区域井下高压气体掏穴增产技术在煤层气开采中的应用

 我国存在不少单一贮层、松软结构、低渗透性的煤层结构,同时这类煤层也多是瓦斯突出区域,对此类结构煤层采用水力压裂、割缝、深孔控制爆破、松动爆破等技术抽采煤层气,效果十分有限,基于此本文提出一种沿底板岩巷钻井,高压气体旋转喷射切割煤层,掏穴卸压开采煤层气的方法,并对其机理和运行模式进行分析,为我国低渗透性煤层煤层气开采提供一种新思路。     

构造煤U型对接井水平段钻井技术

煤层气是一种非常规天然气资源,传统的煤层气开采方式为地面直井排水降压开采,但这种方式开采煤层气单井产量低、经济效益比较差。U型对接井是一种煤层气开采钻井技术,是由一口直井和一口水平井对接组成,水平井可以在煤层或煤层顶底板与直井连通,目前大多数水平井沿着煤层钻进。煤层气水平井是一种成本不是很高但增产效果非常好的技术,已经越来越多地应用于煤层气的开采。文中主要介绍U型对接井构造煤水平段钻井技术,此地煤层结构形成了局部的碎裂煤、碎粒煤和糜棱煤等构造分层,煤层稳定性较差。在该地质条件下U型对接井钻完井取得成功,对进一步丰富煤层气开发技术和推动高、中、低煤阶煤层气的全面开发,具有非常重要的意义。     

火烧煤层开采煤层气的研究

我国煤田地质条件复杂,煤层的透气性低,鉴于我国煤储层的特点,借鉴火烧油层、煤的地下气化以及注热、注二氧化碳对提高煤层气产出机理上,本文提出一种地面强化开采煤层气的新方法一火烧煤层开采煤层气,其实施步骤主要包括井网的布置、煤层的贯通、煤层的点燃、煤层气的采集以及煤层燃烧范围的控制,并讨论避免井下爆炸应注意的问题。     

超临界CO2对低渗透煤层渗透率影响试验研究

在对低渗透煤层进行煤层气开采时,由于低渗透煤层的"三低"特性,煤层气的开采效率很低.而由于超临界CO2具有降低分压、竞争驱替、可萃取小分子有机化合物等优点,利用注入超临界CO2改善煤储层渗透性的呼声越来越高.通过实验室渗流试验检测系统试验的方法来研究超临界CO2对低渗透煤层的增透效果,试验结果表明:经超临界CO2作用后煤样的渗透性大幅升高,且其对煤储层渗透性的影响主要集中在前10 d.     

低压低渗透气饱和煤层的应力敏感性及解吸渗流机理

本文从煤层的微孔隙结构描述出发，结合煤层气的吸附及解吸机理，分析了煤层渗透性对煤层气开发的关键性作用，明确指出目前阻碍我国煤层气成功开发的最关键环节是煤层的低渗透性。进而讨论了我国煤层低渗透性的普遍原因，指出我国煤层低渗透性的普遍原因是裂隙被气体饱和的压力封闭型构造应力所约束，并给出了这种约束作用对目前我国煤层气开发的限制程度。     

美国煤层气地面钻井开发技术

美国是目前世界上煤层气开发比较成功的国家。美国lO多年来用地面钻井开采煤层气的技术和经验可供我国借鉴。在美国煤层气开采有两种情况．一种是在采煤矿区开采煤层气．另一种是在未采煤地区开采煤层气．后者产气量占有较大比重。以黑勇士盆地和圣胡安盆地的煤层气开发最为成功。本文论述了美国煤层气地面钻井和完井技术、水力压裂工艺、产出水处理和气体收集的系统。     

低渗透煤储层煤层气开采有效技术途径的研究

概括地介绍了通过实验提示的三维应力作用下,煤体基质岩块与裂缝的渗流物性规律,据此提出三维地层压力是导致煤层渗透性降低的主要因素。基于实验、理论与数值分析,论述了水力压裂技术在改造低渗透煤层中的局限性,其机理是水力压裂技术仅能在煤层中产生极少量的裂缝,而且在压裂裂缝周围还会产生应力集中区,该区事实上成为煤层气开采的屏障区;本煤储层割缝,使煤层卸压的同时,还产生大量裂缝,是改造低渗透煤储层的最有利的技术方向,并研究了有效的割缝高度。     

煤矿区煤层气开发利用新技术现状及发展趋势

"十二五"以来,我国煤矿区煤层气开发利用技术取得了巨大的进步,虽然我国煤矿数量由近20 000对直线下降到了不足5 800对,但煤层气产量仍由2010年的88亿m~3提高到了2018年的184亿m~3,利用率亦提升了10%,科技对产业的贡献巨大;但是也出现了单井排采产量低、气源分散性高等新的问题。因此,全面梳理了近10 a煤矿区地面抽采技术装备、井下抽采技术装备和煤矿区高、低浓度煤层气利用技术装备的科技创新及应用效果等,阐述了煤矿区煤层气开发利用在三级瓦斯地质分析技术、碎软低渗煤层地面井分段压裂顶板技术、煤层群分层控压联合排采技术、采动区地面L型顶板水平井技术、井下千米定向长钻孔技术、碎软煤层井下护孔钻进技术、智能化钻机远控钻孔技术、井下水力化压裂/割缝增渗技术等煤层气抽采技术及其配套装备最新进展和中高浓度煤层气深冷液化、低浓度煤层气分级压缩提浓、超低浓度煤层气蓄热氧化利用等煤层气利用装备的最新进展及技术指标。在此基础上,针对我国目前面临的深部开采、西部煤炭资源开发及高强度集约化开采等新特点,分类整理了束缚煤层气产业发展的技术瓶颈和发展趋势,提出了煤炭开采与煤层气开发协同规划和联合开发的技术思路等。     

恩洪向斜煤储层特性及其地质影响因素

根据恩洪向斜大量的煤田地质资料及煤层气勘探井的成果,分析研究了本区煤储层孔裂隙发育特征、含气性、渗透性,得出了以下结论:恩洪向斜具有煤层厚度大、分布面积广、煤级适中、含气量高等有利于煤层气开采的地质条件,但煤中孔隙分布导致渗流通道可能受阻,而且复杂而强烈的构造变动破坏了煤层的原生结构。根据煤层气试井资料,下部煤层渗透性好于上部煤层。重烃浓度极高是区内煤层气产出的一个显著特点。在今后煤层气勘探开发工作应重点加强构造特征的研究,并针对高含气性、低渗透性选用合适的勘探开发工艺。     

煤层气地面工程现状及技术应用

煤层气具有"低储层压力、低饱和度、低渗透率、低丰度"的特点。由于煤层气田的特点,使煤层气开采与输送成本高,地面工程建设难度大,限制了煤层气产业的发展。随着全球进入能源紧张时代,煤层气作为重要的替代能源日益受到世界各国的重视,中国对煤层气田开发的优惠政策极大促进了国内煤层气产业的快速发展。该论文阐述了煤层气特点、国内外煤层气田地面工程现状、设计标准、典型流程及技术应用等相关内容。     

煤层气井低产原因及二次改造技术应用分析

我国多数煤层气储层低孔低渗、构造煤发育,储层改造效果难以保障,单井产气量和采收率低。选择高效的储层改造和增产技术,提高低效井产量,是当前煤层气产业发展的关键任务。本文系统剖析“地质储层条件、工程施工改造和排采管理控制”影响的低产原因,分析煤层气井二次改造相关技术及应用效果,为不同类型低效井针对性改造提供建议。煤层气井可二次改造的低产原因主要包括压裂裂缝扩展不足、裂缝/管柱煤粉堵塞和压降面积受限等,改造中需考虑煤体结构分布、初次裂缝形态、储层渗透性、产气产水量变化、排采及控制设备适用性等因素。二次改造技术分为物理法、化学法、微生物法和其他方法,物理法中二次水力压裂、间接压裂和无水压裂技术以及化学法中酸化增透和泡沫酸洗技术运用较广泛。二次改造应根据地质条件、初次改造效果、工程排采情况选择针对性技术,避免储层再次伤害,以实现有效改造,提高煤层气单井和井网产气量。     

煤层气储层水锁损害机理及防水锁剂的研究

水锁效应是造成煤层气储层损害的主要因素之一,研究其水锁损害机理和防水锁技术有利于保护煤层气储层,从而提高煤层气采收率。以山西沁水盆地3号煤样为研究对象,实验研究了外来流体侵入对煤层气解吸时间和渗透率的影响。结果表明,外来流体侵入延长煤层气解吸时间和降低渗透率,随着含水率上升,煤层气解吸时间延长和渗透率降低。在此基础上进行了防水锁剂的研究,优选出了防水锁剂FSSJ,并对其性能进行了评价。结果表明,FSSJ起泡性弱、降低表面张力、增大接触角、降低煤芯自吸水量、减少煤层气储层水锁损害,具有较好的防水锁效果。煤层气储层水锁损害应具备自然条件、物质条件以及压力条件。     

等离子脉冲增产技术在煤层气井的应用实践

我国煤层气开发利用有广阔的发展前景,但技术始终制约着煤层气行业发展,在众多技术难题中,如何解决老井产能衰退、产水量不断下降就是一个较突出的问题。由于二次压裂改造对储层伤害较大,为了保护储层,就要引进更高效、更环保、更便捷的储层改造技术,结合煤层气的产出机理,引入相对简单便捷的等离子脉冲增产技术来解决上述难题。结合区块煤层气井特性,根据等离子脉冲增产技术改造机理,按照规范的选井原则,在阳泉矿区寺家庄井田选取4口井,开展了增产技术在该区块的可行性验证。结果表明,4口煤层气井在实验初期井口套压、产水量有较明显的提高,产气量也恢复到较高的水准,说明等离子脉冲技术在老井解堵方面有一定的作用,而实验半个月后产水量、井口套压出现明显衰退,说明等离子脉冲增产技术在本区块解堵影响范围半径较小。虽然作用效果不明显,但也能说明等离子脉冲增产技术在近井地带解堵有一定的成效,同时也说明该技术存在一定的局限性,可在部分区块推广应用。     

准噶尔东南缘中低煤阶煤层气富集规律及成藏模式

准噶尔盆地东南缘煤层气资源丰富但勘探程度相对较低,富集成藏机制和主控因素认识不足,制约了勘探实践。基于对准东南地区煤层气地质条件的精细解剖,揭示了研究区煤层气富集特征及成藏机制。研究发现,准南煤系主要发育在天山山前断褶带,受构造控制明显,东西向断层和背斜密集;煤层层数多且与砂岩叠置发育;煤岩孔径较大,孔隙连通性好,煤层含气量总体上呈现西高东低的特点。在此基础上,建立了准东南地区主要发育急倾斜煤层构造-水力封堵型混合气富集成藏模式,认为“相对的高压的封闭区是煤层气富集和成藏的有利部位”。故在煤层气勘探中应优选埋深适中的“相对构造高点”和平缓的地表水与地下水稳定过渡带,并建议对阜康-大黄山有利目标区开展立体勘探实践。     

煤层气钻井储层保护新技术研究

本文分析了我国煤层气勘探开发现状和前景,研究了我国煤层气储层孔隙和裂隙系统特征,分析了煤层气钻井的储层伤害机理。针对煤层气钻井储层保护难点,提出了采用低固相或无固相钻井液、欠平衡钻井技术、屏蔽暂堵技术和加强固相控制等煤层气钻井储层保护技术。     

浅议我国低煤阶地区的煤层气勘探思路

通过对高煤阶沁水盆地和低煤阶准噶尔、吐哈等盆地水文地质条件的分析发现,把这种勘探思路（地层水矿化度高值区是煤层气勘探最有价值的区域之一）运用到低煤阶的煤层气勘探中却很难,因为低煤阶一般经历了较浅的埋藏深度,煤层热演化程度较低,其生气量较小,煤层气富集成藏的关键在于其生气条件.本文认为：水文地质条件在高低煤阶煤层气富集成藏中所起的作用是不同的,低煤阶勘探中对水文地质作用的认识要从另外一个角度来审视,较为活跃的水动力条件是有利的,活跃的、低矿化度的地层水有利于二次生物气的生成.     

基于地质分析和数值模拟的煤矿区煤层气规模开发可行性研究——以官寨井田为例

为了研究煤矿区煤层气规模开发的可行性,指导该技术在煤矿区煤层气资源开发以及瓦斯治理方面的应用,文章首先以地质条件分析为基础,对官寨矿区的煤层气资源进行了评价,结果显示井田内煤层气地质条件和储层条件均相对优越,不仅煤层气储量丰富,而且气成分以CH-4为主。然后利用储层模拟软件对单井产气量进行预测,结果显示气井产量较高,连续排采15年单井平均气产量为932.00 m3/d,4号和9号煤层瓦斯含量下降33.93%和33.33%。综合分析认为官寨井田煤层气规模开发具有较好的开发潜力和安全效益。所以将地质条件分析、资源潜力评价与产能预测相结合,是一套实用性较强的煤矿区煤层气规模开发可行性研究方法。     

中国煤层气产业对外合作政策研究

中国拥有丰富的煤层气资源，与天然气相比，煤层气的开采具有单井产量低、投资回收期长等特点。目前，中国还缺乏成熟的煤层气开发技术，需要引进外资及先进的技术和管理经验。本文通过分析国外特别是美国政府对煤层气产业的扶持政策及其成功经验，对比了中国现行的产业政策，提出了加快中国煤层气产业对外合作发展的政策建议。     

水力冲割煤层卸压抽放瓦斯技术的研究

水力冲割煤层卸压抽放瓦斯技术的试验研究表明了水力冲割煤层孔比普通钻孔抽放瓦斯量可提高７９％以上。为我国难抽煤层有效地抽放瓦斯开辟了一条新的技术途径。     

应用U型井开采倾斜构造煤层气的钻采技术研究

倾斜高陡构造煤层气钻井的共性是井斜难以控制,而且这类储层分布较广,潜力巨大。根据霍林河煤层气构造地质条件,地层倾角较大,主力煤层厚度大,渗透率较高,又属于典型的低煤阶煤层气,易于实施U型斜井钻采工艺。U型斜井钻采工艺特殊,利用定向斜井与其远端的直井在井下连通,建立煤层流体循环系统。为了保护煤层,煤层钻进过程中要采用环空充气欠平衡钻井工艺。采气时要选用排量范围广、成本低、耐砂能力强的螺杆泵,提高排采效率;U型斜井能够充分发挥倾斜地层流体势能和各井的优势,能够提高排水和采气效率。结合霍林河煤层气钻采,探讨了U型煤层气井钻完井工艺及采气工艺。