煤层气排采过程中的技术管理策略探讨

摘 要：随着社会的不断发展和进步，国家经济建设水平逐步提升，各行各业的发展理念有了根本性的转变，尤其是对煤层气开发行业。煤层气作为重要的不可再生资源，在煤炭行业中具有重要占比，是对国家可持续发展战略目标的积极响应。分析煤炭层排采过程，可以发现通过对煤层气的开发和利用，能够大幅度降低煤层中瓦斯气体的含量，为煤田开采工作的顺利进行打好基础。因此，相关企业要重视对煤层气排采技术管理分析，以便从根本上提升煤层气排采工作效率，为国家经济的长远发展贡献一份力量。

关键词：煤层气;排采技术;管理;策略探讨

1 煤层气排采机理

通常我们所说的煤层气，指的就是煤层中含有的甲烷等气体，这些气体重要的储存和运转空间就是煤炭结构中的煤储层。在自然条件下，煤层气主要通过溶解态吸附态和游离态三种形式存在，并且溶解态和游离态的煤层气存在于裂缝中。通俗的来讲，溶解态煤层气指的就是甲烷气体溶解在水中形成的产物，溶解态煤层气的浓度与外界环境压力关系紧密，随着外界压力的不断下降，溶解态煤层气的含量也随之降低。而游离态煤层气与溶解态煤层气相比具有很大的不同，它是指能够在煤储层中自由流动的煤层气。通过煤层气排采工作，可以发现，大部分煤层气的存在形式都是吸附态，这些气体的存储位置是煤储层中的细微孔隙，吸附态的煤层气含量容易受到煤层结构、外界压力、环境温度等因素的影响，大体表现为随着压力的升高，吸附态的煤层气含量升高。随着温度的增长，吸附态的煤层气含量降低。随着在水分含量的增加，煤吸附态的煤层气含量降低，因此，在实际工作过程中，相关人员通常通过排除地层水的方法，来降低煤层气吸附能力，从而实现排水采气的工作目的。

目前我国煤层气排采工作主要应用的方法有以下两种，分别是单井排采技术和群井排采技术，由于我国煤储层类型复杂，所以在实际工作过程中，相关人员应该结合不同煤储层的结构合理选择排采技术。就现阶段我国煤层气排采技术应用情况来看，主要通过对煤层气进行排采操作，进而使煤储层形成稳定的降压漏斗，并且随着排采操作的不断进行，降压漏斗不断延伸扩展，从而使压力稳定下降，实现对煤层气的排采收集。针对一些特殊结构的煤储层，比如存在张性断层的煤储层，在进行煤层气排采操作时，降压漏斗会扩大延展至断层。由于断层与地下水相互连接，所以随着压力的不断下降，地层水将渗透补给煤储层。当排采量和地层水补给量达到一致时，煤储层压力将不再降低。也就是说，煤层气排采工作进行完畢。而对于存在逆断层的煤储层结构，在进行排采时，随着压力的下降，降压漏斗扩大延展至断层时，没有相应的地下水进行补给，无法继续排出煤层气，也就是说，当井筒压力与煤层气压力相平衡时，则结束煤层气开采工作。与单井排采技术相比，群井排采技术更加复杂，操作效率更快。在实际施工过程中，应用群井排采技术，降压漏斗会出现叠加干扰的问题，大大增加了煤层气析出速度，使压力降落速度增快，提升了煤层气的解析效率，增加煤层气产量。

2 排采过程需注意的问题

在煤层气产气过程中，比较重要的环节分别是钻井、压裂和排采，这其中排采操作至关重要，能够决定钻井和压裂的施工效果。因此，在实际施工过程中，相关人员必须做好排采技术管理工作。针对工作中存在的制度不合理、开采工艺选择不科学、设备管理不到位等问题进行积极的分析，并做好管理和预防，以便从根本上提升煤层气产气效率。目前我国煤层气排产施工中，相关人员需要重点注意的问题就是工作制度不合理，时快时慢的操作进程，大大影响了煤层气排采工作质量，过快的煤层气排采操作，会使施工过程中出现吐粉，吐砂等问题，造成渗流通道堵塞，严重时甚至会导造成采井报废，同时，排采操作过快还会引起井筒压力迅速降低，解析煤层气速度过快，导致煤层气降压漏斗扩散不稳定，在施工中后期引起压力恢复，影响工作质量，除此之外，如果煤层气井的含水量较高，渗透率相对来说也比较高，那么就会导致排采操作速度缓慢，无法对排采时间进行合理的控制，大幅度提升了采气施工成本。也就是说排采速度过高，会使煤层气排工作在短时间内达到一个较高的煤层气产量，但是由于受到气源限制，整体泄压范围窄，不能实现长久、稳定的高产，不利于煤层气的持续开采。

3 排采技术管理

3.1 合理选择排采工艺

为了切实提升煤层气排采工作质量，相关人员应该根据煤层气开采阶段和施工环境，合理选用排采工艺，如果在开采初期，可以选用管柱自喷排水采气法，值得注意的是，如果在实际施工过程中，发现井底压力大于机械升举中井底流压力，那么就不能采用管柱自喷排水采气法。可以选用泡沫排水采气法，这种方法的本质是利用人工操作的方式，降低井筒内液体压力，使井桶内的液体能够自主升高到井口，这种方法在实际应用过程中，井底流压力不理想，所以大多数施工人员会向井底加入起泡剂，从而实现对井底流压力的合理控制。与其他排水采气法相比，这种排采工艺施工成本相对来说较高。另一场比较常用的排采技术就是水力喷射泵排采法，这种排采工艺需要高压大排量泵的配合，通过向井口内注入循环清水，来提升井内抽汲作用力，将煤层气混合带入地面表层，这种方式具有较大的使用优势，能够快速提升气井的恢复产能。目前我国使用的排采技术工艺主要是杠泵排采法，由于这种排采工艺维修费用较低，所以施工效益较高，但是受到排量等因素的限制，在实际操各种过程中，施工人员要综合考量气体以及煤层供液能力等元素的影响。

3.2 加强地面采集设备管理

随着科学技术水平的不断提升，煤层气排采技术水平有了很大程度的提升，各种先进的采集设备被应用到煤层气开采时过程中。所以，为了进一步提升煤层气排采工作质量，相关人员就要做好地面采集设备管理工作，以便从从根本上提升排采工作效率，确保排采工作的顺利进行。近年来，我国煤层气排采设备自动化水平迅速发展，在解放劳动力、节省排采施工成本的同时，大大改善了矿井的环境质量。因此，在进行排操作过程中，相关人员必须严格按照有关规定进行机器设备操作，规范操作流程，并做好设备的维修与养护工作，提升煤层气排采操作质量。

3.3 完善排采制度

由于煤层气排采操作复杂，施工环境相对来说比较艰苦，容易受到各种因素的影响，煤粉是现阶段煤层气排采过程中比较常见的影响因素，大大降低了开采工作的效率，影响煤层气开采施工质量，容易造成通道堵塞，因此，在实际施工过程中，相关人员必须严格按照排采施工制度进行操作，避免煤粉等问题的出现。与其他天然气等自然资源开采操作不同，煤层气开采工作，与压力，渗透量、解析率等因素息息相关，尤其是对煤层气排采工作而言，要结合不同地区的地质条件，严格按照定量化、稳定化的施工原则经营排采，提升排采工作安全性。除此之外，在进行排采工作前，相关人员还可以对施工区域进行模拟，合理利用实验等方法来获取煤储层参数数据，并经过严格的分析，建立有效的排采强度模型，设定合理的渗流参数，完善有关排采制度，提升排产工作质量。

4 结束语

综上所述，煤层气排采操作在煤炭行业的发展中起了至关重要的作用，因此，相关人员必须做好技术管理工作，根据不同区域的地质条件，结合环境因素，选用合理的排采技术开采工艺和施工设备，并对排采制度进行不断的完善和优化，以便从根本上提升煤层气排采操作水平，保证排采工作效率。

参考文献：

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作者简介：

谢磊（1989- ），男，汉族，籍贯：山西昔阳，助理工程师，学士，主要研究方向：煤层气增产稳产措施及日常排采管控。

基金项目：国家科技重大专项课题（2016ZX05067004-007）