用EcliDs煤层气计算来做模拟。首先变量是不一样级别的渗透率，比较数值是单井积累产气量，对洞穴完井、直井压裂完井和水平完井三种形式来做横向对比，比如煤层气模型的储气形式是封闭的存储，开采形式是压力竭尽开采。显示的是仿真参数。经过模拟开采15a之后得出，三种完井形式的煤层气积累数量跟着煤层渗透率的变化显示出很大不同。显示出，水平完井的积累量最高，但三种完井形式跟着渗透率的加大全部呈现渐渐减小形势，最终致使相同的原因是相比较其他两种完井形式而言，水平完井井筒具备更广的控制区域，然而这种优点跟着渗透率的加大反而渐渐减少。显示出，洞穴完井以及直井压裂形式的积累数量大都相同，这两个在渗透率是为100*10-15m2显示出不同，在渗透率高于100*10-15m2时洞穴完井形式数量较大，当渗透率低于100*10-15m2时直井压裂形式数量较大。

2.2 基于渗透率的增产措施

经过之前的煤层气挖掘经验能得出，煤层气渗透率位于很重要的地位，依据本文计算机模拟成果，联系国内有关经验以及煤层气挖掘成果，设立了增产策略以及完井形式。

3 完井方法与增产策略

3.1 低渗透煤层气

经过以上的研究能得出，经过减短气源距离井筒的远近以及增大井筒防控区域得以提升低渗透煤层气单井产出量。主井开采使用水平井分开压裂、U型水平井和多分支水平井手段。

多分支水平井手段是一个导向、布控造井成果的煤层气挖掘手段，大都状况把水平分支井眼放在煤层当中，增大煤层气和井筒的碰触区域，压制导流情况以及储存压力小的劣势。特别适合于低压储存增加产量以及低渗透煤层气增加产量举措。跟普通的直井压裂手段对比，这个手段具备开采收益高、布控区域广等特征。水平井包含普通水平井以及U型井两种，因为煤层气的小压力、低含气饱和度和低渗透率特点，规避点束缚，运用水平井手段能最大程度增大布控区域，加大间隙巷道以及煤层气分割间隙体系的沟通状况，减少水排出阻碍、增大降压区域，实现提升采收率以及增加产量的成果。因为水平井裂开具备经济性质、成本低等特征。

3.2 中渗透煤层气

从挖掘手段上把直井水力压力分成重复压力、定点压力以及分层压力三种形式。从压裂液类这方面能分成泡沫压裂、活性水以及清水等形式。之中清水压裂对底面损害小、成本不高，然而裂缝支撑成果以及携砂情况不好。植物压裂形式给煤层气带来的损伤大。然而能得到良好的支撑裂缝成果以及强携砂情况，泡沫压裂成本不低，且技术手法要求较高，然而其性能较好。

3.3 高渗透煤层气

国际上多数使用扩孔方法以及洞穴方法，这对高渗透性煤层气挖掘做完井增加产量，扩孔完井形式是一种改良的裸眼完井形式，普遍运用到高渗透煤层气或是渗透率高于100*10-15m2的特高渗透煤层气。最初在煤层气之上钻孔并放入大套管，接着把煤层气钻通后把钻孔增加到50”至76”，来提升煤层气数量，避免挖掘当中给煤层气形成的损伤。洞穴完井挖掘形式普遍运用在煤层气裂隙、压力较大和厚度较高煤层气挖掘当中，在挖掘当中，一般运用联通法防控主次内生间隙。能建立天然间隙以及井孔间隙之间的联系性，然而洞穴完井形式风险不低、工作时间长、施工技艺比较繁琐。

4 结语

中国煤层气普遍属于低渗透性或是中渗透性煤层气，要使用水平井压裂、水平井或是直井压裂开采形式来做煤层气挖掘，才可以实现完善技艺、增产的成果。水平井分段一般对于我国的高储藏、低渗透煤层气来使用。可以非常高效的提升单井数量以及布控区域，是将来煤层气开采的主要情况。

参考文献：

[1]张亚蒲.煤层气数值模拟技术应用研究[D].北京：中国科学院，2006.

[2]尹俊禄.煤层气井产能预测与增产技术研究[D].荆州：长江大学，2012.

[3]司庆红，朱炎铭，赵雯.樊庄煤层气井X1产能模拟及排采优化对策[J].煤炭技术，2012（7）：65-67.

[4]张健燕.浅议煤矿煤层的开采技术[J].科技创新与应用，2013（06）：72.