煤粉运移规律及井眼稳定性判识 在沁水盆地煤层气水平井开发中的应用思维导图
煤层气排采知识点
煤层气排采知识点绪论瓦斯主要由高等植物经烷基化作用形成。
以高等植物为主的成煤原始质料在沼泽中细菌参与下经生物降解作用形成活泥炭，泥炭经成岩作用形成褐煤，再经变质作用有机质发生热裂解形成烟煤和无烟煤。
瓦斯的基本特征1、瓦斯储层是孔隙裂隙双重介质结构微孔体系:大孔体系:吸附量占80-90%，游离瓦斯量占10-20%。
2、瓦斯的赋存状态3、瓦斯的运移方式微孔-大孔-微裂纹-裂隙-裂缝煤体是由若干尺寸小于极限颗粒组成，在尺寸小于极限粒度的煤粒中，瓦斯流动是扩散运动，符合菲克定律。
煤粒在尺寸大于极限粒度的煤粒中，瓦斯的流动是渗流运动，符合达西定律。
煤储层渗透率大小受多种地质因素影响，其中地应力是最主要的因素。
基质收缩:煤层气的产出，钻孔周围的瓦斯含量与压力下降，煤体会发生收缩变形，使得煤层中的裂缝张开，增大钻孔周围的煤层透气系数。
如天府矿务局刘家沟煤矿，抽放瓦期前，瓦斯原始最高压力是4.6MPa，抽放后压力下降到0.5MPa，透气性增大到原来的60倍。
国际精细应用化学联合会分类:大孔>50nm;中孔2-50nm;微孔<2nm。
微孔:就是指在相当于滞后回线开始时的相对压力下已经被完全充填的那些孔隙，它们相当于吸附分子的大小。
微孔容积约为0.2-0.6cm3/g，而其孔隙数量约1020个，表面积500-1000m2/g。
中孔:是那些能发生毛细凝聚使被吸附液化而形成弯液面，从而在吸附等温曲线上出滞后回线的孔隙。
大孔在技术上是不能实现毛细凝聚的。
孔洞、裂隙孔洞:气孔、植物残余组织孔、溶蚀孔、铸模孔、晶间孔、原生粒间孔、缩聚失水孔裂隙:内生和外生孔:通孔、盲孔、封闭孔、开式孔不同形态的孔对于瓦斯运移作用是不同的，孔的通道是构成煤体中流体渗流的主要通道，盲孔虽然与孔的通道相连接，但对流体的渗流没能贡献，其中的流体以扩散的开工运移达到孔的通道，敞开孔与自由面相通，其中的流体扩散至自由空间中，敞开孔对流体渗流没有贡献，由于封闭孔与其他孔不连通，其中的流体处于封闭状态。
煤层气排采技术(共71张PPT)
WeatherFord公司地面驱动螺杆泵示意图
电缆
油管 导流罩
螺杆泵 吸入口
其中柔性轴、减速器保护 器、减速器、电机下保护
器、电机、电机上保护器
出口等部件均在导流罩里 面。
Progressing Cavity Pumps
The Progressing Cavity Pump (PCP) is a positive displacement pump that consists of a single external helical rotor that rotates
排采设备简况
设备类型
梁式泵 （有杆泵）
型号
CYJY31.5
-6.5HB
理论排量
3
m/d
5.963.85963
8
优点
泵的价格 便宜
缺点
维护量大, 防砂、 粉能力差
螺杆泵
GLB30021
维护量小、 15.2-50 防砂、
煤粉能力强
换泵的价 格
较高
电潜泵
QYB101Q YB101-5050--500S
24-65
水动力联系较弱或无联系时，仅排采煤储层中的 水时，压力更容易传递。〔越流补给；无越流补
给〕 5．储层压力梯度
储层压力梯度是煤储层压力与煤层埋深的综合
反映。从某种程度上反映了地层能量的大小。
假设储层压力梯度较大，说明地层原始能量较高，
在同样的排采强度、供液能力情况下，压力更 容易传递，更容易降压。
排水采气要求
径。
煤层富水性直接关系到压力降低的难易程度。富
水性过强，无疑将增加排采的强度，使煤储层压
力很难降低；
假设煤层富水性弱，那么需根据围岩与煤层的连通状
煤层气固井技术及增产措施101页PPT
起重设备由以下部分 组成:
天车, 游动滑车, 游动钢丝绳, 和一个用来起降游动 钢丝绳的绞车。
井架底座
钻柱 钻头
井架
在这里，30ft 长的钻杆被 一根根加到钻柱上。这样 钻柱不停的被加长，可以 不停的朝地下钻进。
待用钻杆
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第 三章 煤层气井固井技术及增产措施
这是一幅钻头在岩层中钻进的示意图
1) 干净的泥浆被泵从泥浆池中抽出，注入 钻杆当中。
滤网
6) 干净的泥浆透过 滤网，回到泥浆池 。
3) 泥浆和岩屑混在一起从环形空 间向上提升，带到地表。
5) 岩屑被从泥浆中滤除，形成岩屑 堆。这些岩屑将会被运走并处理。
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泥浆泵
2) 泥浆从钻头的流出，进入到钻杆和套管之间 的环形空间，把钻头切下的岩屑向上带出。
煤层段地层孔隙压力梯度地层孔隙压力梯度较低一般小于低一般小于10mpa100m10mpa100m即使用清水钻进在煤层段漏失即使用清水钻进在煤层段漏失现象也时有发生现象也时有发生常规水泥浆密度为常规水泥浆密度为185gcm185gcm其液柱压力其液柱压力要比钻井液要比钻井液煤层段钻井液密度一般为煤层段钻井液密度一般为103103108gcm108gcm压力高压力高固井时水泥浆很容易漏失一方面导致水泥浆低返固井时水泥浆很容易漏失一方面导致水泥浆低返影响固井质量另一方面水泥浆渗入煤层对煤层造成伤害
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第 三章 煤层气井固井技术及增产措施
• 通过介绍固井技术目的、难点、核心、要求？ • 套管＆水泥
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第 三章 煤层气井固井技术及增产措施
套管
一、套管和套管柱 套管：优质无缝钢管。 一端为公扣，直接车在管体上； 一端 为带母扣的套管接箍。
煤层气地质学内容
第十二章煤地质学在煤层气资源评价中的应用第一节煤层气地质概述煤层气又称煤层甲烷、煤矿瓦斯，是在煤化作用过程中形成的、赋存在煤层及其围岩中的以甲烷为主要成分的混和气体。
煤层气在煤储层中以吸着态、游离态和溶解态三种形式赋存，吸着态（sorption）包括吸附态（adsorption）、吸收态（absorption）和凝聚态（agglomeration）三种方式。
其中，地层条件下，以吸附态方式赋存的煤层气占80~90%以上。
在地下采煤过程中，煤层气长期被视为有害气体，上世纪70年代末以来，由于能源危机的出现，美国等国家从能源的高度，对煤层气资源的开采实施了一系列优惠政策，从而推动了煤层气的研究和开发试验，并于上世纪80年代初取得重大突破，成为第一个进行大规模商业性生产煤层气的国家，也带动了煤层气研究的全球性热潮。
从灾害角度转向资源角度来认识煤层气，并进行相关的研究和勘探开发、利用，是当今能源开发史上的一大重要事件，将对一个国家的能源结构构成具有重大的理论和实践意义。
我国是世界上煤层气较为丰富的国家，同时也是煤矿瓦斯灾害最为严重的国家。
因此，进行煤层气地质研究，分析煤层气的成因、含气性、储层物性特征、成藏模式以及资源评价，进而促进煤层气资源的勘探开发和利用，对于缓解我国能源危机、加强国家能源安全，降低煤矿瓦斯灾害事故，保护人民生命财产安全和社会稳定，改善我国大气环境，促进环保事业发展都具有重要的意义。
第二节煤储层含气性含气性是是煤层气资源评价的首要基础，指地层条件下，储层中煤层气含量大小、质量的参数。
含气性因素由若干要素组成，如含气量、资源量、资源丰度、含气梯度、气体组成等。
其中，含气量、甲烷浓度、资源丰度和含气饱和度是其四个基本要素。
含气量制定煤层气勘探计划，进行煤层气资源量计算和评价不可缺少的参数，一般用储层条件下的单位质量的煤中煤层气的体积大小来表示（换算为标准状态下的体积），单位是cm3/t或m3/t。
沁水盆地太原组煤层气水平井钻井的提速措施
垂深/m垂直创面 at 6.50°/m图1 F63P3-15-1L 实钻垂直投影图F63P3-15-1L 井着陆后井斜83°增至100°，后又持续调整降至91°，为保证煤层跟踪，定向工作量较大。
该井滑动钻进时间统计如表2所示。
表2 F63P3-15-1L(891-1479m井段)滑动钻进统计另外，如底板出层后，根据工具造斜率，一方面追煤层困难，浪费大量出层进尺找煤层确定倾角；另一方面，造斜率不够的情况只能放弃追煤，重新侧钻。
(3)出煤层后，因追煤层倾角导致轨迹狗腿度大。
施工区块内的太原组煤层薄，夹矸或煤线较少，出煤层主要包括以下两种情况：①顶板出煤层，在盖层灰岩扣井斜追煤定向效率慢，耗时长；②底板出煤层，在底板砂岩或泥岩造斜工作量较大，重新入煤层后需立即降斜；非煤层进尺较多，对煤层钻遇率影响较大。
在施工中对于煤层变化采取过大幅度的调整措施，即盲目规避储层不均质发育段，导致轨迹在目的层内剧烈起伏，形成波浪式的轨迹形态。
这种过大幅度的调整为后续钻井施工埋下隐患，并且在波浪形轨迹低部位位置容易形成煤粉沉淀堆积，直接0 引言近年国家大力推动清洁能源，山西省重点关注煤层气勘探开发进度，华北油田煤层气公司在长治市召开煤层气上产推介会，已全面打响煤层气上产攻坚战。
山西煤层气资源丰富，自开发以来，在沁水盆地的郑庄、樊庄、柿庄等众多优良区块的山西组煤层气创造了良好的企业产值和社会效益。
而太原组因其产层薄，施工难度大，一直部署后续开发，随着华北油田上产攻坚的全面启动，太原组煤层气水平井钻井生产任务将逐渐饱满。
沁水盆地煤层气水平井一直以山西组为主，近年来随着山西组煤层的产气压力不均，产气量不稳定的情况，以及增储上产要求，太原组煤层开发的进度将进一步加快。
不同于山西组煤层水平井的优快钻井技术，太原组的煤层钻井提速难度大，难点多的问题依然存在。
1 太原组煤层水平井提速问题(1)对比山西组煤层，太原组煤层厚度薄，导致施工难度大，平均机速较低，周期较长，不同煤层数据对比如表1所示。
煤层气水平井的煤层实时识别技术
， 一方面这种识别方法时效性
较差 、 综合分析水平较低 ； 另一方面综合录井工程开展 了大量钻井工程参数的测量工作 ， 这些工程参数通常 只用来监测工程状态 ， 却没有加以充分应用来发挥其 在地层识别中的综合分析评价能力 。 因此 ， 笔者开展 了以综合录井为技术手段 、依托综合录井数据分析解 释的煤层实时识别方法研究
［３ ］
。 该方法主要解决由地
。 神经网
层差异作用导致综合录井数据波动的非线性问题 ， 通 过对地层岩性与综合录井数据对应关系的匹配形式进
２００８ ＺＸ０５０６１）“煤层气水平井综合地层判识技术”的部分研究成果 。
络在地层识别分析中的应用就是通过把钻井过程中采 集到的参数 、 工程计算结果作为输入 ， 建立适用于地层
ｋ ｋ ｋ ｋ ｋ ｋ
δｏ ＝ （ ｄ － ｙｏ ） ｙｏ （１ － ｙｏ ） ｋ ５）隐含层到输出层的连接权值 ｗ ｈｏ 、输出层的 δｏ ｋ 和隐含层的输出向量 ｈｏ 结合 ， 计算误差函数对隐含 ｋ 层的各节点的偏导数 δｈ ： δ ＝
ｋ ｈ ｑ ｏ＝ １
∑
δｏ ｗ ｈｏ ｈｏ （１ － ｈｏ ）
煤层气水平井通过增加轨迹与煤层的接触面积来 提高煤层气产量和采收率 。 而为了提高煤层的有效钻 遇率 ， 获得尽可能大的接触面积 ， 则要求在钻进过程中 能够实时识别煤层 ， 从而确保井眼轨迹始终处于煤层 中
［１ ］
行自主学习
［４ ］
， 获得反映对应关系的识别模型 ， 继而利
用识别模型实现煤层的快速 、 准确识别 。 通过该方法 的应用 ， 有效地发挥了综合录井数据的综合评价潜能 ， 提高煤层识别的自动分析评价水平 ， 推动煤层识别手 段的进步 。
第 ３０ 卷第 １０ ・
煤层气总结(比较全)
目录第一章.国外煤层气发展概述 (2)1.1煤层气开发的意义 (2)1.2.国外煤层气发展现状 (5)第二章国外煤层气开采技术 (7)2.1勘探开发理论研究 (7)2.2国外煤层气开采技术 (8)第三章.国内煤层气发展的特点和现状 (12)3.1 中国煤层气气藏特点 (12)3.2 中国煤层气藏的特殊性 (12)3.3 中国煤储层压力特征 (13)3.4 我国煤层气发展的不利因素 (14)第四章、煤层气排采工艺技术 (16)4.1煤层气与常规天然气藏特征对比 (16)4.2煤层气井排采过程 (17)4.3煤层气井排采工艺程序 (17)第五章煤层气钻井技术 (19)5.1定向钻进技术 (19)5.2定向钻进应用于煤层气生产 (22)5.3水平井与洞穴井连通技术 (24)5.4充空气欠平衡技术 (24)5.5多分支水平井开发煤层气的优点及适用条件 (26)5.6多分支水平井钻井的关键环节 (27)第六章煤层气开采机械 (31)6.1游梁式抽油机 (31)6.2 链条式数控抽油机 (35)6.3螺杆泵的应用 (39)6.4电潜泵的应用 (40)6.5水力气泵方法 (44)6.6 液面实时监测技术的应用研究 (47)第一章.国外煤层气发展概述1.1煤层气开发的意义1．以天然气和煤层气为主的气体能源的广泛应用在资源与环境的双重压力，世界能源消费结构在政策、制度、机制、客观条件、主观意愿的综合作用下已经和正在发生深刻的变化，一个以天然气为主的时代正在向我们走来。
据预测研究，到2025年在世界能源消费结构中，煤炭所占的比重将由目前的26.47%下降为21.72%,石油的比重将维持在37.6%～37.9%，而天然气则由目前的23.94%上升到28.40%,提高4.5个百分点；在某些地区燃气电站有取代燃煤电站的趋势。
能源专家预测，人类社会正在从石油时代向新的能源时代转变。
这次转变将经历两个阶段，即先实现以天然气、煤层气等气体能源，液化煤、气化煤等矿物能源洁净技术和核聚变技术，共同构成世界能源消费的主体，然后逐步发展到由核聚变和可再生能源取代传统矿物能源，成为世界能源消费的主体。
煤层气地质
煤层气吸附量
• 华北石炭-二叠纪煤的
– 平均临界解吸压力为 1.98MPa ， – 平均理论采收率为 34.2%， – 吸附时间变化大，变化于 １ｈ到20ｄ之间。
• 我国各煤级的平均解 吸率为34.1％。
– 西北、东北中新生代平 均为21.5％、 – 华北石炭纪一二叠系煤 层甲烷解吸率平均为 32.6％， – 华南中二叠统平均为 40.8％。
• 中国主要成煤期在晚古生代和新生代，有五大 主要成煤期：石炭纪一二叠纪、晚二叠世、晚 三叠世、早中侏罗世、早白垩世。 • 按地理位置划分：华北地区主要为石炭纪一二 叠纪成煤期，东北地区主要为早白垩世和第三 纪成煤期，华南地区主要为晚二叠世，晚三叠 世成煤期，西北地区主要为早中侏罗世成煤期。 • 其中90％多的煤层气资源储存于石炭纪一二叠 纪和早中侏罗世形成的煤层中（即华北与西 北）。
• 山西沁水盆地煤层结构 完整，其吸附时间较长； • 安徽淮南煤田因煤层构 造形变，其吸附时间很 短。
第二章煤层气地质
1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 成煤年代 煤田沉积环境与沉积相 区域构造 煤岩分析：煤变质与煤级、煤阶、构造煤 煤层气水文地质 储层评价与成藏规律 总结
2.1 成煤年代
高
直接盖层厚，煤层气保 存条件好，含气量高。
河间湾沼泽相灰分低、煤层厚，盖层好， 含气量高；湖洼相灰分高、低含气；河边 高地相煤层薄、灰分高、盖层差，含气量 更低。
3、潮间沼泽相煤层厚，滞留泻湖湖洼相煤层薄
鄂尔多斯盆地东缘太原组主煤层也是 北厚南薄：主要受沉积相和时空控制， 由于海水向南退出，北部聚煤时间长 于南部，使潮汐三角洲平原（潮间） 沼泽相形成的煤层厚，而南部滞留泻 湖相多为草本湖洼相煤层薄。
2.4 煤岩分析