煤层气排采主要问题及制度优化

2017-03-03王建树中联煤层气有限责任公司晋城分公司山西晋城048000

化工管理 2017年31期

王建树(中联煤层气有限责任公司晋城分公司,山西晋城 048000)

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煤层气排采主要问题及制度优化

王建树(中联煤层气有限责任公司晋城分公司,山西晋城 048000)

随着经济的发展，对能源的需求量越来越大。煤层气是一种非常规天然气，是一种优质、洁净的能源。在煤层气的开采过程中，为了保障开采质量及效率，应当要合理制定相应的排采制度。目前在煤层气的排采中主要存在的问题是排水降压效果差及排采组合方式不合理，若想解决这些问题，也需要从优化排采制度入手。本文通过建立流体动力学模型，结合逐级降压的思想，提出了合理的煤层气排采制度，实践证明效果较好。

煤层气；排采制度；流体动力学模型；地下水流动系统

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。我国有着丰富的煤层气资源，且具有明显的多煤层发育特征。若想合理进行煤层气开采，首先要制定合理的排采制度。可以说，如何有效排水及如何优化排水降压制度，是决定煤层气发展的最重要问题。以下笔者就结合实际例子来谈谈煤层气排采制度的相关问题。

1 煤层气排采中存在的主要问题

1.1 排水降压效果差

从某煤层气井的试气情况中发现，在试气一个月的时间内，该井的产气量突然升高到3025m3/d，达到其单井产气量最高峰；但是当达到这个最高峰后，产气量又很快下降，15日内迅速降低到不足1000m3/d。经分析后发现，该煤层气井的产气量主要是由于试气的时候动液面下降速度过快所以才引发的急剧下降，因为动液面下降速度一旦过快的话，就会使周围渗透率较低的煤层出现压敏，降压漏斗得不到充分的扩展，因此也只有很少的煤层气得以解吸。也即是说，动液面下降速度过快会严重限制气井的供气源。而这些问题的解决，亟需依靠合理的煤层气排采制度。

1.2 排采组合方式不合理

以某煤层气田4号和11号两个主力煤层的排采组合方式为例，其主要有以下几种：4号煤层单独排采；11号煤层单独排采；4号与11号煤层合层排采；先11号煤层单独排采再4号煤层单独排采。举例晋试1井组，观其初期的排采数据发现，4号煤层单独排采的效果最佳，其次4号与11号煤层合层排采，而先11号煤层单独排采再4号煤层单独排采的效果最差。分析发现，4号煤层顶板的主要成分是泥岩和粉砂质泥岩，厚度多超过5m，岩裂隙不发育，具有较强的封盖能力；底板的主要成分则是粉砂质泥岩和粉细砂岩。11号煤层顶板和底板的主要成分分别为浅海相灰岩和泥岩与粉砂质泥岩混合。综合来看，4号和11号煤层均受承压水的控制。但其中11号煤层由于受K2灰岩层大量出水的影响，所以卸压较为缓慢，排采产气量较低；而4号煤层则并无水力联系，因此排水降压效果较好。针对上述情况，应根据实际地质条件合理选择排采组合方式。

2 煤层气排采制度的优化

2.1 认识地下水流动系统

研究发现，埋深较大、含水量较小的煤层与地下水流动系统并无太大关系。而另一种埋深较小的煤层中，在地下水流动系统中存有吸附气，所以其的开采往往会干扰地下水流动系统，导致降压解吸效果变差。因此，在开采这类煤层气资源的时候，首先应当要深入地思考地下水流动系统的相关问题。具体来说，对于部分煤层而言，其本身就可以视为一个地下水流动系统；但是，有的煤层则需要与顶底板储层一起才能够组成地下水流动系统；排水降压效果正是受这点所影响的，其产气量的多少是与地下水流动系统的强弱成反比的。因此在制定煤层气排采制度时，需先认识地下水流动系统。

2.2 建立流体动力学模型

建立合理的煤层上下地层流体动力学模型，明确地下水力联系，是优化煤层气排采制度的关键。根据煤层、上下地层水力联系的强弱，将其流体动力学模型分为三种类型：一种类型属于煤层、上下地层水无直接水动力联系，其对于煤层气排采来说最为有利；一种类型是含水量大、补给充足，煤层、上下地层水联系密切，其对于煤层气排采来说最为不利；还有一种介于两者之间的，虽含水量不大、补给不充足，但煤层、上下地层存在水力联系的类型。综合分析后，建议建立第一种类型的流体动力学模型。

2.3 逐级降压

煤层气由于其本身产出机理的特殊性，所以在制定排采制度时不能套用常规的试井理论。煤层气排采制度的合理性主要表现为对生产压差的控制，因此提出逐级降压排采的制度。在进行排采时，应分级逐次降低井底流压，每层均持续一定时间，这样一来就能够保证降压漏斗的充分扩展。且期间由于降压的幅度小，所以煤层的渗透率不会降低很大，通过延长该级降压时间，可促进降压漏斗的扩展，待充分扩展后再进行下级降压。这样一来，压力波就能传播得更远，从而最大限度地提高泄压体积，增大解吸范围，最终提高煤层气单井采收率。同时，这样还有利于缓解煤粉迁移现象和裂隙吐砂现象，从而减轻对井筒的伤害。