論我國(guó)國(guó)內(nèi)煤層氣開發(fā)與排采的現(xiàn)狀及未來趨勢(shì)

張 譚

（中石油煤層氣有限責(zé)任公司，北京 100028）

論我國(guó)國(guó)內(nèi)煤層氣開發(fā)與排采的現(xiàn)狀及未來趨勢(shì)

張 譚

（中石油煤層氣有限責(zé)任公司，北京 100028）

能源問題已成為困擾全球可持續(xù)發(fā)展的重大問題。加強(qiáng)能源開發(fā)和創(chuàng)新已成為各國(guó)提高自身核心競(jìng)爭(zhēng)力的有力武器。煤層氣不僅清潔高效，而且其經(jīng)濟(jì)利益和環(huán)境利益較為突出。我國(guó)煤層氣儲(chǔ)量較為豐富，加強(qiáng)對(duì)其的開發(fā)，對(duì)于能源問題的緩解有著不可或缺的作用。

煤層氣；開發(fā)；排采；現(xiàn)狀；趨勢(shì)

1 開發(fā)現(xiàn)狀分析

1.1 第一階段

這一階段主要是指20世紀(jì)50—70年代末，這一階段主要是為了將煤礦礦井瓦斯爆炸事故災(zāi)害降低而采取的抽放和利用，但是絕大多數(shù)的煤層氣均被排放到大氣之中，并沒有注重對(duì)其的回收利用。

1.2 第二階段

這一階段主要是指20世紀(jì)70年代末—90年代初，這一階段是煤層氣的勘探與開發(fā)的實(shí)驗(yàn)初級(jí)階段，同時(shí)開始注重井下煤層氣的抽放利用，并在諸多礦區(qū)進(jìn)行了鉆孔開展水力壓裂實(shí)驗(yàn)，也出現(xiàn)了大批抽放和利用井下煤層氣的項(xiàng)目，并逐步利用其進(jìn)行取暖和工業(yè)用氣之中。

1.3 第三階段

這一階段主要是指20世紀(jì)90年代初至今，這一階段屬于煤層氣勘探開采實(shí)驗(yàn)的全面階段，并大規(guī)模的加強(qiáng)對(duì)其的利用，同時(shí)引進(jìn)了國(guó)外先進(jìn)的煤層氣開采技術(shù)，開展了大量的煤層氣勘探實(shí)驗(yàn)，并取得了實(shí)質(zhì)性的進(jìn)展。且目前我國(guó)具有諸多煤層氣商業(yè)化的開發(fā)勘探區(qū)域[1]。

2 排采現(xiàn)狀分析

2.1 排采分析

目前我國(guó)在煤層氣排采過程中，需要通過排水降壓手段降低儲(chǔ)層壓力使煤層中甲烷解吸從而進(jìn)行煤層氣開發(fā)。在排采初期應(yīng)保持液面穩(wěn)定，連續(xù)排水，疏通儲(chǔ)層，求取地層供液能力。排水降壓階段時(shí)應(yīng)控制合理的降液速度，使井底壓力緩慢降至儲(chǔ)層解吸壓力點(diǎn)。見套壓后，調(diào)整排采強(qiáng)度，控制井底流壓穩(wěn)定由于氣體的解吸和流動(dòng)會(huì)攜帶出大量煤粉，因此需維持穩(wěn)定的排采強(qiáng)度，以達(dá)到疏通滲流通道目的。進(jìn)入產(chǎn)氣階段后，要求以井底流壓為標(biāo)準(zhǔn)，通過控制套壓和產(chǎn)水量實(shí)現(xiàn)階梯式提產(chǎn)。所以煤層氣排采應(yīng)合理劃分排采階段，通過逐級(jí)降壓，完成排采精細(xì)控制，實(shí)現(xiàn)排采目標(biāo)。

2.2 排采設(shè)備應(yīng)用現(xiàn)狀

我國(guó)在煤層氣的排采過程中，為了保證排采連續(xù)性，延長(zhǎng)修井周期，針對(duì)不同地質(zhì)條件和不同井型，需要根據(jù)實(shí)際情況選擇不同的排采設(shè)備，進(jìn)而滿足排采的需要。通過多年的實(shí)踐，目前在我國(guó)煤層氣應(yīng)用比較廣泛的排采設(shè)備主要包括螺桿泵和管式泵+抽油機(jī)、電潛離心泵、電潛螺桿泵等。

（1）螺桿泵在當(dāng)前煤層氣開發(fā)中使用比較普遍，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、能耗低、成本較低、設(shè)備安裝維護(hù)保養(yǎng)方便。螺桿泵攜砂、攜煤粉能力強(qiáng)，有效降低卡泵風(fēng)險(xiǎn)，而且其對(duì)氣的適應(yīng)性好，不會(huì)產(chǎn)生“氣鎖”現(xiàn)象和“氣蝕”現(xiàn)象。該設(shè)備僅在煤層氣直井中應(yīng)用較好，在定向井或者大斜度井中由于偏磨嚴(yán)重具有一定的局限性，同時(shí)該設(shè)備處于沉沒度較低的狀態(tài)下容易出現(xiàn)燒泵風(fēng)險(xiǎn)，因此需要保持一定的沉沒度。

（2）管式泵+抽油機(jī)在煤層氣叢式井和直井的生產(chǎn)中應(yīng)用廣泛，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低、揚(yáng)程高。其設(shè)備工藝成熟度高、性能可靠、使用壽命長(zhǎng)，在煤層氣開發(fā)中有著較好的使用效果。但其重量大、安裝不方便、能量傳遞環(huán)節(jié)多、維護(hù)頻繁，而且對(duì)氣、固體顆粒的適應(yīng)性較差，有氣鎖現(xiàn)象、易造成煤粉卡泵現(xiàn)象。

（3）電潛離心泵的排量大，可滿足高產(chǎn)水井的排液要求，適應(yīng)性強(qiáng)，機(jī)組壽命長(zhǎng)，管理方便，地面工藝流程簡(jiǎn)單，占地面積小，無桿舉升，在煤層氣大斜度井和水平井的生產(chǎn)中應(yīng)用較多。但電潛離心泵功率大、能耗高、價(jià)格昂貴，有氣蝕和氣鎖現(xiàn)象、攜排砂能力弱。

（4）電潛螺桿泵地面設(shè)施少、運(yùn)轉(zhuǎn)安靜節(jié)能、占地面積小，且設(shè)備功率低、能耗低。電潛螺桿泵可以應(yīng)對(duì)高含氣、高含砂等復(fù)雜井況，因沒有抽油桿，在大斜度斜井和水平井的生產(chǎn)中應(yīng)用較多。該設(shè)備在排采水、固體顆粒含量較多的井時(shí)磨損相對(duì)較快，檢泵周期相對(duì)較短，對(duì)排采連續(xù)性影響大，而其設(shè)備成本昂貴，保養(yǎng)維護(hù)不方便，所以該設(shè)備處于試驗(yàn)階段。

通過對(duì)于不同排采設(shè)備的粗略分析，在煤層氣開采中使用螺桿泵和管式泵+抽油機(jī)較為普遍，為了加強(qiáng)對(duì)煤層氣的排采研究，還需要在排采設(shè)備方面加強(qiáng)對(duì)其的改進(jìn)和優(yōu)化，才能更好地適應(yīng)未來日益復(fù)雜的排采環(huán)境

3 未來的發(fā)展趨勢(shì)展望

我國(guó)煤層氣應(yīng)緊密結(jié)合自身的實(shí)際，針對(duì)性地確定開發(fā)和排采方案，并加強(qiáng)對(duì)現(xiàn)有工藝中存在的不足進(jìn)行分析，加強(qiáng)先進(jìn)技術(shù)的引進(jìn)，針對(duì)性地加強(qiáng)對(duì)其改進(jìn)和優(yōu)化，才能更好地促進(jìn)排采效率的提升。隨著中國(guó)能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)的變化，以及環(huán)保監(jiān)管趨嚴(yán)背景下燃?xì)馓娲禾啃枨蟮奶嵘?，?guó)內(nèi)天然氣供需缺口仍將持續(xù)擴(kuò)大。

4 結(jié)束語

綜上所述，煤層氣的開發(fā)和排采具有較強(qiáng)的專業(yè)性和技術(shù)型，必須注重現(xiàn)狀的分析，切實(shí)掌握其技術(shù)要點(diǎn)，加強(qiáng)先進(jìn)技術(shù)的引進(jìn)和推廣，才能更好地促進(jìn)煤層氣開采質(zhì)量與效率的雙重提升。

[1] 張吉祥.提高煤層氣采收率的方法和技術(shù)進(jìn)展[J].化工管理，2017，（1）：152.

Present Situation and Future Trend of Coalbed Methane Development and Drainage in China

Zhang tan

Energy issues have become a major problem that plagues global sustainable development.Strengthening energy development and innovation has become a powerful weapon for countries to improve their core competencies.Coalbed methane is not only clean and efficient，but also its economic interests and environmental benefits are more prominent.China’s coal-bed methane reserves are more abundant，to strengthen its development，for the mitigation of energy problems have an indispensable role.

coalbed methane；development；drainage；current situation；trend

TE933.1

：A

：1003–6490（2017）04–0049–01

2017–03–15

張譚（1988—），男，河北辛集人，助理工程師，主要研究方向?yàn)槊簩託馀挪伞?/p>