射流泵排水采气系统设备选型与参数设计

作为一种优质、高效而又清洁的能源,煤层气应用需求的增加有效的促进了排采系统的进步。目前大多数煤层气依然采用排水采气方法,提高了开采效率,取得了良好的开采效果。但不可否认的是也存在一些问题,影响了煤层气开采效率,增加了开采成本。因此针对我国煤储层低压、低孔、低渗的特点,以及现有的排采设备降低井底压力的能力有限的情况,提高煤层气开采效率,就要从扩大降压半径,促进煤层气解吸范围入手。所以在煤层气开采中借助射流泵产生的强大真空效果,能够更有效的降低井底压力,提高煤层气开采效率。     

煤层气增产技术

介绍了国内外煤层气开采现状、增产措施以及我国煤层气储层的特点，指出我国煤层气资源虽然十分丰富，但其勘探与开发水平还不高；我国煤层气储层的特点，决定了我国开采煤层气的难度较大。此外还分析了目前国内外煤层气增产的3项主要技术：水力压裂改造技术、煤中多元气体驱替技术和定向羽状水平钻井技术。     

中国煤层气产业化开发的技术选择

中国煤层气藏具有低渗、低压、低饱和、构造煤发育、非均质性强烈以及高的构造应力场环境等地质特征,在对煤层气3种开发技术的特点和要求分析的基础上,认为在我国用常规垂直井开采煤层气具有很大的地质局限性,指出煤、气一体化开采是中国煤层气规模化、产业化开发的最佳技术选择,它包括在采动影响区进行地面井开采和较为成熟的井下抽放2个方面.     

煤基质自调节效应实验

煤储层渗透率是决定煤层气开采成败的关键参数之一。以煤基质为研究对象,根据应力来源的不同,提出了煤基质内外应力的概念。分析认为:煤储层渗透率随煤层气开采而动态变化正是煤基质内外应力综合作用的结果。随着煤层气的采动,有效应力(煤基质外力)增大,裂隙宽度减小,煤储层渗透率降低;而流体压力降低,煤层气解吸,煤基质发生收缩,产生煤基质内力,裂隙宽度增大,煤储层渗透率增高。为了探讨煤基质内外应力与煤基质变形特性的关系,开展了三轴力学实验和吸附膨胀实验,根据实验结果的分析和总结,提出了煤基质自调节效应的新观点,构建了煤基质内外应力耦合作用下的自调节模式。研究成果为煤层气的有效开采提供了理论基础。     

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我国大部分煤田属高瓦斯煤气田,在煤炭开采时,煤层中的煤层气（瓦斯）将大量释放到开采空间,造成严重的安全隐患,因此,煤层气抽放是高瓦斯矿井解决煤炭开采时瓦斯超限的主要技术措施。我国很多矿井建立了地面永久煤层气抽放系统,以解决煤炭开采安全问题,同时,又可将抽放出来的煤层气作为化工原料和燃气用于居民。本文在理论分析局部煤层煤层气抽放与地面永久抽放系统并网时管道煤层气流动规律的基础上,提出了局部抽放系统与永久抽放系统有效并网的和技术关键,分析了局部煤层气抽放与永久抽放实施有效并网的技术措施和效果,为今后煤层气局部抽放的合理利用提供了有益的途径。     

煤中多元气体的吸附与解吸

论述了我国开发煤层气的意义和开发现状，探讨了煤对多元气体的吸附一解吸特性．为今后利用注气驱替开采煤层气提供了重要的理论指导。     

我国高低煤阶煤层气成藏的差异性

从煤层气成藏的气源条件、煤层的储集能力、煤层的物性、煤层的水文地质条件和成藏过程 等方面，分析了高煤阶煤层气和低煤阶煤层气成藏的差异性。在分析过程中考虑了构造热事 件对高煤阶煤层气藏物性的改造作用和生物气、游离气在低煤阶煤层气成藏过程中的作用。 最后,在分析煤层气成藏差异性的基础上,得出了高低煤阶煤层气藏的优点和缺点,指出中 国高煤阶煤层气和低煤阶煤层气均有开采价值。     

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近年来低煤阶煤层气在美国粉河、尤因它盆地进行大规模商业性开采，引起包括中国在内的许多国家关注。中石油煤层气勘探项目经理部对我国西北、东北、内蒙古、滇黔桂地区中、新生代低煤阶含煤盆地煤层气成藏条件及资源分布进行了研究，发现我国低煤阶煤层气资源非常丰富，是我国煤层气勘探不可忽视的重要资源。2003年优选吐哈盆地沙尔湖凹陷进行了积极探索，取得了很好的效果，初步分析了低煤阶煤层气成藏控制因素，指出低煤阶煤层气藏一般埋藏浅，含气量低，但煤层渗透性好。勘探目标选择应注意对煤层气保存条件的分析，寻找高饱和含气区。另外，低煤阶煤层气开发还需要煤层有一定的厚度，这样才能保证较高的资源丰度、单井产量，达到长期稳产的目的。     

煤层气开采的二维非平衡吸附模型

由于煤层气工业发展比石油工业晚，故很多方面的研究都借鉴了石油开采的理论，鉴于煤层气开采机理与石油开采有本质的区别，因此煤层气的数学模型相对较油气藏模型要复杂。文章在平衡吸附模型的基础上，进一步研究了煤层气开采的非平衡吸附模型。充分考虑了煤层气的流动特性，并结合煤层气的开采特点，首先根据物质平衡原理以及朗格缪儿等温吸附曲线，建立了煤层气开采的扩散模型；然后结合达西定律，建立了煤层气开采的渗流模型；同时考虑到煤储层特征建立了煤层裂缝的孔隙度和渗透率模型，结合边界条件，形成了完整的煤层气开采的二维非平衡吸附数学模型。     

我国煤层气排采技术研究现状

煤层气与常规油气的开发有着较大的不同,煤岩储层具有特殊的应力敏感性和成藏富集规律,所以开采难度也相对较大。若想合理进行煤层气开采,首先要制定合理的排采制度,深入的研究煤层气排采技术,为煤层气合理高效开发开采提供理论依据。本文首先阐述了煤层气排采原理,进而针对排采工具对煤层气开采的影响、排采阶段的划分、排采制度与控制等三个方面展开叙述,总结了目前的研究状况。分析认为:煤层气排采工具和设备的选择需要与排采管控制度相适应,目前排采管控制度向着更加智能化的方向发展。     

煤层气的开采机理研究

煤层气为自生自储型非常规天然气资源。为了更好地开发煤层气,需要深入研究煤层气的开采机理。煤层气赋存于煤岩层的割理和基质孔隙中,以吸附状态为主,且与地层水共存。煤层气从孔隙壁面上解吸下来之后,才能被开采。开采地层水导致地层压力下降,进而导致煤层气解吸成为自由气,解吸后的煤层气沿割理渗流至井底后被采出地面。煤层气的开采过程包括脱气、解吸和渗流3个阶段。扩散不是煤层气的开采机理。     

我国煤层气井排采工作制度探讨

我国煤层气资源丰富,全国2 000 m以浅的煤层气资源量达36.8×10¹²m³。由于煤层沉积后普遍经历了较为复杂的构造运动,若煤阶较高,煤的渗透率普遍偏低,而且在煤层气开采中储层的压敏作用极强,这就需要我们更加关注排采技术。针对目前煤层气排采中存在的排水降压效果差、单井产量低的问题,从优化煤层气排采工作制度角度出发,引入了流体流动系统的概念,指出建立合理的煤层气流体动力学模型是制定合理工作制度和建立数学模型的前提,还提出了逐级降压排采工作制度的思想。通过计算对比分析,认为这种工作制度指导下的排采效果更好。       

生物产气对煤层气可采性指标的影响

煤层气开发受多种因素的影响,为了研究生物甲烷代谢对煤层气开采指标的影响,选择不同煤阶的煤样进行了生物代谢模拟实验。通过生物产气数据、代谢前后煤样等温吸附和孔隙结构等参数测试,计算煤层气的采收率、含气饱和度、临储比等开采性指标并分析其变化规律。结果表明:1煤层生物产气能提高煤层气资源量,但随着煤变质程度的增加,生物产气量逐渐下降,同时煤的亲甲烷能力也降低;2生物产气对煤储层孔隙结构有明显的改善,其大孔数量和总孔容两个指标显著增加,从而提高了煤储层的孔渗性;3生物产气后煤储层的临界解吸压力、含气饱和度与采收率等开采指标也都有不同程度的提高,河南义马千秋矿和山西柳林沙曲矿煤样的含气饱和度提高的幅度较大,山西西山官地矿煤样的变化幅度次之,但总体的变化趋势具有一致性。结论认为,煤层生物产气不但能增加煤层气资源量,而且还有助于提高煤层的可采性。该研究成果可以为我国煤层气生物工程现场实施提供参考。     

基于卸压煤层气开发的构造煤储层孔渗特征与类型划分——以淮南矿区为例

在淮南矿区卸压煤层气地面开发取得积极进展的背景下,应用扫描电镜和汞注入法对淮南矿区构造煤样进行孔裂隙测试,结合井下煤层透气性和试井渗透率测试数据,探讨了构造煤储层孔渗特征。对比分析了卸压煤层气开采现场测试渗透率变化差异,揭示了构造煤卸压开采条件下影响煤层渗透率变化的影响因素及煤体结构差异对煤储层改造的控制作用,提出了构造煤储层类型划分方案。研究表明:随着构造变形的增强,煤中外生孔裂隙规模增大,孔容、中值孔径、孔隙度等参数增大,煤储层渗流孔含量与构造变形呈正相关,但地层条件下构造煤储层的渗流性受储层压力、煤体结构、地下水等因素控制。构造煤储层特性决定了当前原位煤层气开发技术的不可行性;而卸压煤层气开采有效解决了构造煤储层渗透率低、压力传递困难以及压裂改造效果差等技术难题,卸压开采对煤储层的改造导致的"卸压增透增流"效应主要受煤体结构控制。煤体变形越强,改造效果越好,基于不同煤体结构构造煤储层中渗流孔的含量与改造效果的一致性,认为糜棱煤是卸压煤层气开发的优质储层,碎粒煤是较优质储层,碎裂煤和鳞片状煤是一般储层,原生结构煤是不利储层。     

煤层气钻机的性能探析和发展方向

煤层气的大规模开发带动了煤层气开采设备需求量的增加。介绍了煤层气钻机与油水井钻机的区别,将我国的煤层气钻机发展状况和性能与国外进行了对比,指出了国产煤层气钻机和进口煤层气钻机的差距(主要表现在底盘、自动化程度和国产的大排量空气压缩机性能)和研制煤层气钻机要解决的根本问题(提高工作效率和技术经济性),从而为我国煤层气钻机的产业化趋势和发展指明了方向。     

煤层气多分支水平井钻井关键技术研究

在我国煤层气的资源非常丰富,具有良好的经济效益和社会效益。通过对我国煤层气藏进行研究分析,发现其地质环境具有低渗、低压、低饱以及构造煤发育的特征,这样的地质条件在国内常规垂直井对煤层气进行开发时,造成了一定的地质局限性,增加了开发难度。煤层气多分支水平井作为新型改造技术常被用与煤层气的开采中,该项技术是将完井、集钻井以及增产措施相结合的煤层改造技术,近些年来在国内发展前景良好,但针对我国地质条件的特殊性以及对开采技术的发展需求,该项技术还应更加趋于完善。本文对该项技术的核心技术与技术难点进行了分析探讨。     

模糊评判法优选煤层气井排采方式

煤层气井采用的排采设备基于常规油气井的开采设备,在现场应用中存在诸多问题,影响了煤层气的开采效果。为了实现较高的开采效率,通过对煤层气井各排采方式的分析,结合模糊数学的理论知识,利用模糊综合评判法建立了煤层气排采方式评价模型,从技术因素和经济因素两方面对现场煤层气井的排采方式进行模糊评价并选出了最优的排采方式,结果表明所选方式符合现场所用设备,为煤层气排采工艺的优选提供了理论依据和技术方法。     

煤层气基础理论、聚集规律及开采技术方法进展

煤层气以呈吸附状态赋存在煤储集层中而有别于常规天然气,导致煤层气藏的形成机制和开发原理与常规天然气藏截然不同。围绕煤层气基础地质理论、煤层气聚集规律和煤层气勘探技术方法三方面,重点研究煤层气的生成、成藏理论、成藏条件,总结出我国以高煤阶无烟煤煤层气富集成藏为代表的煤层气聚集规律,同时对目标区预测技术和低渗强化开采的工艺技术进行分析,提出开展煤层气生成及储集层非均质性研究、煤层气富集成藏机制分布规律和高效勘探开发技术机理研究是解决制约我国煤层气工业取得突破的有效途径。参21     

山西河东煤田柳林杨家坪煤层气储层地质特征

在详细分析柳林杨家坪煤层气试验区的煤储层特征的基础上,对煤层气基础地质、煤岩学、煤层含气量、吸附/解吸和储层物性进行了总结评价,提供了基础实验分析数据。研究表明,杨家坪试验区煤层气基础地质条件良好,各项储层参数有利,适合于煤层气开采。     

二连盆地霍林河地区低煤阶煤层气成藏条件及主控因素

我国越来越重视对低煤阶煤层气的勘探,但已有的资料表明,目前对低煤阶煤层气藏的认识还不够深入。为此,以我国典型的低煤阶煤层气区——二连盆地霍林河地区为例,对该区煤层气地质特征和煤岩煤质及煤岩演化程度、煤储层渗透性、煤层含气性等煤储层特征进行了分析,从构造条件、封盖条件及水文地质条件3个方面研究了煤层气藏主控因素及保存条件。结论认为:霍林河地区煤层气成藏条件有利,具有煤层厚度大、煤层埋深较浅、煤储层渗透性好、含气量较高、封闭保存条件好等特点;保存条件是该区煤层气成藏的主控因素,且封闭条件好的浅部是煤层气富集的有利区。