煤层气排采工艺技术研究和展望

谷东东

中石油煤层气有限责任公司韩城分公司

煤层气排采工艺技术研究和展望

谷东东

中石油煤层气有限责任公司韩城分公司

随着全球环境问题日趋严重，开发与研究新型能源成为当下科研与应用领域的重要内容。作为一种非常规能源，煤层气已成为现阶段人们所关注的主要能源之一。中国煤层气总体储量十分丰富，据相关数据调查显示，国内陆地埋深在1km以内的煤层气储量占浅埋煤层气总储量超过了61%。研究煤层气井产能影响要素有助于提高浅埋煤层气抽采效率，进一步提升气井产能。基于此，本文将着重分析探讨煤层气排采工艺技术研究和展望，以期能为以后的实际工作起到一定的借鉴作用。

煤层气；排采工艺；技术；展望

1、煤层气井生产阶段

1.1 排水降压至产气前阶段

该阶段产出煤粉颗粒大，粒径为5～10mm，煤粉浓度低于1%，多为原生煤粉和钻井过程或射孔压力过程产生的煤粉，大颗粒的煤粉可以通过井下管柱安装防砂筛管过滤掉，减少卡泵现象。然而该阶段储层承压水的排出使得煤岩围压相对增大，裂隙存在闭合现象，即应力敏现象，所以该阶段主要以控制降液面速度来调整井底降压，以稳定降压为目标。

1.2 气液两相流阶段

该阶段产出煤粉颗粒较细，粒径为1～3mm，煤粉浓度偏高，高可达8%，多为工程扰动、冲刷井壁或井壁失稳产生的煤粉。该阶段产出煤粉细且浓度高，在工艺上通过向油套环空注入排出水稀释井下煤粉，在排水量上通过计算最小携粉速度确定排水量的最低界限，以控制排水速率为目标。

1.3 气井稳产阶段

该阶段是指产水量＜0.5m3/d，且产气量平稳不递减。该阶段气体解吸范围内的渗流通道内水量甚少，该范围内的煤粉来源有限、流体携粉能力也弱。由于气体大量解吸，煤岩正效应占优，不会影响到渗流通道。该阶段主要是控制好套压，确保满足集输要求。

1.4 气井衰竭阶段

该阶段是指产气量递减，储层压力逐步降低到废弃压力为止。该阶段泄气面积不再增大，煤基质逐步解吸完毕，煤粉不再产出。因此该阶段主要以满足集输要求为准。

2、煤层气排采工艺技术

2.1 单井排采工艺

对于不同类型的储层，煤层气单井排采主要分为以下几种类型：排采过程中形成稳定压降漏斗、压降漏斗不断扩展。当煤储层存在张性断层时，随着压力的不断降落，压降漏斗不断扩张至断层时，与地下水连通的张性断层向储层中补给地层水，当补给量等于排采量时，压力不再发生降落，煤层气不再解析产出；当煤层中顶板或者底板存在水层时，压力降落后，地层水通过顶、底板补给储层，当补给量等于排采量时，煤层气不再解析产出；当煤层中存在逆断层时，随着压力的不断降落，压降漏斗不断扩张至断层时，无地层水补给，煤层气不断解析，直至储层的压力与井筒压力一致，煤层气不再发生解析。

2.2 井群排采工艺

在煤层气开采过程中一般采用多口井进行开采，其排采机理以单井排采为基础，但复杂程度要大的多。与单井相比，井群排采过程中，压降漏斗存在干扰叠加的现象。就产气速度而言，多井压降叠加，煤层气解析速度加快，产气速度较单井大的多；在产气量上，压降漏斗叠加后，产生隔水的作用，压力降落程度增加，煤层气解析程度增加，产气量加大。

3、煤层气排采工艺技术展望

3.1 钻完井技术

随着精准定向和地质导向技术的发展，针对煤层气藏的特点，适宜于煤层气开采的井型朝着多样化、复杂结构化的方向发展，由直井发展到垂直井、水平井、丛式井，继续发展到多分支水平井、远端对接井、径向井、倾斜井以及多类型组合井。单多分支水平井就有双井筒多分支水平井、单井筒单分支水平井、双井筒单分支水平井、单井筒单分支分级压裂井、双煤层多分支水平井等多种形式。

3.2 压裂增产技术

我国煤层气酸化压裂技术已经取得了重要进展，煤层气压裂增产技术的发展趋势主要表现在以下6个方面：①由单一压裂煤层向压裂煤层底板或煤层顶板方向发展；②由直井单煤层大规模压裂向水平井分段压裂方向发展；③单一的初次压裂向解堵压裂和重复压裂方向发展；④压裂规模不断增大，甚至朝着“压裂工厂”方向发展；⑤压裂液在活性水基础上，逐步向多元压裂液方向发展；⑥加砂强度趋于增加，由追求高砂比逐步向中砂比转变。

3.3 排采技术

排采作为煤层气产气的重要环节，是钻井、压裂效果成败的关键。煤层气排采技术呈现出以控压控粉为目标的智能化管控排采技术、循环回冲煤粉解堵排采技术、防煤粉高效排采泵、排采-集输一体化的发展趋势。

3.4 数值模拟技术

目前煤层气数值模拟研究一般侧重于描述储层内流体的运移规律，而没有考虑井筒内流动与储层流动的相互作用，未来研究井筒储层一体化，将现行数模的内边界进行修正，由井底射孔段处延伸至井口，使用人为可控的井口油压和生产制度作为煤层气井的调整参数，将会更加方便准确地进行产量预测、制定开发方案、优选生产工艺等。需要针对我国煤层气储层特征的模拟软件，煤层气数值模拟软件的发展趋势是以三重孔隙介质、多组分模型为基础的全三维模型，能够处理注入气体成分强化煤层气开采、水蒸发引起脱水效应以及气体不纯影响、复杂结构井以及结构化网格和非结构化网格相结合等复杂问题。

总而言之，从一定角度上来说，煤层气的产量主要受到地质因素的影响，与气井产气量的效率密切相关。在实际工作中，大量的数据信息表明，渗透率、埋深情况、煤层构造以及厚度等因素的共同作用结果直接决定着煤层气的产量，这就要求我们在以后的实际工作中必须对其实现进一步研究探讨。

[1]张宏录.延川南区块煤层气排采工艺技术现状及建议[J].中国煤层气，2012，02：25-28.

[2]莫日和，郭本广，孟尚志，赵军.柳林地区煤层气排采工艺技术初探[J].中国煤层气，2012，04：7-11.

[3]任鹏，廖华伟，陈超，张新.吐哈油田煤层气排采工艺技术研究[J].内蒙古石油化工，2008，23：91-93.