煤层气水平井煤粉产生机理及控制措施
煤矿粉尘控制方案
煤矿粉尘控制方案背景在煤矿作业过程中，煤炭开采、运输、破碎、挖掘、清理等操作都会产生大量的煤矿粉尘。
长期以来，煤矿粉尘成为煤矿职业卫生的主要危害因素之一，对矿工的身体健康产生严重的影响，也极易引发煤矿事故。
因此，制定有效的煤矿粉尘控制方案成为了提高煤矿生产效率、降低事故率、保障矿工身体健康的必要措施。
技术方案为控制煤矿粉尘，可以采用以下技术方案：1. 喷淋降尘技术喷淋降尘技术主要利用水雾将空气中的粉尘颗粒湿润，使其沉降到地面或被雾滴一同沉积，达到控制煤矿粉尘的目的。
这种技术具有绿色环保、经济实用等优点，广泛应用于各类煤矿环境中。
2. 屏风隔离技术屏风隔离技术主要通过设置屏风、遮挡物等障碍物或例如光幕等屏障，使得粉尘在本应该生成的地方被挡住，并在限定空间内得到控制和减少。
这种技术适用于矿区对粉尘源进行密闭处理的设施中，突破现有的技术难点，高效率的降低了粉尘的出现和危害。
3. 除尘器技术除尘器技术类似于空气过滤器，能够去除空气中的粉尘颗粒，具有高效、迅速控制粉尘的效果，同时也是目前较为成熟、广泛使用的一种技术方案。
4. 通风技术通风技术主要是通过机械和自然通风手段，实现粉尘对象之间的分离，从而降低煤矿环境中的粉尘浓度。
该技术适用于需要在矿井或者地下隧道等空间下提高空气品质的环境中，通常和其它技术方案协同使用，以达到最佳的控制效果。
实际应用目前，我国煤矿粉尘控制技术已经取得了很大进步，除了以上提到的技术方案外，还有其它各个方面的技术方案，如液压滚筒、抑尘装置、轮胎模拟车辆等，都是有效控制煤矿粉尘的手段。
一些大型煤矿一般采用多种技术方案协同使用，以达到最佳的控制效果。
结论煤矿粉尘控制是煤矿生产中一项非常重要的措施，进一步完善煤矿的粉尘防护设施和技术，建立完善的监控和风险提示机制，制定科学的运营管理方案，全力降低煤尘危害，保障矿工身体健康，确保生产安全，都是目前及未来煤矿安全生产的重点议题。
关于井下工作面煤尘的防尘
关于井下工作面煤尘的防尘随着经济的快速发展，煤炭资源已成为了我国能源资源的主要来源。
而作为煤炭开采的主要场所，煤矿井下工作面也逐渐成为了我们关注的焦点。
其中，煤尘污染是井下工作面面临的主要问题之一，它不仅影响着矿工的身体健康，还容易引发火灾和爆炸等事故。
因此，防止井下工作面煤尘的污染是十分必要的。
一、引起煤尘污染的因素煤尘的来源主要是煤的物理和化学过程中的挥发物和颗粒状物质等。
井下工作面是煤炭采掘过程中的主要区域，而矿工在工作过程中导致大量煤尘的产生，这是井下工作面煤尘污染的主要来源。
二、影响煤尘污染的因素煤尘被加速吸附在空气颗粒表面或泡沫表面，成为井下工作面煤尘的主要形态。
那么，在井下工作面上，会受到哪些因素的影响呢？（1）风速风速的大小直接影响着井下工作面煤尘的扩散范围和时间。
因此，在采取煤尘治理措施之前，必须首先确定风速大小，以便更好地控制煤尘的扩散。
（2）湿度湿度会影响空气中的煤尘含量。
越高的湿度会使空气中的煤尘颗粒更容易附着在水蒸气上，从而减少空气中的煤尘颗粒。
因此，可以通过加湿的方式减少井下工作面的煤尘含量。
（3）地形和空间限制井下工作面的地形和空间限制会影响空气流动的条件，从而影响着煤尘的扩散范围和时间。
因此，在制定煤尘治理方案时，必须充分考虑井下工作面的地形和空间限制。
（4）采矿方法采矿方法直接影响井下工作面煤尘污染的程度。
不同的采矿方法对井下煤尘的污染程度有着不同的影响。
三、控制煤尘污染的措施为控制井下工作面煤尘的污染，可以采取以下措施：（1）露天分拣在采矿过程中，可以将一些部分的煤块在露天进行分拣，减少采掘时的煤尘产生。
这不仅能够减少井下空气中的煤尘含量，还能提高工作效率和质量。
（2）喷雾降尘井下工作面喷雾降尘是一种有效的治理煤尘污染的措施，可以通过喷雾水雾的方式将煤尘沉积下来，从而减少空气中的煤尘含量。
（3）通风换气通风换气是控制井下煤尘污染的重要办法。
通过合理的通风系统和开通通气管道，可以引导空气流向，减少井下煤尘的污染。
煤矿粉尘控制方案
煤矿粉尘控制方案煤矿粉尘是煤炭生产过程中所产生的主要污染物之一。
在人员安全和环境保护方面，粉尘污染是一个十分严重的问题。
为了有效控制煤矿粉尘污染，我们需要制定科学合理的控制方案。
本文将介绍一些常见的煤矿粉尘控制方案。
水雾喷淋系统水雾喷淋系统是一种常见的煤矿粉尘控制措施。
水雾喷淋系统通过向空气添加水雾来降低煤矿中的粉尘浓度。
喷淋系统通常可以精确的控制水雾的量和喷射角度，并可以根据不同的场地、气候、设备等因素进行调整。
水雾喷淋系统的优点是灵活性高、投资和运行成本相对较低。
同时，喷淋系统对人体健康的影响也非常小。
但是，要注意的是，水雾喷淋系统仅适用于处理低温、低湿度的粉尘。
在高温、高湿度环境下，水雾喷淋系统的效果会大打折扣。
雾化喷射系统与水雾喷淋系统类似，雾化喷射系统通过喷出细小水滴的方式来控制煤矿中的粉尘。
雾化喷射系统的喷射器比水雾喷淋系统更加细致，能够精确地调节喷雾大小、数量和喷射方向等参数。
雾化喷射系统的优点是效果更好、更加精确。
但是，相比水雾喷淋系统，它的投资和运行成本也更高。
静电除尘器静电除尘器是一种常见的、高效的粉尘控制设备。
静电除尘器通过对粉尘带电并将其聚集在集尘板上，从而实现粉尘的分离和清理。
静电除尘器的除尘效率非常高，能够去除小至0.1微米的细小颗粒。
同时，它的运行成本也比水雾喷淋系统和雾化喷射系统更低。
但是，静电除尘器也存在一些缺点。
首先，它的工作原理需要耗费大量的电能。
其次，静电除尘器对气流的要求比较高，需要在设计和安装过程中仔细考虑各种因素。
最后，静电除尘器也需要进行定期的清洁和维护，以确保其正常运行。
移动式除尘车移动式除尘车是一种针对矿井环境开发的定制化除尘设备。
移动式除尘车通常包括除尘器、储灰罐和输送系统等部件，能够全方位地清洁煤矿区域内的粉尘。
移动式除尘车的优点是能够快速、高效地清理煤矿中的粉尘，不受场地和设备限制。
然而，移动式除尘车还面临一些挑战。
首先，移动式除尘车需要适应各种环境和设备，因此设计和定制过程需要仔细考虑。
煤矿粉尘的控制技术
煤矿粉尘的控制技术是保证煤矿生产安全和环境保护的重要手段。
在煤矿生产过程中，矿井通风、湿法除尘、防爆破裂技术等多种技术手段可以有效控制煤矿粉尘的产生和扩散，保障工人的健康和安全。
本文将详细介绍煤矿粉尘的控制技术。
煤矿粉尘主要来源于煤炭的开采、运输、筛分和储存等过程。
煤炭开采过程中，煤炭与岩石的分离和运输会产生大量的矿石粉尘；煤炭筛分过程中，筛子的振动和冲击也会产生粉尘；煤炭的储存和堆放同样会产生大量粉尘。
这些粉尘不仅会污染环境，还会对矿工的健康产生危害，甚至导致火灾和爆炸事故的发生。
因此，煤矿粉尘的控制是煤矿生产过程中的一项重要任务。
首先，矿井通风是煤矿粉尘控制的基本手段。
通过合理的通风设计，可以将煤矿中产生的粉尘及时排除，保持空气清新。
矿井通风系统包括主风机、风隔墙、风道和放顶风等设备。
其中，主风机通过产生负压，在矿井中形成一定的通风流动，将煤矿粉尘排出井口。
风隔墙的作用是阻挡粉尘的扩散，使其不会进入通风系统。
风道的设计要合理，以保证通风风量和通风效果。
放顶风技术是通过在井顶和巷道顶部设置开口，使矿井中的气体和粉尘集中排出。
通过科学合理的矿井通风系统，可以有效控制煤矿粉尘的产生和传播。
其次，湿法除尘是煤矿粉尘控制的常用方法之一。
湿法除尘技术是利用水雾、水膜或水膜抑尘装置等方式，将粉尘湿化，使其与水分子结合成较大的颗粒，从而达到除尘的效果。
湿法除尘的优点是除尘效率高，对粉尘的处理范围广，可以处理粒径较小的粉尘。
同时，湿法除尘还可以减少粉尘的爆炸危险，提高工人的安全性。
湿法除尘装置一般包括喷雾装置、雾化脱尘装置、水帘脱尘装置等。
喷雾装置通过喷射水雾的方式，湿化煤矿粉尘，提高颗粒的湿度。
雾化脱尘装置通过高速旋转的喷雾装置，将水雾与粉尘充分混合，使粉尘与水分子结合成较大的颗粒，从而实现除尘的效果。
水帘脱尘装置则通过在产尘点附近设置帘幕，将水膜形成的水分子与粉尘进行结合，实现除尘的效果。
还有，防爆破裂技术是针对煤矿粉尘火灾和爆炸的一种应急措施。
煤层气水平井方案
煤层气水平井方案1.方案设计1.1选址：选取地质条件良好、煤层埋藏深度适中、含气量较高的地区作为水平井的选址点，避免地质构造复杂、含水层丰富等问题的存在。
1.2井型设计：根据煤层气田的特点，选择合适的水平井井型。
常用的井型有水平主井和支撑井两种。
水平主井负责收集煤层气，支撑井则用于增加井眼的稳定性和增加压裂作业的缓冲地带。
1.3井距设计：井距的设计应根据地质条件、煤层厚度、煤层气含量等因素进行合理安排，以保证煤层气的充分开采。
1.4钻探方法：根据地质条件和煤层厚度，选择合适的钻井方法。
常用的钻探方法有常规钻井、立体钻井、环状钻井等，可根据实际需要选择合适的方法。
2.技术要点2.1钻井方法：常用的钻井方法有钻井绳、钻井管和旋喷法等。
钻井绳法钻井速度快，但要求井眼稳定性高；钻井管法钻井成本低，但作业效率较低；旋喷法结合了两者的优点，常用于煤层气水平井的钻井作业。
2.2完井技术：水平井完井技术是确保煤层气产量和采收率的关键。
常用的完井技术有压裂技术和射孔技术。
压裂技术通过将压裂液注入煤层，使其裂缝扩展，增加煤层的渗透性；射孔技术通过在煤层中钻孔，打通煤层与井筒之间的通道，使煤层气能充分流入井筒中。
2.3井眼稳定性控制：由于水平井位于地下较深处，地应力较大，井眼稳定性较差，需要采取一定的措施进行控制。
例如，在钻探过程中使用加筋套管和套管级间充填物，增加井眼的稳定性。
2.4井壁清洁与防塞措施：在钻井过程中，由于煤层中存在大量的湿气和浮游物质，会导致井壁被污染和堵塞。
因此，需要采取适当的措施进行井壁清洁和防塞，以确保水平井的正常运行。
综上所述，煤层气水平井的方案设计关键在于选址、井型、井距和钻探方法等的合理选择，而技术要点则涵盖了钻井方法、完井技术、井眼稳定性控制以及井壁清洁与防塞措施等方面。
只有在正确的方案设计和技术要点的指导下，水平井才能有效地提高煤层气的采收率和产量。
煤矿井下煤尘防与控制技术
煤矿井下煤尘防与控制技术煤矿作为一种重要的能源资源，在全球范围内被广泛开采和使用。
然而，煤矿开采过程中产生的煤尘却成为一个严重的环境问题。
煤尘不仅对矿工的健康造成威胁，还容易引发火灾和煤矿事故。
因此，煤矿井下的煤尘防与控制技术显得尤为重要。
1. 煤尘的来源在了解煤尘防与控制技术之前，我们首先需要了解煤尘的来源。
煤尘主要来自于矿井开采过程中的煤体破碎、运输和装载等环节。
当矿工使用钻机、爆破等作业工具进行煤体破碎时，会产生大量的颗粒煤尘。
而运输和装载过程中，缺乏有效的控制措施也会使煤尘散布到矿井各个角落。
2. 煤尘的危害煤尘不仅会对矿工的健康造成危害，还可能导致火灾和煤矿事故的发生。
首先，长期暴露在煤尘环境中的矿工容易患上煤尘肺病等呼吸系统疾病，严重影响其健康和工作能力。
其次，煤尘在遇到明火或高温时易燃易爆，一旦发生火灾，后果将不堪设想。
另外，煤尘会影响矿井的通风状况，增加矿井内的可燃气体积累，进而引发煤矿事故。
3. 煤尘防与控制技术为了保护矿工的健康和维护矿井的安全，煤矿井下的煤尘防与控制技术得到了广泛研究和应用。
这些技术包括煤尘的控制和治理两个方面。
3.1 煤尘控制技术煤尘控制技术旨在减少煤尘的产生，主要包括以下几个方面：（1）采用湿法破碎技术：湿法破碎技术可以降低煤尘的产生，通过添加水分来控制煤体的粉碎过程，减少煤尘的产生和扩散。
（2）优化运输和装载方式：改进运输和装载设备，增加覆盖装置和除尘设施，减少煤尘的扬尘和散布。
（3）封闭和通风技术：采用封闭和通风技术，限制煤尘扩散的范围，提高矿井的通风效果，防止煤尘在井下积聚和聚集。
3.2 煤尘治理技术煤尘治理技术主要包括以下几个方面：（1）除尘器的应用：在矿井中设置除尘器，对产生的煤尘进行过滤和清洁，减少煤尘对环境和矿工的影响。
（2）湿法喷射和喷雾技术：通过喷射和喷雾湿化矿井环境中的煤尘，使其速降，减少煤尘的悬浮浓度，改善矿井的空气质量。
（3）地质封隔技术：通过地质封隔技术，起到控制和固定地下煤尘的作用，防止煤尘在井下扩散。
煤层气排采井防煤粉技术研究
煤层气排采井防煤粉技术研究摘要：在排采煤层气井过程中，地层产生的煤粉随流体流向井筒并进入泵体。
当泵筒和油管不能及时将煤粉输送到地面时，会造成漏失、卡泵等故障。
煤层气输送效率受到严重限制是泵筒内煤粉沉淀所引起。
从煤层煤粉产生原因入手，研究油管输送煤粉的规律，确定煤粉沉淀与粒径、排液速度的关系，并通过现场对煤层气成因进行技术措施抽样。
同时，根据煤粉预防卡泵管理措施的早期表象，开发了一系列可作为部门参考的技术，以预防采气区块的煤粉对排采过程造成严重影响，降低排采效率。
关键词：煤层气；煤粉影响；防粉技术；井下故障引言受煤粉影响的排采井出现故障的主要原因是排采过程中产生的煤粉不能及时通过泵筒和油管携带到地面，而是逐渐在泵筒沉淀堆积、堵塞筛管、粘附在泵柱塞形成卡泵等情况。
开采煤层气时必须遵守连续、稳定、缓慢和长期的原则。
一旦出现泵漏失和煤粉卡泵，就会限制煤层气井的持续稳定开采，降低生产效率。
此时，煤层气井必须通过检泵、洗井等措施恢复生产，这将会增加排采井的运营成本，同时检泵、洗井过程也可能会对泵、井造成不可逆转性损坏。
因此，分析原因并制定相应措施，以减少煤粉在排采过程中对生产的影响，延长排采井检泵周期，提高区块煤层气总体发展水平是非常重要的。
1煤粉沉淀原因分析煤层产生的煤粉在开采过程中与地层流体一起进入到井筒，然后由开采设备引入油管。
在油管中能否被顺利携带至地面不发生沉淀,与煤粉粒径和排液速度相关。
（1）颗粒沉降速度与粒子大小的关系。
使用stokes定律计算颗粒沉降速度。
计算公式如下:,在式中，V是颗粒沉降速度，单位为m/s；（ρs-ρ）为粒水密度差值；d为颗粒大小，单位为mm；μ表示水的动力黏度。
从该定律可以看出，颗粒的沉降速度与其粒径的平方成正比，因此进入管柱的煤粉粒径越大，越容易沉淀和堆积。
为了防止煤粉堆积，首先必须防止大颗粒煤粉进入油管、泵体。
（2）颗粒沉降与排液速度之间的关系。
因为只有当油管内的排水流速大于煤粉颗粒在液体中的沉降速度时，煤粉颗粒才能向上运动，由生产油管内流体携至地面。
煤层气井采气机理及压降漏斗
煤层气井采气机理及压降漏斗随着能源需求的不断增长和传统能源资源的日益枯竭，煤层气作为一种新兴的清洁能源逐渐被广泛关注和认可。
煤层气是一种在煤层中储存的天然气，其主要组成为甲烷、乙烷、丙烷等轻烃烷烃类物质，同时还含有一定量的氮气、二氧化碳等非烷烃类物质。
煤层气属于一种非常狭窄的储气介质，由于煤层的多孔介质构造，存储和释放煤层气的机理更加复杂和微妙。
在煤层气田开发过程中，煤层气井采气机理及压降漏斗是非常重要的两个问题。
煤层气井采气机理是指利用人工手段将煤层气从煤层中释放出来，从而获得一定量的天然气。
压降漏斗则是指在煤层气开采过程中，由于采气过程的影响，煤层气在压力梯度的作用下形成的漏斗状降压分布。
煤层气井采气机理主要包括三个基本过程：煤层气的吸附、脱附和漂移。
煤层气主要以物理吸附和化学吸附的方式存储在煤层中，其吸附量与煤层成熟度、孔隙度、裂隙度、压力等因素有关。
在煤层气采气过程中，吸附的天然气首先需要通过被称为脱附的过程将天然气从煤层中释放出来，然后通过煤层孔隙的空隙逐渐向煤层井口方向漂移，这个过程被称为漂移。
在这个过程中，由于气体的体积和速度都会发生变化，因此需要通过井道或者管道来对气体进行控制和调节，以确保气体的充分利用和安全释放。
压降漏斗是指由于采气作业对煤层气井所产生的影响，导致煤层气井上方形成一定的漏斗状压力分布。
在煤层气采气过程中，由于煤层气从煤层中释放出来后，需要通过管道或者井道传输到地面上进行处理和加工。
而这个过程中，由于管道或者井道的摩擦力和阻力等因素，导致煤层气在运输过程中发生一定的压力降低。
同时，采气过程中从井下抽取的煤层气会导致煤层压力降低，形成煤层气井上方的压力降低区域，从而形成漏斗状分布。
这个漏斗状分布不仅对煤层气的采集和运输产生影响，还可能对煤层气地质环境产生影响。
为了解决煤层气井采气机理及压降漏斗带来的问题，需要采取一系列的措施。
首先，需要对煤层气井周围的地质环境进行充分的研究和评估，以确保采气过程的安全和高效。
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第30卷第4期 辽宁工程技术大学学报（自然科学版） 2011年8月 Vol.30 No.4 Journal of Liaoning Technical University（Natural Science） Aug. 2011
收稿日期：2011-02-12 网络出版时间：2011-8-26 网络出版地址：http://www.cnki.net/kcms/detail/21.1379.N.20110826.1720.006.html 基金项目：国家科技重大专项基金资助项目（2009ZX05038-002，2011ZX05038-001） 作者简介：刘升贵（1978-），男，四川 宜宾人，博士后，主要从事渗流力学、煤层气开发技术等方向研究。本文编校：朱艳华
文章编号：1008-0562(2011)04-0508-05 DOI: CNKI:21-1379/N.20110826.1720.006 煤层气水平井煤粉产生机理及控制措施
刘升贵1，贺小黑2，李惠芳1 (1.中国矿业大学 力学与建筑工程学院，北京100083；2.中国科学院地质与地球物理研究所，北京100029) 摘 要：为了揭示煤层气水平井煤粉产生机理，采用理论分析和现场实验的方法，分析了煤层气水平井产出煤粉的质量分数及颗粒粒径变化规律，提出了使用防砂尾管结合油套环空注水稀释煤粉质量分数预防卡泵的措施。研究结果表明：煤层气水平井产出煤粉颗粒粒径呈阶段变化特征，煤粉质量分数超标是导致卡泵停机的主要原因，使用防砂尾管结合井底注水稀释煤粉质量分数措施能有效延长煤层气排采井检泵周期。 关键词:煤层气；水平井；生产动态；煤粉；卡泵 中图分类号：TE 33 文献标志码：A Production mechanism and control measures of coal powder
in coalbed methane horizontal well LIU Shenggui1，HE Xiaohei2，LI Huifang1 (1.School of Mechanics & Civil Engineering, China University of Mining and Technology (Beijing), Beijing 100083, China; 2.Institute of Geology and Geophysics, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100029, China) Abstract: To reveal the production mechanism of coal powder in coalbed methane horizontal wells, the coal powder concentrations and particle size variations in coalbed methane horizontal wells are analyzed by combining theoretical analyses with field experiment. Also, the measures of using sand control liner combination of water injection in tube-casing annular space to dilute coal powder concentration is proposed for preventing pump stuck. The study results show that the stepped changes characteristic of coal powder particle size, and higher coal powder concentration than standard are major causes of pump stuck. The field application results demonstrate that the pump inspection cycle in a coalbed methane drainage wells is effectively extended by the measure proposed in this study. Key words: coalbed methane; horizontal well; production performance; coal powder; stuck pump
0 引 言 煤粉的控制是煤层气井排采管理中的重要环节，过量煤粉产出引起的机械故障将导致频繁检泵作业，从而产生大幅度的井底压力波动而破坏气、水、煤粉流态的连续性进而影响产气潜力[1-2]。经统计沁水盆地南部煤层气水平井平均检泵周期为六个月，鄂尔多斯盆地东缘煤层气水平井平均检泵周期为三个月，频繁的检泵作业对气井生产动态产生负面影响，增加了排采成本[3]。研究煤粉产出机理
有利于预防和减少煤粉卡泵事故发生，能有效释放煤层气井产能，实现煤层气资源高效开发。本文基于水平井煤粉监测数据，分析了煤粉产出规律，总结了煤粉产生机理；针对煤粉产出特点提出了使用防砂尾管结合油套环空注水稀释煤粉浓度预防卡泵的措施，使检泵周期延长。
1 水平井煤粉产出规律 煤层气绝大部分以吸附的方式储存在煤基质中，需要降低储藏压力才能使煤层气解吸[4]。煤储藏特点决定了煤层气井排采管理中的核心内容应该是井底压力和煤粉的控制[5]。煤粉的控制是非常重要
的环节[6]，煤层气水平井多采用裸眼完井方式[6-10]，随排采过程中，煤粉随水、气运移至生产直井井筒，一部分煤粉经排采泵吸入、提升至地表通过井口水管线排放，另一部分煤粉沉降至直井井底口袋。现场通过计量排出煤粉量加上检泵作业捞出井底煤粉量，总结各排采阶段煤粉产出规律。沁水盆地南部和鄂尔多斯盆地东缘近百口煤层气水平井排采实践表明，煤层气井煤粉产出伴随气井生产全过程，依据煤层气水平井排采现场取样测试，产出煤第4期 刘升贵，等：煤层气水平井煤粉产生机理及控制措施 509
粉颗粒粒径呈阶段变化特征（见图1），可划分为四个阶段，规律如下：
010203040506070
<11234567
8910>10
第一阶段第二阶段第三阶段第四阶段
颗粒粒径/mm
图1 煤层气水平井各生产阶段煤粉颗粒粒径分布特征 Fig.1 particle sizes distribution characteristics of coal powder during coalbed methane horizontal wells’ production phase （1）第一阶段以中、粗颗粒煤粉为主，粗颗粒煤粉沉积到井底口袋内，见图2、图3，大颗粒煤粉吸入排采泵容易造成卡泵，颗粒粒径5~10 mm，煤粉质量分数低，质量分数一般低于1%。该阶段煤层气井井底压力高于临界解吸压力，仅产水，不产气。
图2 沁南水平井产气前井筒聚集的煤粉颗粒 Fig.2 particle sizes collected within horizontal well shaft in Qinnan before gas producing （2）第二阶段为初期产气阶段，以中、细颗粒煤粉为主，颗粒粒径1~3 mm，煤粉质量分数高，部分井煤粉质量分数达到8%，细颗粒煤粉以悬浮液形式排出井筒，由于产水量下降，高质量分数煤粉往往造成卡泵，或煤粉在井底口袋内沉积造成埋泵（见图4、图5）；如沁水盆地南部PZP02-1井在产气初期表现出了强势的持续增长，而且是套管压力、产水量、产气量同步增长。但该井排采遭遇到了非常严重的煤粉干扰，致使产气增长势头被不断
打断，出现起伏。该阶段煤层气井井底压力处于临界解吸压力附近波动，产水、产气量波动较大。
图3 三交水平井产气前井筒聚集的煤粉颗粒 Fig.3 particle sizes collected within horizontal well shaft in Sanjiao before gas producing
图4 沁南水平井产气初期井筒聚集的煤粉颗粒 Fig.4 particle sizes collected within horizontal well shaft in Qinnan at initial gas production stage
图5 三交水平井产气初期井筒聚集的煤粉颗粒 Fig.5 particle sizes collected within horizontal well shaft in Sanjiao at initial gas production stage （3）第三阶段为产气高峰期，以细颗粒煤粉为主，颗粒粒径小于2 mm，煤粉质量分数较低，多数井质量分数低于0.5%，一部分煤粉以悬浮液形式排出井筒，另一部分沉积到井底口袋内（见图6）。该阶段煤层气井井底压力接近于零，仅少量产水。
体积分数/% 辽宁工程技术大学学报（自然科学版） 第30卷 510 （4）第四阶段为产气后期，基本无水产出，以微细颗粒为主，颗粒粒径小于1 mm，可随气体以粉尘形式排出，位于大宁煤矿的DNP02井排采两年半以后出现该情况，高速气体携带微细颗粒煤粉对干煤层微孔隙、裂隙孔道具有疏通、打磨作用，使水平井井筒周围煤层透气性明显提高，有利于充分释放煤层气产能。该阶段煤层气井井底压力为零，基本不产水。
图6 沁南水平井产气高峰期井筒聚集的煤粉颗粒 Fig. 6 particle sizes collected within horizontal well shaft in Qinnan at the peak of gas production
2 煤粉产生机理 煤粉是在钻井工程及排采扰动作用下引起煤层失稳破坏而产生的。按煤粉来源可分为钻井残留煤粉，井壁失稳产生煤粉，煤基质破裂产生煤粉。
2.1 钻井残留煤粉 由于煤储层微裂隙和割理发育，所以在钻进煤层时，要采取必要的措施对煤层加以保护，严防固相微粒堵塞煤层的微裂隙和割理系统形成污染。煤储层一旦污染，则很难恢复。为确保水平井产能，水平井钻井需要采用插管注气欠平衡施工工艺[11-12]，该技术有效保护煤储层，减少井筒煤
粉残留。井筒残留煤粉分为水平井井筒残留煤粉和直井洞穴台阶及井底残留煤粉两部分。 （1）水平井井筒残留煤粉 煤屑一旦被破碎、脱离井底后，被钻井液带走（小颗粒）或滞留在水平段某处的下井壁（较大颗粒）。煤屑的重力方向与钻井液流动方向相垂直，钻井液流动不能像在垂直井筒内那样直接克服重力沉降而使煤屑运移。重力使钻具躺在下井壁上，这种偏心环空造成下井壁处低速区，而这些低速区