煤层气水平井产能控制因素分析及排采实践

为了揭示煤层气水平井产能控制因素,采用理论分析方法分析了临界解吸压力、含气饱和度及渗透率对水平井产能的控制作用。通过山西沁水盆地南部水平井排采实践,提出了三段式管理井底压力的排采方法,即将排采制度分为井底压力大于临界解吸压力阶段、介于临界解吸压力至0.5倍临界解吸压力阶段、小于0.5倍临界解吸压力阶段分别制定降压幅度。井底压力控制遵循：第1阶段落实地层供液能力,降液幅度小于3 m/d;第2阶段缓慢提产,落实煤层气井产气能力,降液幅度为1 m/d;第3阶段稳定配产,维持井底压力,产气量出现下降时缓慢降液,降液幅度为 0.5 m/d。结果表明：三段式管理井底压力的排采方法有利于区域压降扩展和充分释放煤层气井产能。     

寺河区块煤层气井排采特征及抽采效果分析

为研究煤层气井长期排采特征及抽采效果,以寺河区块开发较早的煤层气井实际生产数据为基础,采用理论分析与试验测试等方法,分析了煤层气井排采过程中套压、产水量、产气量随抽采时间的长期变化规律,并对抽采效果进行了验证。研究结果表明:在煤层气资源赋存条件差异不大的情况下,区内煤层气井排采曲线与小构造关系密切,大部分气井套压在短时间内达到峰值,而后逐渐降低,产水量主要集中在排采阶段的前3年,产气峰值一般出现在排采后的4~6年,少数井产气峰值出现在排采后的1~2年。煤层气地面抽采效果显著,降低了煤矿投入,提高了掘进速度,减少了瓦斯超限事故。由于煤层气井具有排采周期长,不同构造部位产气效果及排采特征差异性大的特点,应根据煤层气赋存条件及井下采掘进度,在瓦斯含量高的区域提前10~15年进行地面预抽。     

煤矿采动区地面井瓦斯抽采技术及其应用前景分析

针对我国煤层松软、低渗、抽采困难的问题,提出了充分利用煤层采动卸压效应强化抽采煤层解吸瓦斯和工作面涌出瓦斯的采动区地面井抽采技术。从资源评价、井型设计、地面布井、局部防护、安全抽采控制等关键技术和成套技术的应用效果及发展前景等方面对煤矿采动区瓦斯地面井抽采技术在瓦斯治理方面的应用进行了深入分析,指出煤矿采动区地面井抽采瓦斯技术是进行煤矿区瓦斯灾害综合治理的一条有效途径;提出了进行煤矿区煤层气规模化开发、有效治理井下瓦斯灾害的合理化建议:地面井布井应偏向工作面回风巷侧,井型结构应充分发挥采场裂隙带的作用。     

压力控制下高煤阶储层煤层气井排采的流体效应

为得到高煤阶储层煤层气井排采的压力-产气-产水动态平衡关系,揭示不同压力控制下的煤储层煤层气井排采的流体效应及机制,以沁南地区X1和X2煤层气井为研究对象,在X1煤层气井排采阶段划分的基础上,分析了不同压力条件下的煤储层煤层气井排采解吸规律及流体效应;研究了不同排采阶段的套压、动液面高度、井底压力及枯竭压力与产能的关系;数值模拟了X2煤层气井在压力控制前后的产能变化特征。结果表明:煤层气井排采的流体效应取决于是否对排采见气初期套压进行控制,排水阶段结束后采用蹩压、控压的排采制度,可有效提高煤层气井的产能。     

煤矿瓦斯精细化抽采及系统建设

针对目前煤矿低浓度瓦斯抽采问题,尤其是由于瓦斯浓度低而带来的管道输送安全隐患,通过借鉴地面煤层气开发排采过程中“连续、平稳、缓慢”的降压排采工艺,分析了煤矿瓦斯抽采钻孔、煤层增透、管路系统、抽采设备等各个环节所采取的措施和存在的问题,提出通过科学化的钻孔抽放参数设计、分源分区域抽放的独立单元化智能管理、动态大范围智能反馈可调的抽放泵站建设,实现以煤矿瓦斯高浓度抽采、煤矿瓦斯高效安全治理为目的的煤矿瓦斯精细化抽采系统建设方案和方法。     

煤层气综合抽采技术及应用研究

通过在井下大巷实施井下水平井与原有地面U型井对接连通,实现将地面抽采改为井下正压抽采,可解决煤层气地面抽采的诸多不利,有利于降低抽采成本,改进抽采管理水平。目前煤矿瓦斯治理采用的井下抽放方式为常压钻孔负压抽放,在钻孔过程中煤层原始地层压力因快速降压,导致出现损害瓦斯通道的压实效应;正压直接转换为无节制措施的负压抽放,初速过大易造成速敏效应,从而使瓦斯抽采影响范围小及瓦斯浓度和采收率低,而且产量衰减快,增加煤矿井下钻井工程量,经济性很差。为解决这个问题,通过对保德煤矿煤层气综合抽采技术及应用研究,采用井下正压抽采,可以有效提高瓦斯最终采收率,为降低保德煤矿抽采成本开辟了新的途径,项目具有广泛推广价值。     

成庄煤矿采空区煤层气地面井抽采试验

山西晋城矿区主采3#煤层,一般为大采高高强度回采,由此造成工作面瓦斯涌出量大、瓦斯治理压力大等问题。因此,利用采动卸压作用和采空区瓦斯抽采的运移规律,在成庄煤矿施工了采动区地面抽采试验井抽采本煤层采动影响区和采空区煤层气,并运用地面井逐级优化设计方法对试验井的布井位置、井型结构进行了优化。抽采试验结果表明:采空区瓦斯抽采浓度高达50%以上,有效地降低了工作面瓦斯治理压力,试验效果良好。     

采动区瓦斯地面井抽采技术在含水地层矿区的应用

山西端氏煤矿在应用采动区地面井抽采煤层气技术时发现钻越地层涌水量较大,地面井受采动影响后地层水从井壁破损处涌入套管内堵塞抽采通道,导致产气效果欠佳。针对这一问题,通过分析井身破坏模式,确定含水地层位置,进一步优化钻固井工艺及井身结构,改进后地面井抽采效果提升显著：有效运行时间从30 d增加到180 d,抽采瓦斯纯量由15.95万m³增加到172.25万m³,地面井运行后工作面回风巷瓦斯浓度降幅为29.60%,工作面上隅角瓦斯浓度降幅为46.27%,井下工作面涌水量没有增加。现场试验结果表明,采动区地面井抽采技术经过优化改进后可以在含水层赋存矿区成功应用。     

排采面积对煤层气单井产气潜能影响分析

针对煤层气井有效排采时间短的问题,基于煤层气井稳定渗流方程和朗格缪尔吸附定律,建立了径向流煤层气井和压裂煤层气井排采面积影响单井产气潜能的数学模型,分析了排采面积对单井产气潜能的影响,并研究了煤层气井单井控制的有效解吸边界。结果表明:压裂煤层气井和径向流煤层气井解吸量与解吸半径之间的变化趋势大致相同,其解吸量随着解吸半径的增加接近于二次函数变化,解吸半径增加10倍,解吸量大约增加46倍。排采面积越大,煤层气井产气潜能越大。径向流煤层气井井底压力为1.0 MPa时,其单井控制解吸边界半径为99.73 m,其有效解吸边界的研究为煤层气开采合理布置井网提供了依据。     

煤层气井负压排采智能评价系统研制

本文就如何促进负压排采技术的理论基础完善,使煤层气产量日益下降的老井实现再次稳产的问题,提出了以科技创新来推动技术应用,达到老井二次稳产的目的。因此,自主开发了煤层气负压排采参数与井况适应性智能评价系统,弥补当前负压排采参数与井况适应性评价方法的不足,弥补井底流压监测手段的不足。研究表明,运用负压排采智能管理模式,对今后更好地指导现场煤层气井开发生产以及推广至地质特征、生产特征相似的煤层气区块具有重要的增产意义,同时是很好的精细化管理方法和降本增效措施,取得了良好的试验效果和宝贵的实践经验。     

煤矿区煤层气三区联动立体抽采理论与模式

为了实现煤矿区煤炭与煤层气2种资源的安全高效协调开发,基于煤炭开发时空接替规律,将煤矿区划分为规划区、准备区、生产区3个区间,分别采用地面钻井排采、地面与井下联合抽采以及本煤层钻孔抽采等不同的瓦斯抽采技术以保证煤炭安全高效生产。根据煤矿安全生产容许最高瓦斯含量数学模型、煤层瓦斯压力数值模拟模型和煤层气立体抽采优化专家系统,创立了三区联动的区域递进式立体抽采模式（晋城模式）,提高了煤炭资源采出率,实现了煤矿瓦斯井下抽采和地面原位抽采2个独立产业模式的有效衔接,解决了煤层气开发与煤炭开采的时空矛盾。     

基于煤层气与煤炭协调开发的地面抽采工程部署关键技术进展

煤矿区煤层气地面抽采具有煤炭安全开采效率高、清洁利用煤层气资源和减少瓦斯大气排放的多重效应,其煤层气产量多年来占了全国总量的主要比例。“十一五”至“十三五”期间,依托国家油气重大专项,基于煤层气与煤炭协调开发的指导理念,研究了煤矿区地面煤层气抽采工程部署的特点及存在问题,按照受煤炭采动影响与否将煤矿区煤层气地面抽采分为预抽和采动抽采2种类型,在对两种抽采类型的抽采对象、可抽采时间和空间特征研究基础上,分别总结形成了煤层气地面预抽和采动抽采的工程部署方法体系。结合原始条件下煤层气开发模拟技术现状分析,梳理了煤矿区煤层气地面预抽模拟技术体系;在采动抽采技术特点及关键储层参数变化规律的研究基础上,基于渗透性控制气体运移规律的认识,提出了采动抽采效果预测模拟方法。根据煤矿区地面抽采具有安全效应特征,提出了煤矿区地面煤层气抽采间接经济效益的评价指标,即地面抽采前矿井瓦斯灾害治理费用与地面抽采后矿井瓦斯灾害治理费用的差值,并建立了包含预抽和采动抽采的比较全面的地面煤层气抽采工程经济性评价方法。煤矿区地面抽采工程部署及相关技术是预判煤矿区地面煤层气低成本高回报效果、煤层气与煤炭资源协调开发的关键手段...     

地面瓦斯抽采钻机车的研制及应用

目前,煤矿区地面煤层气(瓦斯)抽采是我国近几年采取的一项煤矿煤层气综合治理的重大措施,但由于技术装备和成孔工艺比较落后,使得煤矿区地面煤层气抽采工作进展缓慢.一些施工企业不得不花大量外汇从国外购买先进钻孔设备.针对这一现状,石家庄煤矿机械有限责任公司研制出适宜于我国煤层地质条件,满足煤层气高效、低成本抽采井的国内首台钻...     

煤层气井排采初期井底压降的计算方法

本文根据沁水盆地潘庄3~#煤层气井的相关资料及排采曲线得出临界解吸压力与产气压力的拟合关系并结合实测储层压力得出排采初期的井底压降,为确定煤层气井初始排采初期合理的排采强度做准备,对提高煤层气井产气稳定期和采收率有重要的现实意义。     

地面煤层气抽采效果评价指标初探

地面煤层气抽采是煤层气开发普遍采用的方式,主要以地面垂直井方式为主。建立地面煤层气抽采效果评价指标,有利于同一地区不同地面煤层气井、不同地区的抽采效果比较,也可为国内外抽采效果评价、不同抽采工艺效果比较提供参考手段。目前国内外地面煤层气抽采效果的评价及指标还不完善。本文通过收集晋城成庄区块主要煤层的储层参数和生产数据,采用新型储层模拟软件CBM-SIM进行不同井间距的产能预测,由此探讨地面煤层气抽采效果的有效评价指标。研究表明,评价指标可分为两类：一类是储层特征,主要包括气含量和储层压力;一类是煤层气资源特征,主要包括累计产气量、采收率、日最高产气量、稳产期日均产气量。     

水文地质条件对煤层气U型井的排采影响分析

煤层气是一种靠储层压力解吸-吸附的非常规天然气,其产出过程需借助排水降压解吸效应,而水文地质条件决定了煤层气产出的难易程度。本文以石嘴山矿区首次实施的一组U型井的排采试验特征,从产水量、水化学特征、水源补给、井底流压等方面分析了水文地质条件对U型井排采的影响,初次认识到本地区煤层气生产过程中水文地质条件具有积极促进作用,对本区后期煤层气勘探开发中的施工工艺、排采设备选型、排采制度制定具有重要指导意义。     

煤储层理论临界解吸压力与实际排采对比研究

基于现有的临界解吸压力及井底压力的计算方法,对煤层气井在排采生产中存在的理论临界解吸压力与实际排采不吻合的现象,深入分析原因.分析认为,煤储层含气量实测误差以及混气液柱压力的计算是主要影响因素,减小测量误差和建立更精确的混气液柱压力计算模型值得研究,以便深入认识煤层气生产过程,掌握排采特征和建立合理的工作制度来指导煤层气资源合理开发.     

煤矿区地面钻井压裂井下效果考察

我国煤矿区地面钻井压裂抽采煤层气(又称瓦斯)技术经过近几年的发展取得长足进展,但地面钻井压裂井下压裂效果考察研究还处于起步阶段。基于地面瓦斯抽采钻井的水力压裂,重点介绍井下压裂效果考察技术和方法,研究考察地面井压裂技术井下压裂区分布范围、裂缝的展布规律,以及压裂对井下瓦斯抽采、采掘生产的影响效果,并形成一套系统的考察手段检验地面压裂井压裂效果,指导地面井压裂抽采煤层气的生产实践。     

回采工作面上方煤层气地面抽采直井移动与变形分析

论述了煤矿开采引起从上覆岩层(地层)到地表的变形过程与变形分区,并根据变形特点提出了有利于抽采与保护的煤层气地面抽采直井布置位置的选择原则,以期能对煤层气地面抽采直井设计有所帮助。     

煤矿采动区地面L型顶板水平定向井抽采技术及试验

为解决井下采掘衔接紧张及上隅角瓦斯超限的问题,结合井下高位钻孔抽采与采动区地面直井抽采技术的特点,提出采动区地面L型井抽采技术。在深入分析采动区地面L型井与传统L型定向井区别的基础上,指出该技术的关键点包括井型结构设计和井位层位选择技术、井身层位导向钻进和疏通技术、地面安全抽采控制技术。在山西晋煤集团寺河煤矿3313工作面开展了采动区地面L型井抽采技术试验,结果表明：地面L型井抽采瓦斯浓度平均80%,平均抽采瓦斯纯流量2.2万m³/d,上隅角瓦斯浓度平均降幅46.5%,为工作面瓦斯涌出治理起到关键作用,验证了该技术在煤层气开发及瓦斯涌出治理领域的巨大潜力,为我国煤矿区采煤采气一体化开发提供了新的技术途径。