煤层气讲课材料
能源地质学-10-2-煤层气组成与性质资料
煤层气的物理性质
气体 CH4 CO CO2 H2S SO2
NO2
H2
味
无
微有 甜
略带 酸味
臭味
酸味 硫磺味
有刺激 味
无
无无
无
色
无无
无 褐红色
相对 比重 0.554 0.97 1.52 1.19
水溶性 难溶 微溶 易溶 易溶
爆炸性 5~16 12.5~ 不爆 4.3~4
吸气
99.85 0.47 0.38 30.87
非烃 微量 微量
微量
三、煤层气的同位素特征
1、煤层甲烷稳定碳同位素分布
煤层甲烷稳定碳同位素的地域分布（据叶建平等，1998）
2、煤层气的鉴别标志
1）相同成熟度
Ro,max=0.50~2.5% δ13C1＞-43‰是煤型气， δ13C1 ≤-43%～-55‰是油型气。
1.269
1.48
相对密度(15.5℃)
0.554
0.967
1.519
1.038
1.178
热值/KJ·m-3
37.62
不可燃 不可燃
65.90
23.73
溶解系数 m3/m3·atm 0.033
0.016
0.87
0.047
2.58
H2 2.016 -239.90 1.297 -252.70
0.069 12.07
同位素δ13C、δD(‰)
δ13C1 δ13C2 δ13CCO2 δD1 -32.20 -20.80 28.40 -193 -30.20 -23.70 -17.00 -154 -32.00 -24.80 -15.80 -145 -31.90 -21.90 -17.20 -157 -33.00 -19.50 -12.70 -159 -32.60 -18.50 23.20 -172 -31.20 -16.80 -12.50 -152
煤层气储集层课件
(4) 煤体结构的影响
煤体结构的分类
糜棱煤与原生结构煤不同孔径孔的孔容也存在差异
在构造应力或其它力（如重力）的作用下煤体将发生变形，煤体原生结构将遭到破坏，同时也改变了煤的孔隙特征。总体上破坏程度越深，煤的孔隙度和比表面积增加越大。
2、Ro,max=1.3％∼2.5%，大孔的孔容和比表面积则呈现缓慢下降趋势，这可能是由于煤中植物组织残留孔仍然存在的结果。该阶段中孔、过渡孔和微孔的孔容与比表面积达到了极大值，说明该阶段大量的烃类生成，造成气孔的大量增加。 3、Ro,max>2.5%，各类孔隙的孔容和比表面积均呈现下降趋势。这是由于此阶段煤的生烃能力显著下降，新的气孔的生成微弱，而高温高压作用下进 一步的煤化作用引起的大规模缩聚作用导致各类孔隙的减少。
一、基质孔隙
基质孔隙为煤的基质块体单元中未被固态物质充填的空间，由孔隙和通道组成。一般将较大空间称为孔隙，其间连通的狭窄部分称为通道。
1. 基质孔隙的分类
(1) 成因分类
气孔
残留植物组织孔
次生孔隙
晶间孔
原生粒间孔
（2）孔径分类
气孔
气孔是指煤化作用过程中气体的生成与逸出留下的痕迹，是煤体在较高的温度、压力条件下，处于近塑性状态，由其自身形成的气体作用的结果
割理被次生显微组分充填，因后期应力的作用沿一侧被裂开，焦作古汉山山西组二1煤
割理内充填的次生显微组分形成的次生裂隙，焦作古汉山山西组二1煤。
经有机溶剂刻蚀后显示出割理被次生显微组分充填的特征，充填的割理与现存的方向、大小基本一致，焦作古汉山山西组二1煤组3号煤，SEM
《煤层气开采技术》课件
传统开采技术
1 井巷开采法
通过在煤层上方开挖一系列的巷道，从而将天然气导入井眼，是煤层气开采最传统的方 法之一。
2 瓦斯抽采技术
瓦斯抽采技术是对煤层气资源进行有效开发的一种传统方法。
3 瓦斯点火技术
瓦斯点火技术是最早的开采煤层气的方法之一，利用煤层中的瓦采技术
煤层气的形成和分布
形成原理
煤层气是在煤层形成和演化过程中释放的天然气，是古代有机质的产物。
分布特点
煤层气广泛分布于世界各地，但受多种因素的影响，不同地区的煤层气储量和开采难度也不 同。
利用前景
煤层气开采能大大缓解全球能源短缺的现状，未来市场前景广阔。
煤层气开采技术的分类
1
加压注气技术
2
在煤层中注入高压天然气或液体，使煤
水平井开采技术可以有效地提高采气井的开采效 率，实现煤层气稳产高产。
煤层气水平井高效范采技术
结合泡沫化送排技术和水平井成键技术，提高高 压水的开采效果。
低渗透率井网合理开采技术
在不改变原有油层地质储层性质的基础上，对煤 层井网进行合理开采的方法。
局部多点钻井技术
采用局部多点钻井技术，做到多面、多点、多孔 同时钻井，提高钻探质量。
煤层气开采技术
煤层气是一种新兴的清洁能源，其开采技术是当今世界矿业技术的一个重要 分支。
煤层气概述
煤层结构
煤层气主要储存在含煤地层中， 煤层中各种特殊的结构控制着煤 层气的储集和运移。
煤的燃烧特性
煤层气的热值和燃烧特性对开采 和利用煤层气的经济效益和环境 贡献产生重要影响。
煤层气运输和使用
煤层气运输和使用需要建立完善 的输气管道、气化站等设施，以 满足市场需求。
煤层气开采技术的挑战
煤层气基础知识
1、煤层气：是指赋存在煤层中以甲烷为主要成分、以吸附在煤基质颗粒表面为主并部分游离于煤孔隙中或溶解于煤层水中的烃类气体；煤层气爆炸范围为5—15%2、煤层气的主要成分甲烷、二氧化碳、氮气3、煤层气储层是（基质）孔隙、裂隙双重介质结构4、煤层气的赋存状态吸附态（80-90%），游离态（20%-10%）、水溶态（5%以下）。
游离态煤层气以自由气体状态储积在煤的割理和其他裂缝空隙中，在压力的作用下自由运动5、煤层气的产出机理：通过抽排煤储层的承压水，降低煤储层压力，使吸附态甲烷解吸为大量游离态甲烷并运移至井口。
即排水－降压－解析－扩散－渗流煤层气的运移方式：微孔-大孔-微裂纹-裂隙-裂缝6、在煤体的大孔和裂隙中，煤层气流动是以压力梯度为动力，其运移遵循达西定律；而在微孔结构中，煤层气流动是以浓度梯度为动力，运移遵循菲克定律。
7、井底压力：是指煤层气井储层流体流动压力8、压降漏斗：由于排水降压，供水边界到井底洞穴形成压差,其压差形状为漏斗状曲面,该曲面被称为压降漏斗，由于洞穴压力最低，煤层气定向解析，扩散，渗流和运移至洞穴。
排采时间越长，压降漏斗有效半径越大，其影响范围逐渐增加。
9、吸附：煤层气分子由气相赋存到煤体表面的过程。
10、煤中自然形成的裂缝称为割理；割理中的一组连续性较强、延伸较远的称面割理；另一组仅局限于相邻两条面割理之间的、断续分布的称端割理11、达西定律：Q=KA△h/L式中Q为单位时间渗流量，A为过水断面面积，△h为总水头损失（高度差），L 为渗流路径长度，I=h/L为水力坡度，K为渗流系数。
关系式表明，水在单位时间内通过多孔介质的渗流量与渗流路径长度成反比，与过水断面面积和总水头损失成正比。
从水力学已知，通过某一断面的流量Q等于流速v与过水断面A的乘积，即Q＝Av。
菲克定律：菲克就提出了：在单位时间内通过垂直于扩散方向的单位截面积的扩散物质流量（称为扩散通量Diffusion flux，用J表示）与该截面处的浓度梯度(Concentration gradient)成正比，也就是说，浓度梯度越大，扩散通量越大12、临界解吸压力：对于未饱和煤层气藏，只有压力下降到含气量吸附等温线上，气体才开始解吸，该压力称为临界解吸压力。
煤层气开采技术课件
煤层气开采技术在油气区的应用
伴生气回收利用
在油气区，煤层气作为伴生气资源丰富，煤层气开采 技术可用于伴生气回收利用，提高油气采收率。
提高采收率
在油气开采过程中，煤层气开采技术可以与油气开采 技术相结合，提高油气采收率。
降低生产成本
通过煤层气开采技术回收利用伴生气，可以降低油气 生产成本。
煤层气开采技术在非常规油气资源开发中的应用
随着全球能源结构的调整和清洁能源的推广应用，煤层气开采技术将促进能源结构的多 元化发展，为全球能源的可持续发展做出贡献。
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伴生气回收利用案例
介绍某油气田采用煤层气开采技术进行伴生气回收利用的成功案例， 包括技术方案、实施效果等方面的分析。
页岩气开发案例
介绍某页岩气田采用煤层气开采技术进行页岩气开发成功案例，包 括技术方案、实施效果等方面的分析。
05
煤层气开采技术发展趋 势与展望
煤层气开采技术的发展趋势
煤层气开采技术向高效、低成本发展
压裂工艺
压裂工艺包括水力压裂、酸压 裂等，根据煤层条件和开采需
求选择合适的工艺。
煤层气开采的排采技术
01
02
03
排采技术概述
排采是将开采出的煤层气 通过排水、排渣等方式进 行收集和处理，以便于输 送和利用。
排采设备
排采设备包括排水泵、排 渣泵、分离器等，用于将 煤层气与水、渣等杂质分 离。
排采工艺
04
煤层气开采技术应用与 案例分析
煤层气开采技术在煤矿区的应用
煤矿瓦斯治理
煤层气资源开发
在煤矿区，煤层气资源丰富，煤层气开采技术可用 于开发煤层气资源，提高能源利用效率。
地面抽采煤层气课件
目录
contents
煤层气概述地面抽采煤层气技术地面抽采煤层气工艺流程地面抽采煤层气工程实践未来展望与挑战
01
煤层气概述
煤层气，也称为煤层甲烷，是蕴藏在煤层中的一种非常规天然气，主要由甲烷组成。
定义
煤层气具有清洁、高效、可再生的特点，是一种理想的能源和化工原料。
特性
煤层气是在煤化作用过程中形成的，主要通过吸附和游离状态赋存于煤层中。
成功经验
01
在项目实施过程中，加强地质勘探和煤层气资源评估是关键，能够为井位和钻井参数的确定提供科学依据。同时，采用先进的技术和设备也是成功的关键。
不足之处
02
在项目实施过程中，存在一些技术和管理方面的不足之处，如钻井液质量不稳定、钻头磨损严重等。这些问题影响了钻井质量和安全，需要加强技术和管理方面的改进。
01
02
在我国，地面抽采技术已广泛应用于山西、河南、安徽等地的煤矿，为瓦斯治理和煤层气产业发展提供了有力支持。
地面抽采技术适用于煤层厚度较大、渗透性较好、含气量较高的煤层，尤其适用于煤矿开采过程中的瓦斯治理和利用。
03
地面抽采煤层气工艺流程
根据煤层气地质条件和开采要求，设计合理的井筒结构、井深、井径等参数。
按照开采方式，地面抽采技术可分为常规抽采和强化抽采。
常规抽采是通过建立负压条件，使煤层气自然流向井筒并被抽出。
强化抽采则是通过注入气体或液体，提高煤层气的流动性和产量。
优点
地面抽采技术具有投资少、见效快、安全可靠等优点，能够提高煤层气的产量和采收率，降低环境污染。
缺点
地面抽采技术也存在一些缺点，如对煤层压力和渗透性要求较高，需要合理选择井筒位置和参数，同时也需要解决气水分离和排采等问题。
煤层气概述
经典的3D理论：
渗流模型－Darcy定律
Vl
Kl ul
Pl L
Kl = K Krl
式中： Vl为l相的渗流速度，m/s； l 为l相的粘滞系数，Mpa·s； Pl为l相的压差，MPa； L 为渗流途径的长度，m；
Kl为l相的有效渗透率，×10-3μm2； K 为多孔介质的绝对渗透率，×10-3μm2；
次生热成 因
混合 成因
混合气
甲烷碳氢同位素进一步变轻 δ13C1:-61.3～-50.7‰ δD1:-242.5～-219.4‰ δ13C2:-26.7～-15.9‰
△δ13CC2-C1:30.7～57.4‰
干燥系数进一步增大，但二 氧化碳含量增高
C1/C1-n:0.993～1.0 C1/C2:188.6～2993.7
含气量是确定煤层气资源量必不可少的参数，与储层压力和 吸附等温线结合起来使用，还可以预测煤层气产能。值得注 意的是，并不是每个含煤区、每个煤层都赋存有可供开采的 煤层气。因此，必须预先测定煤层的含气量。
煤层气的生成及储存条件
埋深 (m)
阶段性
0C
PT
J
1000
40 OC 60 CO
K
E NQ
40
煤层气生成及储存条件
解吸动力学特征及解吸类型：
根据煤层气解吸条件和解吸特征（物理），将其解吸分为： 降压解吸 置换解吸 扩散解吸 升温解吸 等四个亚类。
当然，在这四类解吸作用中降压解吸是其中最主要的也是 对煤层气产出贡献最大的。
煤层气的生成及储存条件
解吸动力学特征及解吸类型：
（1）降压解吸 降压解吸是一种最特征的物理解吸作用过程，也是煤层气开采过程中
30
2024年煤层气井排采讲稿(二篇)
2024年煤层气井排采讲稿煤层气排采井的生产管理广义的煤层气是指储存于煤层及其围岩周中的天然气。
煤的孔隙非为变质气孔、职务组织孔、颗粒间孔、胶体收缩孔、层间孔和矿物溶蚀孔六种。
与游离于常规天然气储集孔隙中天然气不同的是，煤层气绝大部分被吸附在煤层孔隙的内表面上(约占____%-____%)，仅有少部分是在煤层孔隙和裂缝中的游离气(占____%-____%)，以及少量溶解在煤层所含水中的气体。
吸附在内孔隙表面上的气体，通过解吸、扩散、渗流形成气流产出。
煤层气排采井的生产概括来说是利用油管抽水，利用套管产气，其他生产工艺其实是石油行业抽油机有杆抽油和低压天然气井生产工艺的结合，气生产管理大多类同于后者，但是也有不同之处。
下面将主要介绍煤层气排采井设备配置、生产管理内容、部分安全知识，以供即将开发煤层气的煤矿单位参考：一、煤层气井现场生产管理：煤层气的生产现场管理分为两部分：抽吸排液、采气管理。
有些管理经验可以借鉴国内外已有的煤层气井管理方法。
1、抽吸排液：1.1设备、流程及工作原理常规的煤层气单井抽吸排采地面设备包括了50kva变压器、游梁式抽油机(根据井深确定型号和电机功率)、电力控制柜、高架罐、避雷针和值班室等。
煤层气排采井所采用的地下设备包括尾管、砂锚、气锚、ø38或ø34mm的3.0m冲程的防砂卡气锁泵、____寸油管，以上各部件按照从下至上的顺序依次连接下井，最后连接油管挂并将管柱悬挂在井口大四通上，拧紧顶丝。
2024年煤层气井排采讲稿（二）煤层气是一种天然气资源，其开采对于能源的供给具有重要作用。
煤层气井排采是指通过井筒将煤层气从井底迅速、高效地抽出，实现煤层气的采集和利用。
在煤层气井排采中，需要采用一系列技术手段和设备，以确保煤层气能够安全有效地被采集出来。
下面是一个关于煤层气井排采的讲稿范文，共计____字。
尊敬的各位领导、各位嘉宾：大家下午好！今天我们聚集在这里，是为了探讨煤层气井排采的有关问题。
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煤层气开发利用现状与展望
一、煤层气
1 煤层气的概念
煤层气、煤层甲烷、煤层瓦斯、矿井瓦斯
储集在煤层中的非常规天然气。
煤层气的主要气体成分是甲烷，又称煤层甲烷。
也称其为煤层瓦斯。
煤层甲烷，赋存在煤层中的甲烷及其气态同系物。
矿井瓦斯，是指井下有害气体的总称。
2 煤层气的气体成分
甲烷、乙烷-戊烷、二氧化碳、氮气、水、氧气、惰性气体
典型的煤层气中，甲烷含量高于95%，目前一般把80%作为工业价值的下限。
3 煤层气的赋存状态
吸附气70%-95%；游离气一般小于10%，最大20%；溶解气
4 煤层气与常规气的比较
自生自储、双孔隙系统、吸附气、蔬水降压
5 煤层气开发的意义
能源：世界2000米以浅240万亿立方米，是常规气的两倍。
其中，独联体17-113万亿立方米，加拿大5.66-76.4万亿立方米，中国30-35万亿立方米，美国11.35万亿立方米，澳大利亚8.5-14.16万亿立方米,德国和波兰各2.8万亿立方米。
环境：二氧化碳温室效应24.5倍，60亿立方米
安全问题：煤与瓦斯突出、瓦斯爆炸，美国黑勇士盆地橡树林沟煤矿14.2m3/t，经11年地面抽放，含气量3.8m3/t，抽出率73%。
二、国外煤层气开发利用现状
1 发展历程
1953年第一口煤层气井（圣湖安盆地）
1981年开始商业开发
1982年 1.7亿立方米
1986年 5亿立方米，378口
1991年81.7亿立方米，2%
1992年207亿立方米，6600口，税收优惠政策取消
1996年295亿立方米，5%
1998年 324亿立方米，6%
2 发展阶段
50年代以前，井下抽放阶段
抽出率低、气体质量差难以利用
50—70年代，地面抽放的理论、技术的探索阶段
研究煤储层特征，将天然气的开发理论和工艺技术嫁接到煤层气的地面抽放实践，
形成了煤层气的开发理论和工艺。
80—90年代，商业开发蓬勃发展阶段
理论、技术、工业日趋成熟；鼓励政策陆续出台；开发规模急速
增大，产量急剧上升。
90年代以后，煤层气开发的收缩阶段
1993年加1994年的完井总数仅为1992年的1/2。
3 启示
注重基础理论和关键技术工艺的研究
尊重市场规律，运用经济杠杆促进煤层气产业发展
三、国内煤层气开发利用现状
50-60年代，井下抽放阶段
70-80年代，综合抽放的探索阶段
抚顺、阳泉、焦作、白沙进行了地面抽放实验，采用了压裂工艺井下预抽放技术日趋成熟，年收方量5亿立方米。
地面原位抽放大发展阶段
国家“七五”攻关，在煤成气项目中设立了煤成气专题
国家“八五”攻关，对煤成气勘探开发进行专项研究
1986年-1987年，华北石油地质局在唐山矿区开展了煤层气实验研究
1989年在沈阳召开了第一次“开发煤层气研讨会”
1992年，联合国开发计划署资助，开展了“中国煤层甲烷资源开发”项目
1993年，国外公司开始介入中国的煤层气开发
1994—95年，中国矿业大学、中国石油天然气总公司、西安煤田地质勘探研究分院、中原油田设立了专门的研究机构
1996年，组建中联煤层气责任有限公司，大型研究项目：全国煤层气资源评价、中国煤层气资源评价、全国煤层气综合规划研究、煤层气选区评价与配套工艺技术、国家“九五”攻关，在淮南新集矿区建立了开发实验示范区
截止1990-2000年，共施工煤层气井180口。
四、煤层气开发利用展望
建立中国煤层气地质理论是中国煤层气产业发展的基础。
开发适合中国煤储层特点的开发工艺技术是实现工业突破的关键
完善煤层气产业政策是煤层气产业发展的保证
以地面抽放为主的综合抽放将成为中国煤层气抽放的新模式。