适合中国煤层气藏特点的开发技术
我国煤层气的地质特征和勘探开发技术

我国煤层气的地质特征和勘探开发技术摘要:本文初步分析了影响煤层气的生成,保存和富集的三个主要地质因素:构造和热事件、沉积环境及地下水因素;讨论了我国煤层气的资源状况、分布区域及分布特点;最后对我国煤层气的勘探开发前景进行了展望。
关键字:煤层气;地质特征;勘探技术引言;煤层气俗称“瓦斯”,与煤炭伴生、以吸附或游离状态储存于煤层内的非常规天然气,主要成份是甲烷(ch4)。
其热值是通用煤的2-5倍,与天然气热值相当,可以与天然气混输混用,是上好的工业、化工、发电和居民生活的洁净燃料;当煤层气空气浓度达到5%-16%时,遇明火就会爆炸,这是煤矿瓦斯爆炸事故的根源;煤层气直接排放到大气中,其温室效应约为二氧化碳的21倍,对生态环境破坏性极强。
因此,从能源、安全和环保的角度看,煤层气的开采具有重要意义。
1 中国煤层气的资源潜力和分布特征我国煤层气资源丰富,我国埋深2000m以内煤层气地质资源量约36万亿立方米,与常规的天然气资源量相当,约占世界煤层气总资源量的10%,居俄罗斯、加拿大之后排第3位。
目前,中国煤层气可采资源量约10万亿立方米,累计探明煤层气地质储量1023亿立方米,可采储量约470亿立方米。
全国95%的煤层气资源分布在晋陕内蒙古、新疆、冀豫皖和云贵川渝等四个含气区,其中晋陕内蒙古含气区煤层气资源量最大,为17.25万亿立方米,占全国煤层气总资源量的一半左右。
中国五大聚煤区包括西北、华北、东北、滇藏及华南聚煤大区,华北和西北聚煤大区为主,分别占全国总资源量的62.67%和27.98%,其次为华南聚煤大区,东北聚煤大区煤层气资源量相对较低,滇藏聚煤大区煤层气资源量极少[8](表2)。
煤层气资源具有主要含气盆地集中分布,中小盆地资源量有限的特点[9,10]。
地质资源量大于1×1012m3的含气盆地有鄂尔多斯、沁水、准噶尔、滇东黔西、二连、吐哈、塔里木、天山和海拉尔9个盆地,其中鄂尔多斯盆地资源量最大,约9.86×1012m3,占全国的26.79%,其次为沁水盆地,资源量为3.95×1012m3,占全国的10.73%;资源量在1×1011~1×1012m3之间的含气盆地有川南黔北等16个盆地;地质资源量在2×1010~1×1011m3之间的含气盆地有阴山等6个盆地;资源量小于2×1010m3的含气盆地有辽西等11个盆地。
中国煤层气开发关键技术及综合利用

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第 24卷第 5期
天 然 气 工 业
煤 层 气 综 合 利 用前 景
作 燃料 经济 效益 非常 可观 。 3.化 工 原 料
煤 层气 与 常规天然 气一 样都 是燃 烧 值 高 而且 洁
高浓度 的纯净 煤 层气可 用作 原料 气 生 产一 系列
净 的燃 料气 。开 发煤层 气在 某种 程 度 上说 是 变废 为 化 工 产品 ,如 甲醇 、甲醛 、甲胺 、尿素 和碳 黑 等 。甲醇
宝,减少煤矿瓦斯灾害 ,改善大气环境,综合社会效 用 途最 为广泛 ,不仅 是 重要 的化 工原 料 ,又是 廉价 的
益和经 济效 益 明显 ,不 仅可 用作 燃料 ,还 可 用 作 化工 汽 车燃 料 ,“中 国一 号”甲醇 汽车 被誉 为“绿 色 汽 车工
国,但 与 各种 不 同储 层 特性 相适 应 的煤 层 气 高效开 采 取必 要 的措施 对煤 层加 以保 护 ,严 防 固相 微粒 堵
发技术滞后 ,其 中也有 国家政策方 面 的因素 ,如鼓励 塞煤 层的微 裂 隙和 割理 系统 。煤储 层 一 旦污 染 ,则
政策不 明确 ,支 持力度更不 够 ,远未将 相 关企业 开发 很 难恢 复 ,即使大 型 压裂 也 只能改 善压 裂 裂缝周 围
提高 玻璃厂 经济 效益 。
水 量 较 大 ,并 与 制 水 煤 浆 技 术 结 合 ,其 经 济 效 益更
(3)汽 车燃料
高 。
利用天 然气作 燃料 代替 汽油 的 汽车 已在 部 分 大
6.煤层 气 合成油 (GTL)“
中城 市普及 ,天然气 资源需 求 量增 大 ,天 然气 供 需 矛
层岩石 力学状态 。
煤层气地面开发技术

煤层气地面开发技术第一节主要内容:一、煤层气井完井方式1、裸眼完井裸眼完井又分为常规裸眼完井和裸眼洞穴完井。
(1)常规裸眼完井通常,煤层气井裸眼完井是在煤层顶部下表层套管后,一直钻进煤层至设计深度终孔,将煤层用砂或砾石填满,然后将套管下到煤层上方并注水泥返至地表,再用空气或水冲洗井眼,使煤层裸露。
(2)裸眼洞穴完井裸眼洞穴完井适用于高压、高渗透性厚煤层。
该方法是在井底造一个大的洞穴,下入割缝衬管后进行排采作业。
2、套管射孔完井套管射孔完井时钻穿煤层直至设计井深,然后下生产套管至煤层底部“口袋”,注水泥固井,最后射孔,射孔弹射穿生产套管、水泥环并穿透煤层某一深度,建立起气流的通道。
3、混合完井混合完井也叫多煤层完井,根据各煤层的特点和上下围岩的性质,使裸眼完井和套管完井在同一口井同时使用。
混合完井的形式包括套管射孔完井、套管射孔+裸眼完井、裸眼洞穴完井等几种类型。
一般情况下,上部煤层采用套管射孔或套管割缝完井,下部煤层采用裸眼完井或裸眼洞穴完井。
4、水平井完井技术水平井完井由地面垂直向下钻至造斜点后,以中、小曲率半径侧斜钻进目的煤层,在煤层中按设计方向延伸几百米至上千米。
水平井的水平段一般采用裸眼1完井或4英寸(11.43cm)割缝衬管完井。
2二、煤层气井固井工艺向煤层气井的钻井井眼中下入套管,并在套管和井壁的环空中注入水泥浆,以加固井壁、封隔煤层的施工程序叫固井。
通常煤层气井从大到小要下两至三层套管。
1、下套管下入井内的套管,根据其作用不同,可分为三种。
第一种为表层套管,其作用是封隔地表不稳定的松软易坍塌地层、水层、漏层;安装井控的井口装置。
第二种是支撑中间套管,下入深度一般是数十米到数百米,水泥返到地面。
第三种为生产套管,它将目的层与非目的层隔开,给煤层气生产形成中途不流失的通道,为实施增产措施创造条件,水泥返到地面。
2、注水泥固井作业所用水泥是一种有特殊要求的硅酸盐水泥,其成分、物理化学性能都有明确而具体的要求。
煤层气方法学

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、部分游离于煤孔隙中或溶解于煤层水中的烃类气体,俗称“瓦斯”,其主要成分是甲烷。
煤层气作为一种非常规天然气资源,具有广阔的应用前景和重要的战略意义。
以下是一些常见的煤层气开发方法:
1. 垂直井开采法:这是最常见的煤层气开采方法之一。
通过在煤层中钻垂直井,利用井底的压力差将煤层气抽采到地面。
这种方法适用于煤层厚度较大、渗透率较高的地区。
2. 水平井开采法:在煤层中钻进水平井,通过水平井与垂直井的连接,形成一个采气通道。
水平井可以增加煤层的暴露面积,提高采气效率。
这种方法适用于煤层较薄、渗透率较低的地区。
3. 压裂开采法:通过在煤层中进行水力压裂,增加煤层的渗透率,从而提高煤层气的产量。
压裂开采法可以分为垂直井压裂和水平井压裂两种方式。
4. 洞穴储存法:将煤层气开采出来后,通过管道输送到地下洞穴中进行储存。
这种方法可以解决煤层气产量不稳定的问题,同时也可以作为天然气调峰的一种手段。
5. 地面开采法:在煤层上方的地面上建立采气设施,通过钻孔将煤层气抽采到地面。
这种方法适用于煤层埋藏较浅、渗透率较高的地区。
总之,煤层气的开发方法需要根据煤层的地质条件、储层特征和开采技术等因素进行选择。
在实际应用中,往往需要采用多种方法相结合的综合开发模式,以提高煤层气的产量和经济效益。
中国煤层气开发模式分析及开发技术研究

★煤炭科技·开拓与开采★巾国煤层号开发檩式分析及开发技市研究房超1陈贵峰2(1.中国矿业大学(北京),北京市海淀区,100083;2.煤炭科学研究总院,北京市朝阳区,100013)摘要结合煤层气的分布特征,对比分析了目前我国煤层气开发的不同模式,指出我国今后发展煤层气的有利区块,并结合典型的煤层气产区,提出了对应的开发模式与开发技术。
最后从煤层气发展的社会效益和经济效益等方面出发,指出大规模开发利用煤层气的时机已然成熟。
关键词煤层气开发开发模式开发技术有利区块中图分类号TD712文献标识码BTheComparisonanddevelopmentstudyofChina,sCBMdevelopmentmodelsFangCha01,ChenGuifen92(1.ChinaUniversityofMiningandTechnology(Beijing),Haidian,Beijing100083,China;2.ChinaCoalResearchInstitute,Chaoyang,Beijing100013,China)AbstractAccordingtotheCBMdistributioncharacteristics,thispapercomparativelyanaly—sesthedifferentdevelopmentmodelofChina'scurrentCBMandpointoutthefavorabledistrictsforourfuturedevelopmentofCBM.Besides,thecorrespondingCBMdevelopmentmodelandthedevelopmenttechnologyareproposedcombinedwiththetypicalcoalbedmethaneproductionare—as.At1ast,itispointedoutthattheopportunityforlarge—scaledevelopmentandutilizationofCBMisripefromthesocialandeconomicbenefitsofCBMdevelopment.KeywordsCBM,developmentmodel,developmenttechnology,favorabledistricts中国不仅是煤炭资源生产和消费大国,同时也是煤层气资源大国。
煤层气开发与工艺技术(上)

国内外煤层气开发技术综述左景栾1 孙晗森(中联煤层气有限责任公司,北京 100011)摘要:本文对国内外煤层气开发技术进行了调研与对比分析。
纵观国外煤层气成功开发的技术,主要采用空气/泡沫钻井、低密度/泡沫固井、裸眼/洞穴完井、水力压裂、水平井。
而中国煤层气开发对于这些工艺技术方面有待加大研究力度,推广应用研究成果。
同时,我国应加强煤层气的基础研究,以自主研发和原始创新为主,研究出更适应于我国煤层气储层特征的高效开发技术,加快煤层气开发设备的国产化进程。
关键词:煤层气开发空气/泡沫钻井 水力压裂水平井1. 煤层气开发的意义进入21世纪,世界各国对能源的需求不断增长,而随着世界石油和天然气资源的逐渐枯竭,世界常规能源供给形势日益严峻。
因此,国际上逐渐把发展非常规能源作为新世纪能源发展的重要课题[1-3]。
煤层气是一种在煤化作用过程中形成的、并赋存在煤层中的以甲烷为主的混合气体。
煤层气的成分以甲烷(CH4)为主,其次为二氧化碳(CO2)、氮气(N2)等,因此它除了作为能源外,也可作为化学工业的原料。
我国的能源构成远远低于世界能源构成中天然气所占比例。
煤层气作为在近二十年才得到工业性开发的洁净能源,其巨大潜力逐步为人们所认识[4]。
煤层气的排放是仅次于CO2的第二大温室气体排放源。
虽然我国煤层气资源居世界第三,但每年在采煤的同时排放的煤层气在150亿立方米以上[5],合理抽放的量应可达到35亿立方米左右,除去现已利用部分,每年仍有30亿立方米左右的剩余量,加上地面钻井开采的煤层气50亿立方米,可利用的总量达80亿立方米,约折合0.01吨标煤。
如果用于发电,每年可发电近300亿千瓦时[6]。
可见开发煤层气既可以利用资源,又可减少煤矿瓦斯灾害和大气污染。
煤层气是一种高投入、高风险、高技术的产业,要掌握它的基本赋存规律和开发技术,必须有较大的前期投入和较先进的仪器设备。
对于我国煤层气可靠丰富的资源量,关键是探索新的勘探开发基础理论,攻克高效开发技术。
中国煤层气资源特点及开发对策

作者简介:李景明,教授级高级工程师,博士,本刊第六届编委会委员;长期从事天然气(煤层气)勘探开发生产研究工作,现任中国石油煤层气有限责任公司总地质师;获国家科技进步奖2项,省部级科技奖7项。
地址:(100013)北京市东城区安外大街2号。
电话:(010)51278798。
E 2mail :lijim @中国煤层气资源特点及开发对策李景明1 巢海燕2 李小军1 刘洪林21.中国石油煤层气有限责任公司2.中国石油勘探开发研究院廊坊分院 李景明等.中国煤层气资源特点及开发对策.天然气工业,2009,29(4):9213. 摘 要 据新一轮全国油气资源评价结果,我国埋深在2000m 以浅的煤层气资源量为36.8×1012m 3,煤层气资源十分丰富,其中赋存在低、中、高煤阶中的煤层气资源各占30%左右。
分别以国内高、中、低煤阶代表性的盆地———沁水、鄂尔多斯和准噶尔3个盆地为对象,通过研究其基本地质条件、资源丰度及勘探开发状况,认为煤层气资源规模开发要立足大型含煤盆地和构造相对稳定的含煤盆地展开。
高煤阶煤层开发应以斜坡带的承压水区、滞留水区及相对构造高部位为目标区;中煤阶煤层生、储条件好,部署应避开甲烷风化带和断层带;低煤阶煤层开发应考虑具多种气源条件和构造相对稳定的区块。
关键词 中国 煤层气 资源丰度 低煤阶 中煤阶 高煤阶 开发对策 DOI :10.3787/j.issn.100020976.2009.04.0021 中国煤层气资源的基本特点 最新一轮全国油气资源评价结果表明[1]:中国42个主要含煤盆地埋深2000m 以浅煤层气资源量为36.8×1012m 3,1500m 以浅的可采煤层气资源量为10.9×1012m 3;2000m 以深的煤层气资源随着未来技术的进步得到有效的开发利用;截至2008年底,相关公司已登记煤层气区块56个,总面积6.58×104km 2,其中,国家储委认定的探明面积为691km 2,探明储量为1181×108m 3。
煤层气开发工程关键技术及发展趋势探究

煤层气开发工程关键技术及发展趋势探究摘要:煤层气开发工程逐渐受到了社会的广泛关注,主要是因为煤层气开发坚持了高效与环保原则,可以将煤层气开发对环境的影响程度降低到最轻。
煤层气开发具备优越的开发条件,管理人员在煤层气开发的过程中需要应用关键技术,充分发挥关键技术价值,在原来的基础上不断提升煤层气开发水平。
本文主要对常用的煤层气开发工程关键技术进行了论述,并且明确了煤层气开发技术的未来发展趋势,为管理人员应用关键技术提供了更多切实可行的方案。
关键词:煤层气开发工程;关键技术;发展趋势引言:我国进入了新时代,工业的发展水平不断提升,发展速度不断加快,对能源的需求处于不断增长的过程中,我国的能源紧缺问题也进一步加重。
相对于其他国家而言,我国的煤层气资源比较丰富,可以满足工业发展对能源的需求。
目前天然气开发的主要方向是煤层气开发,煤层气开发工程对技术的要求比较高,只有应用比较先进的技术,才可以为煤层气开发创造更多便利条件。
1常见的煤层气开发工程关键技术1.1煤层气勘探技术在煤层气开采工作之前需要做好充足的准备工作,首先需要加强对煤层气勘探的重视,因为煤层气勘探工作的开展可以帮助作业人员及时了解煤层气的具体情况。
相关研究表明,煤层气受地下构造的影响,煤层气的储集与富集程度会根据地下构造的变化而变化。
在一般情况下,压力圈闭气藏会产出大量的天然气,主要分布于单斜顶部。
倘若煤层的位置处于构造变形的地方,那么就会在原来的基础上不断提高煤层气的保存难度。
火山岩活动同样会对煤层气产生一定的影响,倘若活动比较强烈,那么便会对煤层产生较大程度的破坏,倘若活动幅度比较小,那么可以便于煤阶的升高,并且实现煤层的有机转化[1]。
煤层含气量同样受煤层顶底板岩性的影响,倘若密集程度较大,那么煤层含气量就会不断提高。
要想确保煤层气开发工作的顺利开展,就必须进行勘探工作,因为勘探工作可以让作业人员加深对地下构造形态的认识与了解[2]。
作业人员可以在勘探过程中充分了解当地的地质条件以及特征,并且根据煤层气开发要求,制定科学合理的煤层气开采方案。
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关键 词 :中国 ; 层 气 ; 层 ;开发 ; 术 煤 储 技 中图分 类号 :T 3 5 9 E 3 . 文献标 识码 :A
我 国从 2 0世 纪 9 0年 代开 始利 用地 面垂 直钻井 技 术进 行 煤层 气 的勘 探 和生 产 试 验 , 截止 到 2 0 年 2月 , 01
衬管 割缝 等不 同 的形 式 , 各种 完井 方法 的选 用还 与地 质构 造环 境 、 层厚 度 、 煤 地应 力 条 件 、 层 压 力 、 储 煤体 结 构 和力 学性 质等 密切 相关 。到 目前 为止 我 国几 乎所 有 的气井 都采 用套管 射孑 的方 式完 井 。 L
基 金项 目 : 国家 自然 科 学 基 金 项 目 (8 2 0 )中 国 煤 层 气 产 业政 策研 究 ” 分 成 果 。 7401“ 部 作 者 简 介 : 陆 武 , ,9 8年 1 杨 男 16 2月 生 ,97年 毕 业 于 中 国矿 业 大 学 ( 京 )现 在 美 国 亚 美 大 陆 能源 公 司任 煤 层 气 经 理 。 19 北 , o i Gu tr北 美 煤 层 气 一 次 采 收 的经 济 分 析 . 国联 合 煤层 气 公 司报 告 ,0 0 Bl ne. l 中 20 .
杨 陆武 孙 茂 远 胡 爱 梅 潘 军
( . 国 亚美 大 陆 能 源 公 司 1美 北 京 10 1 ;2 中 国 联 合 煤 层气 有 限责 任 公 司 006 . 北京 10 1 001 )
摘 要 : 析 了 常规 煤层 气 开 发 技 术 的 特 点 , 为 常 规 技 术 对 中 国 煤 层 气 藏 开 发 有 很 大 的 局 限性 。 因 为 中 国 煤 层 气 分 认 藏具有低渗透 、 难脱 附 、 动 力不 足 和 构造 煤 发 育 等 6个 方 面 的 重 要 特 性 , 以要 求 其 相 应 的 开发 技 术 要 在 提 高 导 驱 所 流 能 力 、 立 有 效 压 差 、 快 脱 附 速度 、 用 应 力 释 放 场 、 避 构 造 煤 等 5个 方 面 给 予 配 套 。 为 此 , 计 了 适 合 中 国 建 加 利 规 设 煤 层 气 藏 特 点 的 3个 开 发 技 术 系 列 , 括 : 矿 采 动 影 响 区 特 殊 采 气 技 术 , 井 眼 多 分 支 水 平 井 与 洞 穴 技 术 , 规 包 , 是影 响煤层 气产 量最 重要 的技 术 因素 。 也 1 1 钻井 与完 井技术 . 常规钻 井 中为 了维持 井壁 稳 定性 、 证钻 进速 度及 尽可 能地 降低储 层 污染 , 保 一般都 采用 低密 度钻井 液 或清
水钻进 。但 在过 煤层 段 时 , 由于湿润 性 改变 、 有机 质吸 附 、 固相 堵塞 、 力 损 害 、 土 膨 胀 、 应 粘 毛细 管 作用 等 原 因 , 很难 避免储 层 污染 。这 是常 规钻井 技术 中必 须解决 的一个 问题 。 常规 完井技 术则 是 根据煤 层 及其顶 、 底板 稳 定性 和预定 储 层 激励方 法 的不 同 而采 用裸 眼 洞 穴 、 管 射 孑 、 套 L
已经采 用美 国成熟 的煤 层 气常规 开发 技术 在沁 水 、 东 、 中等地 钻井 1 0余 口, 现 了一批 具 有 重要 开发 潜 河 辽 8 发
力 的煤 层气 田。但 遗憾 的是 , 同的技 术 在 美 国 S nJ a 相 a u n盆地 可 以获 得最 高 2 8×1 d 平均 2×1 d 0m / , 0m / 的单井 产量 , BakWar r 地也 获得 了平 均稳 产 5 0 ~8 0 m / 在 l ro 盆 c i 0 0 0 0 d的单井 产量 o; 而在 我 国 , 即使 是记 录最 好 的沁 水煤层 气 田也 仅 获得 最 高 弹 性 回放 1 0 0 d和 短 期 稳 产 3 0 m / 60 m / 0 0 d的单 井 产 能 。这 个 现 实 说 明 : ① 中国煤层 气藏 有着 自身 特殊 的地 质特 点和 气藏条 件 ; 在 美 国获得重 大 成 功 的常 规煤 层 气 开发 技术 可能 不 ② 是开发 中国煤层 气藏 的最 佳技 术 , 因而要 研究 适合 中 国煤层 气藏特 点 的开发 技术 。
第2 3卷
第 4期
石
油
学
报
Vo . 3 NO. 12 4
20 0 2年 7月
ACTA PETROLEI SI CA NI
J l uv
20 02
文 章 编 号 : 2 32 9 (0 2 0 —0 60 0 5 —67 2 0 )4 0 4 — 5
适 合 中 国煤 层气 藏 特 点 的开发 技 术
1 常规 的煤 层 气 开发 技 术
常规 的煤 层 气开 发技 术是 指 当前得 到最 广泛应 用 、 已经 形 成 了完整 的理论 和 施工 操 作 程 序 的地 面垂 直 井 成 熟技 术 系列 , 这个技 术 系列 实际 上是构 成 目前煤 层气 工业 基 础 的 四大 支柱 : ①排 水 采 气理 论 ; 储层 数 值 模 ② 拟 技术 ; ③钻 井 与完井 技 术 ; ④储 层 激励技 术 。 在这 四大 支柱 中 , 水采气 理论 反 映 了煤 层气 产 出的地 质学 和物理 学过 程 , 层数 值模 拟技 术 以其 准确 和 排 储
实用 而成 为各种 开发技 术 的虚 拟 实施工具 , 者对 煤层 气 开发 具 有一 般性 和 通用 性 , 两 因而有 全 面 的指 导 意 义 。
而后 两项技 术 ( 特别 是储 层激励 技 术 ) 随着施 工对 象 的变化 而变 化 , 有一 定 的方 向性 和局 限性 , 常规煤 层 会 具 是