【煤层气技术】煤层气开采技术(1)
煤层气开采方法
煤层气开采方法
煤层气是一种天然气，是在煤炭形成过程中被吸附在煤层中的气体。
煤层气的开采是一项重要的能源开发工作，对于保障国家能源安全和促进经济发展具有重要意义。
煤层气开采方法主要有三种：抽采法、注采法和压裂法。
抽采法是最常用的煤层气开采方法之一。
该方法通过钻井将煤层气井与煤层相连，然后利用泵抽取煤层气。
抽采法的优点是操作简单，成本低，但是其缺点是采收率低，只能采集煤层气的一部分。
注采法是一种将水注入煤层，使煤层气被压缩并向井口移动的方法。
该方法需要在煤层气井旁边钻井，将水注入煤层，使煤层气被压缩并向井口移动。
注采法的优点是采收率高，但是其缺点是需要大量的水资源，同时也会对地下水环境造成一定的影响。
压裂法是一种将水和砂浆注入煤层，使煤层气被压裂并向井口移动的方法。
该方法需要在煤层气井旁边钻井，将水和砂浆注入煤层，使煤层气被压裂并向井口移动。
压裂法的优点是采收率高，但是其缺点是需要大量的水资源和砂浆，同时也会对地下水环境造成一定的影响。
总的来说，煤层气开采方法各有优缺点，需要根据实际情况选择合适的方法。
同时，为了保护环境和地下水资源，煤层气开采需要严格遵守相关法律法规和环保要求，采取科学合理的开采方式，确保
煤层气开采的可持续性和环境友好性。
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。
煤层气注气开采
浅析煤层气注气开采摘要：本文旨在浅析煤层气注气开采的技术原理与运用情况。
首先，介绍了煤层气注气开采的成因、特点及技术原理；其次，分析了煤层气注气开采技术在能源利用、控制气体渗漏、保护环境等方面的应用；最后，总结了煤层气注气开采技术前景与发展趋势。
关键词：煤层气；注气开采；技术原理；应用；发展趋势正文：本文旨在深入探讨煤层气注气开采的技术原理及应用情况。
1. 煤层气注气开采的技术原理。
煤层气注气开采是通过将外界压缩空气或氨气等稀释气体注入煤层中，把原有煤层气的部分成分排出，利用稀释气体把储层空间扩大的开采技术。
当稀释气体进入储层，由于对流和扩散等热力学作用，储层内的原有煤层气会往上流，部分原有煤层气的成分被排出井口，把原有煤层气的可燃组分减少，较低的黏度油就可以流动抽出，从而实现煤层气联合开采。
2. 煤层气注气开采技术在能源利用、控制气体渗漏、保护环境等方面的应用。
（1）煤层气注气开采技术可以极大提高煤层气的开采率，有效的利用煤层气，改善能源利用结构，减少温室气体排放。
（2）煤层气注气开采技术可以有效控制气体渗漏，降低能量损失，提高获取效率，同时减少环境污染。
（3）煤层气注气开采技术可以改善煤层气储层，有效保护环境，提高煤层气开采质量，减少储层破坏程度。
3. 煤层气注气开采技术的前景及发展趋势。
以上研究表明，煤层气注气开采技术在能源利用、控制气体渗漏、保护环境等方面有着广泛的应用前景，也可为我国煤层气开采产生重要经济效益及社会效益。
同时，煤层气注气开采技术在未来的发展中，仍需要更多的研究与实践，以改进开发技术，提高煤层气开采效率，发挥其最大效用。
当前，煤层气注气开采已广泛应用于多个国家的煤层气采掘、能源储运、环境保护以及其他方面的研究中。
很多科学家对煤层气注气开采技术进行了深入的研究，进一步提高了煤层气的开采效率，减少了气体的渗漏，保护了环境的安全性，改善了储层的质量。
未来，煤层气注气开采技术将继续发展壮大，其技术优势在改善能源储运、减少温室气体排放以及保护环境等方面将会得到更好地发挥。
煤层气排采技术讲课文档
煤储层的渗透率直接决定了孔—裂隙系统中流
体流动的快慢。当渗透率大时，在同样的排采
时间内，流量大，若补给水的能力相同，则压
力传递快；反之则亦然。
第十四页，共71页。
煤层气垂直井排采过程压力传递的影响因素
4．含水层
若含水层与煤储层水动力联系较强时，储层的供 液能力增强，排采难度增大；若含水层与煤储层
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
维护量小、 防砂、
煤粉能力强
换泵的价 格
较高
第二十五页，共71页。
排水采气方法
梁式泵法
煤 螺杆泵法 有杆泵
层
气 电潜泵法
排
水 气举法
采 水力喷射泵法 气 的 泡沫法 方
法 优选管柱法
产出机理：
第五页，共71页。
பைடு நூலகம் 产出各阶段特征：
第一阶段: 仅有压降传递,无水气流动阶段 压降幅度比较小,还不足以使煤层中的水产生流动,煤 层气无法解吸,处于静水阶段。
第二阶段: 饱和水单相流阶段
随着压降幅度的增大,煤层中的裂隙水开始流动, 极 少量游离气或溶解气在裂隙系统中将处于运移状态, 此阶段以饱和水单相流为表征。
若煤层富水性弱，则需根据围岩与煤层的连通状 况及围岩的含水性而定。煤层含水性影响煤储层
压力传递，但其影响程度需与其他条件综合考虑。
第十三页，共71页。
煤层气垂直井排采过程压力传递的影响因素
2．煤储层边界
煤储层边界是指煤层的不连续界面，可以是断层， 也可以是尖灭带或其他边界。它决定了在煤层气
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。
煤层气开采方法
煤层气开采方法
煤层气开采方法一般可以分为地面开采和井下开采两种方式。
1.地面开采。
地面开采是通过钻井采取煤层气，具体可以分为直接出气和抽采两种
方式。
直接出气：直接从钻孔中引出煤层气，不需要进行泵送。
这种方式适
用于煤层气产量较高的地区。
抽采：通过人工或机械泵将煤层气抽出钻孔，这种方式适用于煤层气
产量较低的地区。
2.井下开采。
井下开采可以分为煤层气压裂和井壁自裂两种方式。
煤层气压裂：通过井下注水和压力的作用，使煤体发生裂隙，从而释
放煤层气。
这种方式适用于煤性好、透气性差的煤层。
井壁自裂：通过在井壁钻孔后注入水泥或其他混凝土材料，从而使煤
体发生裂隙，从而释放煤层气。
这种方式适用于煤性较差、透气性较好的
煤层。
总的来说，煤层气开采方法多样，需要根据具体情况选择合适的方法。
同时，开采前需要进行地质勘探和工程设计，保证安全高效达产。
煤炭资源的煤层气开发与利用技术
煤炭资源的煤层气开发与利用技术煤炭资源一直是我国的主要能源之一，而随着能源需求的增长和环境问题的日益突出，煤层气作为一种可再生能源备受关注。
本文将探讨煤炭资源的煤层气开发与利用技术。
一、煤层气的形成与分布煤层气是指保存在煤层中的天然气，是在地质作用过程中生成与煤炭共存的一种气体。
煤层气主要存在于煤炭之间的微孔隙、裂缝中，并通过压力梯度和渗透性来实现气体的运移。
目前国内煤层气资源主要分布在陕西、山西、内蒙古等煤炭资源丰富的地区。
二、煤层气开发技术煤层气开发技术主要包括地质勘探、井筒工程、煤层气抽采和井场建设等环节。
地质勘探是煤层气资源开发的前提，通过地质勘探可以确定煤层气的分布情况、储存条件和可采储量等关键参数。
而井筒工程则是将地质勘探获得的信息转化为实际井筒的建设工程。
在井场建设中，需要注意保护环境、确保井筒的稳定性和安全性。
三、煤层气利用技术煤层气的利用技术主要包括抽采利用和转化利用两大类。
抽采利用即将煤层气抽采到地面，经过处理后供应给工业与民用。
而转化利用则是将煤层气转化为液体燃料或化工产品，如煤层气甲醇、煤层气乙二醇等。
四、煤层气开发与利用存在的问题与对策在煤层气的开发与利用过程中仍然存在一些问题，比如地质勘探难度大、技术成本高、环境影响等。
针对这些问题，可以采取一些对策来加以解决。
例如，加大地质勘探的投入，引进先进的勘探技术，提高勘探的成功率和准确性。
同时，还可以加强环境保护意识，采用生态友好型的煤层气开发和利用技术，降低环境污染风险。
五、煤层气开发与利用的前景煤层气的开发与利用具有广阔的前景。
首先，煤层气可以补充我国能源结构中的短板，并减少对传统煤炭资源的依赖。
其次，煤层气的利用可以增加煤炭资源的综合利用效益，提高资源利用率。
再者，煤层气的开发与利用也具备较好的经济效益和社会效益，可以带动相关产业的发展，促进地方经济的繁荣。
综上所述，煤炭资源的煤层气开发与利用技术在我国的能源结构调整和环境保护方面具有重要意义。
煤层气开发工艺技术标准
煤层气开发工艺技术标准煤层气开发工艺技术标准主要包括煤层气勘探、开发、生产和利用等方面内容。
下面将详细介绍煤层气开发工艺技术标准的相关内容。
一、煤层气勘探标准1. 勘探范围与目标：明确煤层气勘探的范围和目标，确定勘探的区域和层位。
2. 勘探方法：包括地质勘探、地球物理勘探、钻井勘探等方法，要求勘探企业按照相应的方法进行煤层气勘探工作。
3. 勘探评价：对煤层气资源进行量、质评价，确定勘探区域的煤层气资源规模和产能。
4. 勘探报告：对勘探结果进行总结和分析，编制相应的勘探报告，为后续开发工作提供参考。
二、煤层气开发标准1. 方案设计：根据勘探结果和经济可行性分析，制定合理的开发方案。
包括井网布局、井眼位置、开发排采方案等内容。
2. 井眼施工：对煤层进行钻井施工，保证井眼的质量，确保能够顺利地开采煤层气。
3. 井间联络：通过联络井将各个采气井进行连接，形成井网，方便煤层气的集输。
4. 采气工艺：包括采气井的压裂、泵注等工艺，提高煤层气的产量和采出率。
5. 废弃物处理：对采出的泥浆、固体废物、废水等进行处理，确保环境污染的最小化。
三、煤层气生产标准1. 生产计划：根据煤层气资源量和开发方案，制定合理的生产计划，确保煤层气的连续高效生产。
2. 生产设计：对井网进行调整和优化设计，提高煤层气的产量和效率。
3. 生产管理：建立科学的生产管理体系，确保生产过程的安全和稳定。
4. 生产监测：对生产过程进行监测和控制，及时调整生产参数，保障生产的顺利进行。
四、煤层气利用标准1. 储存与运输：建设合适的储气设施和管道，确保煤层气的储存和运输。
2. 利用方式：煤层气可以直接利用或转化利用，根据具体情况选择合适的利用方式。
3. 产品质量：对煤层气的组分、热值、含硫量等进行检测，确保产品质量符合相关标准。
4. 应急处理：建立应急处理机制，及时应对突发情况，保障煤层气的供应安全。
总之，煤层气开发工艺技术标准是指导煤层气勘探、开发、生产和利用的重要依据，通过严格执行这些标准，可以提高煤层气的开发效率和资源利用率，确保煤层气开发工作的顺利进行。
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–最大给进力：78kN
–钻杆直径：63mm –钻孔倾角：0～50
–最大起拔力：58kN –正常推进速度：0～1.5m/min –给进行程：720mm
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三、开采层瓦斯抽采
顺层长钻孔预抽 ✓打钻装备
ZY-300型全 液压钻机
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三、开采层瓦斯抽采
✓松藻矿务局打通二矿
采面网格预抽
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三、开采层瓦斯抽采
✓松藻矿务局打通二矿
采面网格预抽
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三、开采层瓦斯抽采
✓松藻矿务局打通二矿
采面网格预抽
效果
– 西瓦斯巷钻孔间距12×10m，预抽时间20~29 个 月 ， 东 瓦 斯 巷 钻 孔 间 距 6×6m ， 预 抽 时 间 15~26个月
2.10~3.8MPa – 煤体透气性增大85倍
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三、开采层瓦斯抽采
✓松藻矿务局打通二矿
穿层条带预抽
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三、开采层瓦斯抽采
✓ 松藻矿务局打通二矿
穿层条带预抽 效果 – 预抽期6~8个月 – 预抽率34.08~38.86% – 基本消除突出危险 – 平均月进度82.4m，实现了安全快速掘进
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三、开采层瓦斯抽采
顺层长钻孔预抽
✓ 交叉钻孔(焦作九里山矿)
效果
– 孔口负压为22~44KPa，抽采浓度
20%~89%
– 单孔瓦斯抽采量为平行孔的1.85~2.53倍
– 提高抽采量46%~102%
机理
– 钻孔交叉点裂隙范围增大，透气性提高
– 避免塌孔、堵孔的影响
– 边采边抽，较早起作用，效果好
– 抽采量，预抽36.88万m3(25.8%)，边采边 抽71.43万m3(50%)，卸压抽34.59万 m3(24.2%)
– 实现了预抽，边采边抽和卸压抽采的综合 效果
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三、开采层瓦斯抽采
顺层长钻孔预抽 ✓ 交叉钻孔(焦作九里山矿) 布孔 – 177个孔 – 平均长64m – 斜向孔与平行孔夹角15°~20° – 三个交叉点
– 抽采瓦斯总量144.8万m3，预抽率达40.95%
– 补充的顺层钻孔，没有因出现动力现象而终孔
– 回采过程中，瓦斯涌出量较小，未发生回风瓦 斯超限和煤与瓦斯突出事故
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三、开采层瓦斯抽采
✓打钻装备
ZYG-150型液
压钻机 ppt课件
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ZY-50型全 液压钻机
ZY-200型 液压钻机
20%~65% – 预抽时间18个月，工作面预抽率达
39.1% – 回采期间未发生突出
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三、开采层瓦斯抽采
顺层长钻孔预抽 ✓ 平行斜交钻孔(六枝化处矿) 布孔 – 上下布孔，孔长50~80m – 非均匀布孔 – 钻孔与采面夹角5° – 封孔深度5~7m – 孔径φ75
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三、开采层瓦斯抽采
ppt课件
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三、开采层瓦斯抽采
顺层长钻孔预抽 ✓钻孔布置方式
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三、开采层瓦斯抽采
顺层长钻孔预抽
✓ 平行钻孔(焦作焦西矿) 布孔
– 工作面上下布孔，孔长40~70m – 孔径φ75，孔间距3~6m – 封孔深度4~7m
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三、开采层瓦斯抽采
顺层长钻孔预抽 ✓平行钻孔(焦作焦西矿) 效果 – 孔口负压13~47KPa，抽采浓度
顺层长钻孔预抽 ✓平行斜交钻孔(六枝化处矿) 效果 – 预抽时间18个月，工作面预抽率达
28.4% – 吨煤瓦斯含量降低了28.44% – 可充分抽采卸压带瓦斯，有利于降低回
采工作面的风排瓦斯量
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三、开采层瓦斯抽采
顺层长钻孔预抽 ✓平行斜交钻孔(淮北芦岭矿) 布孔 – 上下布孔，40~60m – 均匀布孔，孔间距4m左右 – 钻孔与采面夹角20° – 钻孔层位，1~2分层以内 – 聚氨酯封孔，深度6m以上
顺层长钻孔预抽 ✓ 扇形钻孔(淮北芦岭矿) 布孔 – 在溜煤眼中一分层以下
中间层位布置左右钻场 – 在钻场内沿煤层仰斜布置扇
形钻孔 – 平均孔深80m – 孔底间距不大于20m – 左右两钻场共打20~30个钻孔
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三、开采层瓦斯抽采
顺层长钻孔预抽
✓ 扇形钻孔(淮北芦岭矿)
效果
– 抽采时间150天，其中预抽49天，边采边抽 45天，卸压抽56天
三、开采层瓦斯抽采
►预抽煤层瓦斯的难易程度指标
类别
钻孔流量 衰减系数a(d-1)
煤层透气性系 数 (m2/MPa2·d)
容易抽采
＜0.003
＞10
可以抽采
0.003~0.05
10~0.1
较难抽采
＞0.05
＜0.1
a的测定计算方法：
选择具有代表性的地区打 75煤孔，先测其初始瓦斯流
量qo，经过t时间后再测其瓦斯流量qt，然后按qt=qoe-at计算，
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三、开采层瓦斯抽采
顺层长钻孔预抽 ✓打钻装备
ZSM-250型顺 层强力钻机
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三、开采层瓦斯抽采
顺层长钻孔预抽
ZSM-250型顺层强力钻机主要技术参数
–钻孔深度：250m
–输出转速：100、60r/min
–开孔直径：95、115mm –输出扭矩：1.5、2.4kN·m
–终孔直径：90mm
则：
a lnqo lnqt
t
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三、开采层瓦斯抽采
►钻孔预抽
我国预抽煤层瓦斯一般不采用巷道法，基本 上都采用钻孔法，其布孔方式有两种：
穿层网格预抽
✓ 中梁山矿务局南矿
– 预抽时间19个月
– 平均预抽率48%
– 瓦斯压力由2.75~2.8MPa降至0.4~0.8MPa
– 煤体收缩变形1.5‰~2.6‰
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三、开采层瓦斯抽采
顺层长钻孔预抽 ✓ 平行斜交钻孔(淮北芦岭矿) 效果 – 预抽时间，机巷孔61天，风巷孔105天 – 一分层工作面平均瓦斯涌出量由6.49m3/min，
下降到5.41m3/min – 一分层采面瓦斯超限时间下降到10%以下 – 边采边抽效果好
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三、开采层瓦斯抽采
– 煤体硬度增加3倍
– 煤层透气性增、开采层瓦斯抽采
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三、开采层瓦斯抽采
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三、开采层瓦斯抽采
穿层瓦斯抽采布p孔pt课示件 意图
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三、开采层瓦斯抽采
✓芙蓉矿务局白皎煤矿
– 预抽期12个月 – 预抽率25%以上 – 瓦斯压力由2.48MPa降至0.65MPa – 煤层瓦斯含量从17.8m3/t降为8.96m3/t – 煤体收缩变形1.01‰~1.37‰地应力下降