分析我国煤层气开发模式和相关开发技术问题

梁春红

中国石油华北油田山西煤层气勘探开发分公司

分析我国煤层气开发模式和相关开发技术问题

梁春红

中国石油华北油田山西煤层气勘探开发分公司

随着人们对煤层开发不断深入，在不同的煤层中开发方面要采用不同的方式。本文主要结合我国的煤层气分布情况，运用对比分析方式对煤层气的开发模式进行阐述，并指出今后煤层气进一步发展的有利区块，根据典型煤层气情况而提出开发的模式以及相关开发技术。

我国煤层气；开发模式；相关开发技术；问题

我国煤炭资源极大丰富，同时是重要的生产以及消费大国。因此，为了能够有效确保煤矿资源的安全性，需要在开发过程中不断提升技术，同时在先进技术帮助下，有效应对煤层气资源开采中的形势严峻。此外，从而消费角度分析，仅二零零八年，我国的能源消费中，天然气所占的比重是3.6%，而煤炭所占的比重是70.2%，根据此趋势预测，在二零二零年，我国对天然气的需求量将达到2931亿m3，而此时存在的缺口将近1000亿m3。因此，在加大开采力度过程中，还需要重视对煤层气的二次开发与利用，从而提升煤层气的抽采量，并推动我国的煤层气产业获得良好发展。

一、分析煤矿区中煤层气的开发模式

（一）地面预抽

此方法主要针对的是没有被挖过的煤区而实施提前5至10年的时间进行地面钻井以便抽取煤层气。此时煤层气抽放如果达到适当的程度之后，则可以运用此方法而有效抽取较高浓度的煤层气，并可以直接在大工业中得到运用。此外，通过这种方式也能够获得良好的煤层纯度[1]，同时产量也较为稳定。此模式存在两种不同的形式，第一种是实施穿层钻孔的方式而抽放瓦斯，第二种则是实施顺层钻孔的方式抽放瓦斯。

（二）对井下瓦斯的抽放方式分析

此模式的主要方式就是通过煤矿井下而进行巷道打孔，从而使得地面瓦斯泵可以有效形成负压，从而达到高效抽取煤层气的目的。此方法可以有效降低煤层气中的回收率，在开采层、采空区以及临近层中所抽取的瓦斯，能够通过良好的技术而提升瓦斯的效率。

（三）分析煤、气一体的开采方式

这主要包括三种不同的时期，第一是原始煤层的储煤，此时可以通过地面打井方式而有效进行预抽；而第二是在开采之后，通过开采层和周围煤层中所受到的影响而实施卸压，从而能够对煤层释放，进而达到抽放煤层气的目的；第三是在煤层开采之后，采空区煤层可以进行抽放。上述不同煤层都可以通过不同的方式进行开采，并且也可以重复运用。

二、分析原始储层中煤层气的开发模式

（一）针对多分支井的开发模式分析

在多分支的煤井中进行开发，可以在主水平的井口大约200米处钻直井，然后把其他分支上的直井和水平井之间的煤层内彻底连接在一起，从而有效帮助煤井中实现排水以及降压等功能[3]。这种多分支的水平井集钻井、完井措施以及增产措施于一身，提升了煤层气的开效率。此开发模式比较适合一些低渗透的煤层中抽取煤气。

（二）分析地面垂直井的开发模式

此方法兴起于二十世纪七十70年代，而在刚开始之时，其主要的目的是运用抽放瓦斯的方式有效降低煤矿中发生瓦斯爆炸的危害，而在后来发展过程中，人们就运用在抽放煤层气工作中。地面垂直井方式主要在打井帮助下而直接进入煤层，并利用排水方式使得煤层放压，而在放压后，煤层就可以释放出来，然后用井筒进行收集。地面垂直井模式中主要包含了三种不同的类型，第一种是超高渗低的煤层，可以实施直井开发；而第二种则是厚煤层而实施直井开发；对于第三种类型，则是煤组的方式直接参与多煤层开发。

三、分析煤气层开发过程中的相关技术

（一）分析欠平衡技术在钻井开发中的应用

由于煤层形成中受到多种因素影响，而煤层中的储藏条件也是千差万别的，因此，运用常规开发技术需要具备有足够强的渗透性以及驱动能量，而在难以满足条件下，则不能够采用常规方式对煤层气进行开发。因此，在欠平衡技术帮助下，钻井开发则显示出较大的优越性，它具有速度快、成本低的特点，同时也较好保护了煤层。

（二）分析定向水平井的技术运用

定向钻进技术期初是运用在石油钻进过程中，而在钻探技术不断深入的背景下，此技术逐渐向煤炭开发方向延伸。在定向钻进中，煤层气则能够在排水方式有效降低煤层压力，从而使得煤层气能够有效渗透出来。这种技术在水平井中进行横向穿过煤层，从而使得采煤气面积以及导流能力得到增加，并且提高了采气效率。此外，在不同井段中，地面至煤层的垂直井中，可以在煤层方向建造良好的造斜井，从而保证了煤层层中的硬度以及油气层之间具有良好的稳定性。

（三）分析碳封存和注气采收率的技术

碳封存是把碳安全封存，此技术可以减少大气的二氧化碳排放量，而碳封存技术几年来得到较快发展，这不仅帮助人们在能源运用方面提升了效率，而且也有效减少二氧化碳浓度提升而给大气所带来的危害，这对有效缓解当前的温室效应发挥积极作用，同时对保护环境也具有重要意义。因为我国作为较大的消费煤炭大国，生产以及生活中二氧化碳的排放量没有进过科学处理而直接排放到大气中，而通过运用此技术则可以有效提升注气采收率，使得煤层的介质所包含的气体能够获得良好的吸附能力，从而直接将二氧化碳——甲烷——氮气所具有的吸附能力降低，并使得二氧化碳在煤层中能够最大限度地吸附煤层中甲烷而进行置换，这就提升了煤层气中的产量。

结束语

由于人们对煤炭资源的需求量越来越大，而作为重要煤层输送大国，我国不仅在开发工作中要重点提升技术，而且还要加强调整能力消费的结构，这对保护环境以及实现可持续性发展等都具有重要意义。但是我国复杂的地质条件而决定了煤层开发具有较大的难度，因此，采取不同的开发模式以及技术，可以有效提升煤层气的效率。本文中重点分析的各种模式希望能够对煤层开发带来的指导意义。

[1]伏海蛟,汤达祯,许浩等.准南中段煤层气富集条件及成藏模式研究[J].煤炭科学技术,2015,43（09）:94-98,11.

[2]刘万涛,高武彬,郑光辉等.鄂尔多斯盆地长7致密油体积压裂水平井产能预测研究[J].科学技术与工程,2016,16（11）:162-166.

[3]刘立峰,冉启全,王欣等.应力干扰对致密油体积压裂水平井产能的影响[J].西北大学学报（自然科学版）,2016,46（01）:113-118.