煤层气培训—采气地面工艺
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。
煤层气排采技术
一、煤层气排采的工艺技术
2、煤层气井排采的关键
控制井底流压、控制煤粉的产出。
压力管理 降压的连续性 产水量 产气量 套管压力
煤粉管理 及时性 可控性 设备维护 储层保护
引导地质过程
生产连续性、及时性、可控性 获得最大产量
井底流压
气量下降，地面放气阀堵塞
上涨
套压不变 地层新的裂缝开始产水
敲击放气阀，放气
先做观察，待井底流压稳定后 继续降压生产
套压下降 两相流水相大于气相
加大排水量
井底流压 不变
套压上涨 套压不变 套压下降
液位下降，抽排过快 达不到降压要求 液位上涨，抽排慢
先降转速，然后做放气操作 加大排水量，然后放气 加大排水量
一、煤层气排采的工艺技术
各阶段的生产特点及核心目标
⑤控压稳产阶段：根据单井的生产能力确定合理的产能指标进行稳定 生产。产液量和产气量相对稳定。排采控制的重点是尽可能维持排采 作业的连续性和稳定性 、不追求峰产 ，尽量控制井底流压，以延长 稳产时间，实现煤层气井产量最大化。 核心目标：控制流压在一定值，稳定产量。
套压上涨 转速过高
适当放气
井底流压 套压不变
------------------------
下降
套压下降
气量上涨，做完放气操作 气量下降，地层通道堵塞
调整排量，稳定液面 降低排量，稳定井底流压
正确的理解生产参数的变化，是实现生产过程控制的前提和基础。对 不同单井由于开发层位不同，即使同一层位的井也由于煤储层的非均 质性及工程等因素，排采过程中会出现多种情况，需做出合理判断并 及时调整，做到单井精细化管理。
煤层气开采技术
煤层气开采技术随着全球能源需求的不断增长，煤层气作为一种新型清洁能源的开发和利用备受关注。
煤层气是一种在煤层内形成并被吸附的天然气，其主要成分为甲烷。
煤层气的开采技术越来越成熟，其对环境的污染也得到了有效控制，因此其广泛应用已经成为一种趋势。
一、煤层气的开采原理煤层气是在横向和纵向上被煤层裂隙或孔隙中的水吸附，同时由于煤层下方的地质压力，煤层内的天然气在煤层顶部形成了一定的压力，使煤层内的天然气产生自然游离现象。
因此，引导煤层内的天然气排出来是煤层气开采的基本原理。
二、煤层气开采技术煤层气开采技术根据采气方式的不同可以分为两种方式：地面采气和井下采气。
地面采气需要通过钻井设备和管道将煤层内的气体排出，井下采气则是通过井下钻机和煤层凿岩来直接挖掘煤层内的气体。
1. 煤层抽采技术煤层抽采技术是以减少煤层中水的压力来形成煤层动压力，从而通过孔洞将天然气排出。
其主要包括开挖排水井和煤层瓦斯水平钻探井。
2. 爆破松动煤层法爆破松动煤层法需要通过在煤层内进行爆破，使煤层内的天然气得到释放。
其主要包括预削裂爆破法、高压喷射爆破法和空气喷射爆破法等。
3. 气力破碎技术气力破碎技术是通过高压气体喷射，将煤层进行轻微的破碎，从而使煤层内的天然气更容易释放。
其主要包括弹力冲击和气流冲击等。
4. 地层水热裂解技术地层水热裂解技术是通过在煤层中注入高温高压的水，使煤层裂隙和孔隙变得更加通透，从而使天然气能够更加顺利的排出。
其优点是可以提高煤层气提取率，但需要高温高压的流体。
三、煤层气开采的优点和不足1. 优点(1) 煤层气开采可以取代传统的石油、煤炭等能源，避免大量的矿山和工厂污染，具有很强的环保性。
(2) 煤层气可以提供稳定的能源，不受气候和季节限制，可以作为一个重要的能源储备。
(3) 煤层气钻探和开采成本低，可以大量释放能源，为国家经济发展提供有力支持。
2. 缺点(1) 煤层气开采过程中会产生大量的煤层瓦斯，如果处理不当，会对环境产生危害。
煤层气开发工艺技术规范
煤层气开发工艺技术规范煤层气开发是指将深部煤层中的煤层气通过开采技术提取到地面利用的过程。
为了有效、安全地开发煤层气资源，需要严格按照煤层气开发工艺技术规范进行操作。
下面是一份包含700字的煤层气开发工艺技术规范范例：1.前期调查1.1对煤层气资源进行充分调查和评估，包括煤层气储量、产气能力、气质和地下条件等。
1.2进行地质勘探，获取详细的地质、地震和地应力数据。
1.3对环境、安全和社会影响进行评估，制定相应的环保、安全和社会管理措施。
2.钻井和完井2.1进行钻井前的技术准备工作，包括选井、设计井眼轨迹和斜井设计等。
2.2钻井过程中应严格按照钻井液的配制、循环和管理工艺规范操作，确保井筒的完整性和稳定性。
2.3完井设计应考虑到煤层气特性，采用适合的完井工艺，包括套管设计、封隔和压裂等。
3.煤层气开采3.1采用合理的采气方法，包括抽采、压裂和注气等。
3.2制定有效的采气工艺流程，包括生产管网、煤层气收集和处理设备等。
3.3监测和调节采气量和压力，确保煤层气开采的稳定性和经济性。
3.4采取环保措施，包括防止采气过程中产生的有害气体、废水和固体废物的排放和处理等。
4.安全管理4.1制定详细的安全管理制度和操作规程，确保所有作业人员按照规定进行操作。
4.2进行安全培训，提高作业人员的安全意识和技能。
4.3建立健全的应急预案，提前进行演练和应急救援演练。
5.环境保护5.1制定环境保护管理措施，防止水源、土壤和大气的污染。
5.2进行环境影响评估，制定环境保护措施。
5.3开展环境监测和评估，及时发现和处理环境问题。
6.社会管理6.1与相关部门和社会各界保持良好的沟通和协调，及时解决相关问题。
6.2开展社会公益和回馈活动，增加当地居民对煤层气开发的支持和认可。
通过严格按照煤层气开发工艺技术规范进行操作，可以最大程度地实现对煤层气资源的开发利用，同时确保环境和社会的可持续发展。
煤层气开采原理与方法
煤层气开采原理与方法煤层气开采是指将煤层中积聚的天然气开采出来，并利用它作为能源。
该过程需要采用特殊的技术来确保提取的天然气质量好、产量高且环境友好。
本文将介绍煤层气开采的原理与方法，包括采气方式、采气工艺和采气设备等。
一、煤层气采气方式煤层气采气方式通常可以分为以下几种：1. 抽采法：也叫常规法采气，通过在煤层上钻井并深入到煤层中，然后利用钻井杆将煤层中的天然气吸到地面。
2. 瓦斯抽采法：采用煤层的瓦斯后期回收的方式，通常在开采期结束时才开始运用。
3. 瓦斯抽放法：也称瓦斯抽采前点火排放法，主要用于瓦斯爆炸危险的采矿地点。
采用钻孔上深入开采工作面，从而将瓦斯提取到地面进行处理。
4. 水力压裂法：采用高压水把煤层内部压裂，从而提高煤层透气性，增加天然气产出。
二、煤层气采气工艺煤层气采气的工艺过程通常包括以下步骤：1. 钻井：使用特殊的钻机和杆道在地面上钻出井眼，然后逐步加深到煤层所在的位置，直到可采气位置。
2. 钻孔装置：将钻机转移到所选定的位置上并安装好各种包括管柱、液体输送装置在内的设备。
3. 注水：通过钻井机将水注入钻孔中，将煤层内部的天然气推出，然后将天然气运输到处理设备。
4. 煤层气净化：使用煤层气净化设备去除其中的杂质和水份。
5. 煤层气输送和储存：利用管道将净化后的天然气运输到目的地，并储存备用。
三、煤层气采气设备1. 钻头：钻头通常用于钻井和采气的过程中，通过钻孔有针对性地深入到煤层中，以便对煤层进行采气和控制。
2. 采气管道：将从煤层中采集出来的天然气输送到采气站或输送管道上进行处理和存储。
一般采气管道使用高强度合金钢制造。
3. 采气压缩机：将天然气向输送管线输送时，必须将其进行压缩。
采气压缩机可以将天然气压缩到高压。
4. 膨胀机：将高压气缸中的天然气膨胀到低压下。
5. 处理设备：将采集的天然气进行净化、脱水和除尘等工序以确保天然气的质量。
煤层气开采是通过特殊的技术将煤层中蕴藏的天然气采集出来，使其成为可再生的能源资源。
铁法煤田煤层气地面立孔抽采技术
煤 层水 力 压裂 井 的瓦斯 浓 度一 般 为 ９ ８ ％ 以上 ， 采 动 卸 压井 和 封 闭 采 空 区井 的 瓦斯 浓 度 ５ ０ ％ 以上 。 目
３ ． １ 原 始煤 层压 裂井开 采技 术
×１ ０‘ ３ 。 ． ４ ９ ×１ ０Ｉ ２ Ｉ Ｔ Ｉ ／ ＭＰ ａ ｄ ａ ｙ
，
均抽采率 ５ １ ． ９ ７ ％； 其中 ， 抽采浓度达到 ３ ０ ％ 以上的
抽采量为 ５ ５ １ ５ ０ ４ １万 ｍ 。井下 移动抽采泵站完 成
瓦斯抽采量 ６ ０ ０ ． ５ ５万 ｍ 。
ｌ ４
・
一
术方法有 ： 本煤层预抽钻孔 、 地 面垂直钻井、 井下高
位水平长钻孔 、 井下 回顺斜交钻孔、 顶板高位瓦斯抽
采巷道、 瓦斯富集 区预抽、 采空 区密闭、 上隅角埋管 抽采等多种抽采瓦斯技术。
、
ｌ ５
一
：、
ｌ ６ 层， 煤层沉积总厚度 １ ２— ８ ３ ｍ 。
２ ８．
第１ 期
铁
法
科
技
２ ０ １ ３ 年６ 月
ｌ
｝
铁 法 煤 田煤 层 气 地 面 立 孔抽 采技 术
通风处 曹士 滢
摘
要
本文通过对铁法煤 田煤层气赋存条件、 煤炭开采 的特点以及煤层气开发状况的分析研 究， 结合
各矿井的煤炭生产情况及瓦斯地质条件， 合理确定 了原始煤层压裂井、 采动卸压井、 封 闭采空 区井抽采 的煤
埋藏较深 ， 煤系地层上部覆盖层厚 ， 由于接受沉积连 续， 上下两个含煤组 发育齐全 ， 煤层 含气量较为丰
煤矿采动区、采空区煤层气地面开发技术
演示主线
总体介绍 核心技术 领域优势 未来发展 研发团队
采动区、采空区煤层气地面 开发成套技术
总体介绍
采前预抽采
采动区抽采
采空区抽采
工作面推进方向
采动区、采空区地面钻井煤层气开发：指在地面施工垂直钻 井到煤层上方，抽采回采工作面前方的卸压区煤层气和后续 的采空区煤层气，以及直接在老采空区施工钻井抽采老采空 区煤层气。
我国煤层气资源丰富，陆地上埋深浅于2000m的有36.81万 亿m3。
《国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006－2020年)》 将“复杂地质油气资源勘探开发利用”列为优先支持主题。
2015年地面煤层气开发量预计达到110亿m3,2020年将达到 300亿m3,开发潜力巨大。
有效解决采动区、采空区 煤层气地面开发中的资源 量评估、钻井施工布井位 置选择、钻井工程防护、 钻井井型结构优化、钻完 井控制以及安全抽采等方 面的技术、管理难题将是 保障地面煤层气开发安全、 高效进行的关键。
核心技术-钻完井控制技术
采动区井和采空 区井的局部固井、 循环钻进、随钻 测量等特色技术 能够保障地面钻 井安全、高质量 完成！
核心技术-安全抽采控制技术
安 全 及 参 数 监 测 装 置 图
我院能够提供地面抽采设备、安全监控设备、抽 采计量设备等地面抽采控制装备！
我院已经制定了企业标准《煤层气地面开发抽采、 监控设备安装规范》。
耦 合
井套管变形的耦
模 型
合判识技术，能
够对钻井井径、
套管选型、护井
套
水泥环参数等钻
管 剪
井结构参数进行
应 力
优化设计！
分
布
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天然气矿场集输及流程的概念
• 天然气矿场集输: • 从气井采出的天然气经过加热、降压、分
离、计量、集中、输送到净化厂（配气总 站）或者输气干线的过程。 • 天然气矿场集输流程: • 从气井采出的天然气经过加热、降压、分 离、计量、集中、输送到净化厂（配气总 站）或者输气干线的顺序过程。 • 包括采气流程和集输流程。
矿场集气管网的类型
• 三种：枝状、环状、放射状。
• ①枝状管网:形同树枝状,有一条贯穿于气田的主
干线将分布在干线两侧气井天然气通过支线纳入 干线,由干线输至集气总站或净化厂，适合于长条 状气田,长庆即该管网。
• ②环状管网:将集气支线布置成环状,承接沿线各
集气站的来气，在环网上适当位置引出管线到总 站.一般用于构造面积较大的气田。
• ②.小压差大温降低温分离工艺流程:
• (1)先分离后节流:分离1-换热-分离2-节流-预过滤 器-气液凝结器-换热-计量-外输
• (2)先节流后分离:分离1-换热-节流-分离2-预过滤 器-气液凝结器-换热-计量-外输.
榆林集气站低温分离工艺流程图
小压差大温降低温分离工艺流程:
• 2、天然气的矿场集输管网
工艺简单，操作方便，经济效益高的优点， 单井和多井站都可用。
榆林低温分离工艺流程
• 榆林气田上古气藏组分中含少量凝析油,井口压 力高,目前采用常温分离,三甘醇脱水工艺流程,脱 出饱和水,用节流制冷分离出凝析油。
• ①.集气站低温分离工艺流程:高压集气,集中注醇, 多井加热/预冷,间歇计量,节流制冷,三级气液分离, 计量外输.
• 凝析液-集液管-过滤器-缓冲罐-稳定塔三相分离器-油罐;
• 乙二醇-提浓再生-重复使用。
• 低温回收凝析油采气流程的适用范围: • 天然气中有较高的凝析油含量,一般20mg/m3
以上;
• 气井有足够的压力,一般大于8MPa;
• 有相当的气量,一般应大于70*104m3/d.
• 优点: • 具有不消耗外来能源节流制冷，投资少，
• 矿场集气管网：收集和输送天然气的管网
• 矿场集气管网的组成:
• ①采气管线:气井到集气站的管线,一般直
径较小(73-114mm,长庆60-114mm)
• ②集气支线:集气站到集气站或集气站到集
气干线的管线,一般直径较大(159-325mm, 长庆114-273mm);
• ③集气干线;把集气站或集气支线的气集中 输送到集配气总站或净化厂的管线,一般直 径很大(长庆219-457mm);
• 长庆靖边气田气井单井产量低、气井分布广泛、 井口压力较高的特点，集气站采用多井高压集气、 集中注醇、井口安全截断阀、单井产量间歇轮换 计量、撬装三甘醇脱水等八项工艺技术。
多井常温采气流程图
长庆气田典型工艺流程
单 井 来 气
外 输
加热炉
总机关 （分配气量）
集中注醇
生产分离器 （气液分离）
计量分离器 （气液分离、计量）
多井集气：气井在井口不经过加热、节流，通过采气管线直接高压常
温输送到集气站，在集气站内进行加热节流、气液分离和计量，再经过 脱水后进入集气干线。一座集气站一般可辖井8～12口。
多井加热：一台加热炉加热4口气井。
井场
多井集气
高压采气管线
多井加热
加热炉
集气站
去分离器
1、靖边气田
4）集气工艺特点
多井注醇:就是在集气站设
• ③放射状管网:按照集中程度将若干口井划分为
一组,每组设置一集气站,各井来气通过采气管线 纳入集气站，便于天然气的集中处理，减少操集输工艺技术 1、靖边气田
1）主体技术：高压集气、集中注醇、多井加热、
间歇计量、小站脱水、集中净化
井场
甲醇罐
注醇泵
集气站
净化厂
采气流程
• 采气流程 • 把从气井采出的含有液体、固体杂质的
高压天然气变成适合矿场输送的合格天然 气的各种设备的组合(井场-集气站) 。
• 采气流程可分为： • ①单井常温采气流程 • ②多井常温采气流程 • ③低温采气流程。
①单井常温采气流程
• 在单个采气井场安装一套包括天然气加 热、调压、分离、计量和放空等设备的流 程。
高压注醇泵通过与采气管线 同沟敷设的注醇管线向井口 和高压采气管线注入甲醇。
1、靖边气田
4）集气工艺特点
简化井口:井口仅安装高压自
动安全保护装置，通过前后压 差自动关闭，无人值守。
简化计量:单井产量在集气站
内总机关切换、定时计量。
保护器
1、靖边气田
4）集气工艺特点
简化布站：采用数学模型优化布站，确定了最优的集
M
D
T
E
E
A
G
外输
MDEA脱 TEG脱水
硫
21
1、靖边气田 2）集输系统流程
1、靖边气田 3）集气工艺技术特点概括如下：
三 多：多井集气、多井注醇、多井加热 三 简：简化井口、简化布站、简化计量 两 小：小型橇装脱水、小型发电 四集中：集中净化、集中甲醇回收
集中监控、集中污水处理
1、靖边气田
4）集气工艺特点
• 油管采出来的天然气经针阀减压后，进 入加热炉，通过加热后，再由节流针阀 （调压）进入分离器，在分离器中除去液 固体杂质后，气经计量装置计量后从集气 支线输出，分离出的液固体从分离器下部 计量后排放到污水罐中。（为安全，采气 流程中装安全阀和放空阀）
• 应用：边远气井、气水同产井、低压气井。
单井常温采气流程图
• ②多井常温采气流程
•
把几口单井的采气流程集中在气田适当部位
(集气站)进行集中采气和管理的流程称多井常温
采气流程。
• 流程的工艺过程包括:加热—节流—分离—脱水— 计量（加热为预防节流降压后气体温度过低形成 水合物）
• 优点：便于集中调节和管理，减少工作人 员
• 多井常温采气流程的应用很广，凡是气井压力相 近，气体性质相同，不需要用单井采气流程的地 方，都可以用多井常温采气流程。
计量
汇 脱水撬 （集中脱水）
管
长庆气田典型工艺流程图
• ③低温采气流程：
• 充分利用高压天然气的节流制冷，大幅 度降低天然气的温度，使天然气中的重烃 类凝析出来进行回收。
• 工艺过程：
• 井口高压天然气-节流（12MPa)-常温高 压分离器-计量装置-已二醇混合室-换热— 节流:（4.5 ～6MPa),温度急剧降低(-15～ 20℃)-低温分离器-换热(20 ℃ )-外输;