關(guān)于煤層氣排采工藝技術(shù)研究

夏雄飛

摘 要：目前，全球的科學(xué)技術(shù)與經(jīng)濟(jì)迅速發(fā)展，但是，環(huán)境問題也隨之而來，并且隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展愈加嚴(yán)重了。因此，當(dāng)前的首要問題就是要進(jìn)行新能源的探索與開發(fā)，煤層氣是目前一種新型的非常規(guī)能源，廣受人們的關(guān)注。根據(jù)調(diào)查可知，我國的煤層氣儲(chǔ)量較為豐富，埋藏在1km以內(nèi)的煤層氣占據(jù)總量的61%。開發(fā)煤層氣的主要流程之中的排采技術(shù)是煤層氣開發(fā)的關(guān)鍵點(diǎn)，但是其作為開發(fā)過程之中的關(guān)鍵部分，并沒有得到大家的重視。本文主要分析了煤層氣排采技術(shù)以及目前排采技術(shù)存在的一些問題，并且根據(jù)這些問題提出了對未來排采技術(shù)的展望，希望可以為以后的一些排采技術(shù)的工作起到一定的參考作用，以求合理開發(fā)此項(xiàng)能源，降低開發(fā)的成本。

關(guān)鍵詞：煤層氣;排采;機(jī)理;流程;工藝技術(shù)

煤層是由雙層結(jié)構(gòu)組成的，是一種孔隙結(jié)構(gòu)，分別是割理與機(jī)制孔隙，一般意義上的煤層氣是指在煤層與圍巖之中儲(chǔ)藏的天然氣。我國的這項(xiàng)資源開發(fā)的潛力十分大，但是在開采方面進(jìn)度比較慢，這是因?yàn)槲覈牡刭|(zhì)煤層的特質(zhì)而導(dǎo)致的。我國與美國的地質(zhì)比較而言，許多儲(chǔ)藏煤資源的盆地會(huì)受到多次地質(zhì)構(gòu)造的運(yùn)動(dòng)所影響，而且其結(jié)構(gòu)較為繁雜，成煤時(shí)期比較早，對地層的壓力要求比較嚴(yán)格。

煤層氣的排采，總的來說指的就是利用油管將水抽出來，然后再使用套管生產(chǎn)天然氣。排采是其中的一個(gè)關(guān)鍵部分，而且煤層氣的生產(chǎn)過程其實(shí)就是將煤層氣之中的水排出來然后再降壓，最后進(jìn)行開采氣體。所以在排采的過程之中需要將各類參數(shù)測量準(zhǔn)確，再對這些數(shù)據(jù)參數(shù)進(jìn)行分析，由此來建立他們之間的關(guān)系，這是一項(xiàng)非常重要的工作，是進(jìn)行科學(xué)合理工作的基礎(chǔ)，而且還可以利用這些參數(shù)進(jìn)行排采過程中的指導(dǎo)工作，保證產(chǎn)量的穩(wěn)定與高效，提高低產(chǎn)地區(qū)的質(zhì)量等等。

1 煤層氣排采

1.1 排采機(jī)理

包括有單井與井群兩種。其中當(dāng)煤層出現(xiàn)補(bǔ)給狀況時(shí)，會(huì)隨著抽水的時(shí)間形成壓力然后降落漏斗，最后逐漸穩(wěn)定下來。而且井和井之間會(huì)相互干擾，兩個(gè)井之間的壓力會(huì)交接重疊，而在這之中的壓力就是兩個(gè)漏斗壓力的總和。

1.2 排采階段

依據(jù)以往的經(jīng)驗(yàn)，排采工作一般有三個(gè)時(shí)期：排水降壓時(shí)期：這是開發(fā)初期，首先要做的就是進(jìn)行排水，使得地質(zhì)層中的壓力降低，只有當(dāng)壓力降低到一定基礎(chǔ)，才可以開始生產(chǎn)氣體。在這一時(shí)期需要的時(shí)間長短是由當(dāng)?shù)氐牡刭|(zhì)特點(diǎn)等原因來決定的，當(dāng)?shù)刭|(zhì)特點(diǎn)一樣之時(shí)，所需時(shí)間長短就由排水的速度所決定。產(chǎn)量居于穩(wěn)定時(shí)期：隨著第一時(shí)期排水的進(jìn)展，生產(chǎn)量會(huì)慢慢增加最后逐漸穩(wěn)定下來，產(chǎn)水量就會(huì)慢慢減少。這一時(shí)期的時(shí)間長短則由各個(gè)地區(qū)地質(zhì)之中資源的蘊(yùn)含量以及其滲透的程度所決定。在這一時(shí)期利用排采制度進(jìn)行控制產(chǎn)量，如果想要增加產(chǎn)量，就需要進(jìn)行調(diào)整，有兩種情況。第一，就是動(dòng)液面比較高的時(shí)候，這個(gè)時(shí)候就可以考慮加大工作的強(qiáng)度，加快排水的進(jìn)度，使得壓差增加，以此來提升氣體生產(chǎn)量;第二，當(dāng)液面與煤層頂板接近之時(shí)，需要進(jìn)行放壓，降低壓力，增加產(chǎn)量。產(chǎn)量逐漸減少的時(shí)期：就是井內(nèi)氣體減少之時(shí)，盡管產(chǎn)量降低，但是這一階段的時(shí)間會(huì)持續(xù)的比較長。

2 排采工藝技術(shù)以及目前存在的問題

2.1 排采工藝技術(shù)

排采工藝分為兩類，分別是單井技術(shù)與井群技術(shù)。單井技術(shù)會(huì)根據(jù)地質(zhì)類型的不同，分為幾種類型：在排采過程之中壓力穩(wěn)定;在煤層之中存在斷層，當(dāng)降壓漏斗到達(dá)斷層之時(shí)就不會(huì)再產(chǎn)生氣體了;在煤層中存在水層之時(shí)，當(dāng)?shù)貙铀难a(bǔ)給與排采相當(dāng)之時(shí)，煤層氣停止產(chǎn)出;煤層之中有逆斷層，在儲(chǔ)存層之中的壓力與井筒相同之時(shí)便不會(huì)再進(jìn)行產(chǎn)出了。井群技術(shù)一般就是采取多口井進(jìn)行工作，其中單井排采技術(shù)是其基礎(chǔ)，但是要比單井技術(shù)復(fù)雜許多。

兩者相比較而言，后者在降壓之中存在干擾;在速度方面來說，后者壓力會(huì)進(jìn)行重疊，所以產(chǎn)氣速度也就比較快;在生產(chǎn)量方面來說，井群也比單井產(chǎn)量大。

2.2 目前存在的問題

在目前排采工藝的實(shí)際使用之中，排采工藝的制度組合是不科學(xué)的，因?yàn)槊簩託庠谂挪傻倪^程中會(huì)出現(xiàn)速度過快或者速度較慢的問題，控制不好。排采太快會(huì)出現(xiàn)使得煤層吐粉現(xiàn)象嚴(yán)重，會(huì)使得通道出現(xiàn)堵塞的現(xiàn)象，甚至導(dǎo)致一口井不能再使用的情況。較快的排采會(huì)使得滲透率較低的地方變得更低，壓降漏斗無法發(fā)揮出其本身的作用，這樣就只能將井筒附近的煤層氣解吸出來，減少了煤層氣的產(chǎn)量。與之相反，如果在滲透率與含水率都比較高的井之中排采過慢，就會(huì)使得成本增加，開發(fā)商就會(huì)放棄對一些產(chǎn)量較好井的開采，出現(xiàn)不合理的情況。

3 排采工藝技術(shù)展望

3.1 鉆完井技術(shù)

隨著導(dǎo)向技術(shù)的逐漸完善，可以根據(jù)煤層氣儲(chǔ)存的特征，發(fā)展多種井型，直井可以發(fā)展成為水平井與垂直井等，還可以持續(xù)發(fā)展成為多分支的水平井以及其他多種類型組合的井。

3.2 壓裂增加產(chǎn)量的技術(shù)

目前我國在煤層氣開采方向利用壓裂增加產(chǎn)量的技術(shù)已經(jīng)有了很大的進(jìn)步。它可以由以往比較單一的技術(shù)向煤層底或頂板方面發(fā)展，由單一的壓裂向反復(fù)壓裂發(fā)展，可以將壓裂發(fā)展成為工廠等等。

3.3 數(shù)值模擬

數(shù)值模擬的發(fā)展方向可以向一體化方向進(jìn)行研究，將井筒與儲(chǔ)層兩者之間流動(dòng)的相互作用聯(lián)系在一起。還可以針對我國煤層的特點(diǎn)進(jìn)行模擬軟件的制作，這樣就可以解決一些復(fù)雜井內(nèi)的結(jié)構(gòu)問題以及氣體不純等多種問題。

參考文獻(xiàn)：

[1]郭大立，紀(jì)祿軍，趙金洲等.煤層壓裂裂縫三維延伸模擬及產(chǎn)量預(yù)測研究[J].應(yīng)用數(shù)學(xué)和力學(xué)，2001，22（4）：337-344.