国家级煤层气示范工程建设的启示——沁水盆地南部煤层气开发利用高技术产业化示范工程综述

山西沁水盆地南部（以下简称沁南）煤层气开发利用高技术产业化示范工程是国家发展和改革委员会于2004年12月正式批准实施的第一个国家级煤层气开发示范工程项目。中联煤层气有限责任公司作为项目主管单位和建设单位,积极推进项目建设,2009年10月,示范工程一期150口井气田建设全面竣工投产,达到了1×10⁸ m³/a的产能建设规模。这标志着中国煤层气地面开发正式步入快速发展的大规模商业化轨道,为沁南煤层气的商业开发起到了示范和推动作用,加速了中国煤层气产业化的进程。该示范工程采用现代化的项目管理模式,进行了较好的项目组织管理及工程质量控制,形成了“300 m×300 m井网部署”、“空气钻井技术”、“微珠低密度固井技术”、“清水加砂压裂技术”、“氮气泡沫压裂技术”、“分片集输一级增压地面集输技术”、“稳控精细排采技术”、“无烟煤储层生产特征分析”等8项适合于沁南高阶煤的技术系列,并得到了推广应用。另外还对新材料、新装备进行了试验应用,并制订了煤层气两个行业标准和两个企业标准,对国内煤层气田直井开发具有借鉴和示范作用。     

柳林地区多煤层多分支水平井斜井连通工艺

柳林位于鄂尔多斯盆地东缘,区内中煤阶煤层含有丰富的瓦斯气资源,但由于黄土垣地貌沟壑纵横,限制了常规多分支水平井的应用。为了提高煤层气钻井开发效率,创新采用了斜井连通工艺,实现了工程井和排采斜井井口间距10 m的小井场部署,并针对3+4号煤储层与5号煤储层压力相同、适合合采的地质特点,采用多煤层多分支水平井的钻完井技术同时开发3+4和5号煤层,完井下入塑料筛管。目前已经完成4口斜井连通的多煤层多分支水平井,4口井的日产气达到5万m3/d。多煤层多分支水平井钻完井技术成为鄂尔多斯东缘中煤阶煤层气高效开发的示范技术,经济和社会效益显著。     

煤层气井有杆泵设备泵阀运动规律和开启条件

在分析固定阀开启压差的基础上,建立了泵阀运动规律的数学模型和开启条件的计算模型,并利用仿真分析,获得泵阀在不同工况下的运动规律、水力损失和临界沉没度.结果表明：临界沉没度的存在可很好地解释低沉没度下泵阀不能顺利开启和井口间歇式出水现象;冲程和冲次的增大,使阀球升程增加,利于井液入泵;同时使速度变化加快,提高井液流速和携煤粉能力,但容易造成阀球“抖动”现象,降低泵效;固定阀阀球在开启瞬间的加速度和水力损失较大,二者幅值波动的频率较快并在短时间内迅速变小,最后趋向稳定;临界沉没度和水力损失随泵型和冲次的增加而增大,依据水力损失最大值可得到38 mm和44 mm泵的临界沉没度通常在3～5 m。     

用于煤层气改造的分散剂优选实验研究

根据水煤浆分散剂分散性能的评价方法，筛选出了两种分散性能良好的阴离子型分散剂FSJ-01和FSJ-02。设计了一种适合煤岩煤粉的分散导流实验，并对所筛选的分散剂进行了评价研究。最终优选出具有分散性能良好、价格低、货源广等特点的分散剂FSJ-02作为煤层气压裂改造用的煤粉分散剂。     

全国统配煤矿采掘关系紧张矿井浅析

<正> 近几年来,全国统配煤矿采掘关系紧张矿井逐年增加,水平接替紧张矿井由1986年的41处(占矿井总数6.5％),增加到1989年的75处(占矿井总数12.5％)。虽然全国统配煤矿采掘关系比例基本上正常,近期不会出现较大范围内的采掘关系失调局面,但采掘关系紧张矿井将制约着我国煤炭工业生产后劲的发展,必须引起足够的重视。现将全国统配煤矿采掘关系紧张矿井有关情况浅析如下:     

提高采掘开机率的研究与探讨

<正> 近年来,我国煤炭工业有了长足的发展,在产量、效率和效益上有了很大的提高。为此,能源部提出了本世纪末全国统配煤矿全员效率达到2吨/工的宏伟战略目标。为实现这一目标,提高采掘开机率是提高劳动效率和数益的一个有效措施。一、统配煤矿采掘开机率现状原煤炭部以(1981)煤机综字第33号对采掘开机率做了明确规定,即采掘机械设备实际运转时间与规定生产工作时间的百分比。据1990年对大同、开滦、淮北、阳泉、     

空气钻井技术在柳林煤层气井的应用

空气钻井技术是煤层气高效开发的重要钻井技术,具有循环压耗低、携砂能力强、井眼净化好的特点,同时能有效防止井漏、保护储层、提高机械钻速等,但面临着井壁稳定、水动力条件等复杂的工程和地质难题,在柳林煤层气井施工中,开展了岩层特征、水文地质条件、煤层含水特性、泡沫钻井液设计等研究,针对地层特点,设计了适合空气钻井的配套工艺技术。通过柳林地区7口井的施工,钻井周期缩短50%,储层得到有效保护,直井产气量达到1000 m3/d,水平井产气量达15000 m3/d,初步取得了良好的示范效果,推广应用前景广阔。     

临兴地区非常规天然气合探共采地质条件分析

临兴地区位于鄂尔多斯盆地东缘河东煤田中部,前期勘探和试井生产显示该区块具有良好的煤层气、页岩气和致密砂岩气资源前景。通过对3种非常规天然气资源勘探和开发地质条件的系统分析,结果表明,临兴地区具有煤层气、页岩气和致密砂岩气优越的成藏条件和良好的配置关系,煤层—页岩—致密砂岩3种储层中天然气连续聚集成藏,受物质基础和保存条件的影响,不同的层位和构造位置上存在差异。提出了该地区非常规天然气的勘探开发可遵循以下原则:东部浅层进行太原组煤层气、页岩气以及山西组煤层气的合探共采,西部深层集中进行山西组页岩气、致密砂岩气以及太原组致密砂岩气的合探共采。从而为该地区非常规天然气的利用提供科学依据。     

鄂尔多斯东缘柳林示范区中煤阶煤层气开采配套技术

在示范区形成中煤阶烟煤储层开采的配套示范技术,包括地质富集高产区预测和水动力场特征描述、储层伤害机理和保护技术、钻完井配套技术、增产压裂改造技术、排采工作制度和设备配套等开发技术系列;进行斜井连通工艺创新,实现了在小井场部署多分支水平井、双煤层多分支水平井合采3#+4#和5#煤层,以及筛管完井等水平井钻完井配套技术。成功探索活性水压裂液、投球分层压裂、多层合采的增产改造技术,完善了排采工艺。     

绒囊工作液在煤层气勘探开发中的应用前景

选择合适的井筒工作流体用于勘探开采煤层气迫在眉睫。泡沫类工作液已成为煤层气作业的重要选择之一,在国内外煤层气作业中应用广泛。在泡沫类工作液基础上研发的绒囊工作液,不但解决了泡沫类工作液在液柱压力下泡沫消失问题,而且在煤层气钻井过程中表现出密度可调、承压能力强、封堵性能好、储层保护效果明显等特点。实例还表明绒囊工作液匹配地层裂缝、孔道大小或形状的自适应能力强,全面封堵渗流通道。这种自适应地层渗流通道的作用机理表明,绒囊工作液在煤层气欠平衡钻井、低密度水泥浆固井、提高地层承压能力以及储层改造等方面应该有很好的应用前景。要实现这些作业环节成功应用绒囊工作液,应加强绒囊工作液在钻井液、水泥浆、射孔液和压裂液等方面的应用研究,满足煤层气勘探开发需要。