煤层气排采技术ppt课件
合集下载
《煤层气发展探索》PPT课件
输气管道是集气站（或处理厂）直接输向用户的管道。来源于 《 NBT10029-2016》
煤层气计量采用3级计量：外输气的贸易交接计量为一级计量；集
气线的分线生产计量及内部生产用气为二级计量；单井计量为三
. 级计量。
10
采气计量宜放置在井场，计量精度应满足三级计量要求，计量方
煤层气计量分级图
说明：有些单位阀组外输管道不安装流量计，有的管道进入外输站场
20世纪90年代，中国煤层气地面开采获得实验性成功，后得到联合国开发 计划署的资助和与美国公司的合作开发。
1996年，国家经贸委修订《资源综合利用目录》，把煤层气开发及发电列 入其中。
2003年，国家973计划设立了“中国煤层气成藏机制与经济开采基础研 究”，并将成果应用于勘探开发中。
2006年10月，国务院办公厅发布《关于加快煤层气抽采的若干意见》及财 政部、海关总署、国家税务总局发布《关于煤层气勘探开发项目进口物资免 征进口税收的规定》
.
17
明天之路
没有关于未来的专家，只有过去的专家。煤层气的明天尚需大家继续努力进 取。
煤层气的发展还需不断的创新和创造，这还体现在实验上、纠正上、总结 上…
对新技术加强尝试，好的要加强推广。如我国自主研发的水力喷射径向水平 井技术，可形成“一井多层、一层多眼、一眼多缝”的复杂缝网，对提高产 能就起到很好的作用；
接进行下泵完井； 安装井场流程； 启泵排水降压，待解析后将产出气体导入采气管道送入气站或阀组。
.
6
煤层气井排采步骤
新井每天以20kpa～50kpa的速度进行排水来降低流压，进而 来降低井内水位。（早期为排水阶段）
当水位稳定在1～5米时，再以适当的泵速来进行排水，以满 足井况和气量的双赢。放气时要根据调度指令，缓慢平稳的 逐步开启阀门，阀门的开度要和流量计读数相适应。（中期 为稳定生产阶段，产气为主，）
煤层气排采技术讲课文档
3．煤储层渗透性
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
➢ C、禁止井底压力、套压、气水产量等大幅度波动，防止造成产层伤 害，保障渗流通道畅通 。
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。
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。
煤层气排采工艺
煤层气排采工艺：排水→降压→采气
煤层气排采工艺
•
煤层气排采就是排水采气，煤层气在煤层中主要有溶 解气，游离气和吸附气三种形态存在。所谓溶解气就是少 量溶解在煤层水中煤层气，游离气就是游离状态存在的气 体，我们目前在做的采气，就是采煤层中的吸附气。要把 吸附于煤层内吸附气最大限度的开采出来，首先就是要不 断降低煤层的液柱压力而排水工作就是在降压，因为吸附 气的解析与压力有非常直接的关系，压力越低越容易解析 ，反之相反。
煤层气排采工艺 • 动液面的测试
• 检查和准备 • 1、仔细察看原始数据 （音标、泵深、吸入口 、煤层及完井数据）和 近期套压及动面深度记 录。 • 2、选择合适的测试仪 ，认真检查校对好测试 仪、井口连接器等相关 配套设施。 • 3、认真检查测试区域 、判断是否具备测试条 件。
煤层气排采工艺
• 动液面的测试 • 1.侧身将套管和井口连接器连接好，并拧紧。缓慢将套管 阀门打开，严禁正对闸门操作。 • 3.用通讯电缆将井口连接器与记录仪相连接。 • 4.打开记录仪电源，选择液位测试，调节闭记录仪开关，拔下连接电缆。 • 7.关闭套管阀门。 • 8.打开放空阀，释放压力。 • 9.将井口连接器卸下。 • 10.液面测试完成
煤层气排采工艺
• 煤层气的开采方式： • 一是地面钻井开采；二是井下煤层气抽采。 • 地面钻井开采的煤层气和抽放瓦斯都是可以利用的，通过 地面开采和抽放后可以大大减少风排瓦斯的数量，降低了 煤矿对通风的要求，改善了矿工的安全生产条件。
原始条件煤层气地面开发
煤矿区煤层气开发
煤层气排采工艺
• 煤层气的排采
煤层气排采工艺
• "贾敏效应"
• 解吸产气后，发生长时间 停抽，近井地带地层压力 逐渐恢复，煤储层裂隙被 再次填充，使得煤层喉道 处的流动空间变下，甲烷 气体流动阻力增大，在喉 道处发生“贾敏效应”， 致使气体不能顺利通过喉 道，阻止煤层气继续向井 筒运移，造成供气能力不 足，产气量下降。
煤层气开发煤层气开采工程演示文稿
煤层气井不再产气 。
煤层气存在补给边界
第23页，共109页。
第一节 煤层气开采方法与原理
（2）煤储层存在越流补给
煤储层的顶板或底板为弱透水 层，且其相邻的地层为含水层， 此时煤储层存在越流补给。煤储
层中压力的降低使得邻近含水层
中的地下水通过顶板或底板补给
煤储层。压力降落漏斗的扩大使 得补给量不断增加，当补给量与 抽出量相当时，降落漏斗达到稳 定，不再扩展，煤储层甲烷解吸
煤层气储层
气体在微孔隙内的流动为扩散流动，在 裂隙中的流动符合达西流动定律
气体以吸附的形式储存于微孔隙表面
初期产量低，中期产量高，后期递减
通过现场解吸可确定煤层气含量
开采中期和后期，气水比随时间递增
有机储集岩
储集岩与源岩同层
渗透率与应力有很大关系 井间干扰对生产有利
第6页，共109页。
第一节 煤层气开采方法与原理
第9页，共109页。
第一节 煤层气开采方法与原理
• Ш饱和水单相流 压力在煤层和围岩共同传递阶段。排采继续进行，围岩中压力影 响半径增加，煤层中压力梯度逐渐等于甚至大于围岩中的压力梯度，压力将在煤 层和围岩中共同传递，直到煤层中排采影响半径范围内压力达到临界解吸压力以 下时，气体开始解吸，即进入非饱和两相流阶段。
第22页，共109页。
第一节 煤层气开采方法与原理
（1）煤储层存在补给边界
压力降落漏斗随着排采的
继续在上覆地层中不断扩展，
当其遇到张性断层时，若该
断层与地表水或其他地下水
层相沟通，这些水系的水就
会通过断层补给煤储层。当 补给量与抽出量相当时，压
力降落漏斗达到稳定，不再 扩展，煤储层甲烷解吸停止，
第12页，共109页。
煤层气存在补给边界
第23页，共109页。
第一节 煤层气开采方法与原理
（2）煤储层存在越流补给
煤储层的顶板或底板为弱透水 层，且其相邻的地层为含水层， 此时煤储层存在越流补给。煤储
层中压力的降低使得邻近含水层
中的地下水通过顶板或底板补给
煤储层。压力降落漏斗的扩大使 得补给量不断增加，当补给量与 抽出量相当时，降落漏斗达到稳 定，不再扩展，煤储层甲烷解吸
煤层气储层
气体在微孔隙内的流动为扩散流动，在 裂隙中的流动符合达西流动定律
气体以吸附的形式储存于微孔隙表面
初期产量低，中期产量高，后期递减
通过现场解吸可确定煤层气含量
开采中期和后期，气水比随时间递增
有机储集岩
储集岩与源岩同层
渗透率与应力有很大关系 井间干扰对生产有利
第6页，共109页。
第一节 煤层气开采方法与原理
第9页，共109页。
第一节 煤层气开采方法与原理
• Ш饱和水单相流 压力在煤层和围岩共同传递阶段。排采继续进行，围岩中压力影 响半径增加，煤层中压力梯度逐渐等于甚至大于围岩中的压力梯度，压力将在煤 层和围岩中共同传递，直到煤层中排采影响半径范围内压力达到临界解吸压力以 下时，气体开始解吸，即进入非饱和两相流阶段。
第22页，共109页。
第一节 煤层气开采方法与原理
（1）煤储层存在补给边界
压力降落漏斗随着排采的
继续在上覆地层中不断扩展，
当其遇到张性断层时，若该
断层与地表水或其他地下水
层相沟通，这些水系的水就
会通过断层补给煤储层。当 补给量与抽出量相当时，压
力降落漏斗达到稳定，不再 扩展，煤储层甲烷解吸停止，
第12页，共109页。
煤层气开发理论与技术概论 PPT
河 贵 南 煤、 、 川 淮 煤、 南 云 煤 煤 层 ： 气 六 公 盘 司 水 ： 古 两 舒、 淮 云 焦 南 作 勘 平 探 顶 山
奥 石 瑞 新 大 安 龙 北 煤、 地 门、 京、 黑 大 亚 奥 煤、 矿 美、 铁 大 瑞 富 法、 河 安 地、 准 理 国 菲 际 东、 大： 利 技 吐 实 普 哈、 验 术 斯、 铁 室、 服 格 务、 法、 科 瑞 三 依 研 克、 兰 服 交 BP 务 开 发
煤层气探矿权95个，总面积约6.5万平方公里，煤层气探
矿权分布在 17 个省。煤层气探矿权人 25 个，包括 3 家中 直企业，22家地方煤层气企业。 煤层气采矿权4个，总面积约450平方公里，采矿权仅分 布在山西、辽宁省。采矿权人为中国石油天然气股份有
限公司、辽宁省铁法煤业集团有限责任公司等。
三、我国煤层气资源分布与地质条件
1.煤层气资源量大、分布相对集中
41个聚煤盆地，2000m以浅的煤层气资源量为约36.8万亿立方米。 9个主要盆地资源量大于1万亿方，合计28万亿方，占全国76%
2. 中国煤层气资源大区分布
东部煤层气地质资源量最大，占31%，其次是中部和西部
，各占28%，南方占13%，青藏最少，仅0.01%。
2.0%<Ro,max<3.7%
煤的显微组成
镜质组
有机显微组分
惰质组
壳质组
无机显微组分
矿物质
煤薄片
煤砖光片
粉煤光片
daf
(cf/t)
不同煤类的产气量和吸附能力 煤类 褐煤 产气量m3/t 38~68 吸附能力m3/t <8
长焰煤 气煤
肥煤 焦煤 瘦煤 贫煤 无烟煤
138~168 182~212
煤层气井采气技理50页PPT
煤层气井采气技理
51、没有哪个社会可以制订一部永远 适用的 宪法， 甚至一 条永远 适用的 法律。 ——杰 斐逊 52、法律源于人的自卫本能。——英 格索尔
53、人们通常会发现，法律就是这样 一种的 网，触 犯法律 的人， 小的可 以穿网 而过， 大的可 以破网 而出， 只有中 等的才 会坠入 网中。 ——申 斯通 54、法律就是法律它是一座雄伟的大 夏，庇 护着我 们大家 ；它的 每一块 砖石都 垒在另 一块砖 石上。 ——高 尔斯华 绥 55、今天的法律未必明天仍是法律。 ——罗·伯顿
▪
29、勇猛、大胆和坚定的决心能够抵得上武器的精良。——达·芬奇
▪
30、意志是一个强壮的盲人，倚靠在明眼的跛子肩上。——叔本华
谢谢！
Hale Waihona Puke 50▪26、要使整个人生都过得舒适、愉快，这是不可能的，因为人类必须具备一种能应付逆境的态度。——卢梭
▪
27、只有把抱怨环境的心情，化为上进的力量，才是成功的保证。——罗曼·罗兰
▪
28、知之者不如好之者，好之者不如乐之者。——孔子
51、没有哪个社会可以制订一部永远 适用的 宪法， 甚至一 条永远 适用的 法律。 ——杰 斐逊 52、法律源于人的自卫本能。——英 格索尔
53、人们通常会发现，法律就是这样 一种的 网，触 犯法律 的人， 小的可 以穿网 而过， 大的可 以破网 而出， 只有中 等的才 会坠入 网中。 ——申 斯通 54、法律就是法律它是一座雄伟的大 夏，庇 护着我 们大家 ；它的 每一块 砖石都 垒在另 一块砖 石上。 ——高 尔斯华 绥 55、今天的法律未必明天仍是法律。 ——罗·伯顿
▪
29、勇猛、大胆和坚定的决心能够抵得上武器的精良。——达·芬奇
▪
30、意志是一个强壮的盲人，倚靠在明眼的跛子肩上。——叔本华
谢谢！
Hale Waihona Puke 50▪26、要使整个人生都过得舒适、愉快，这是不可能的，因为人类必须具备一种能应付逆境的态度。——卢梭
▪
27、只有把抱怨环境的心情，化为上进的力量，才是成功的保证。——罗曼·罗兰
▪
28、知之者不如好之者，好之者不如乐之者。——孔子
煤层气排采
三、煤层气井生产特征
1、煤层气井的生产过程
• 煤层气井生产阶段
煤层气井的生产排采是一个长时间排水降压采气过程，煤层气单井生产 年限一般为15~20年。从煤层气井生产过程中气、水产量的变化特征可把生 产分为三个阶段：
早期排水降压阶段：主要产水， 随着压力降到临界解吸压力以下， 气体开始解吸，并从井口产出。这 一阶段所需的时间取决于井点所处 的构造位置、储层特征、地层含水 性、排水速度等因素，持续时间可 能是几天或数月。
煤层气井排采
目录
一、煤层气的概念及瓦斯储层的基本特征 二、煤层气采气机理 三、煤层气排采生产过程 四、排采中的伤害及伤害机理 五、煤层气井排采控制理论 六、煤层气井排采过程中各参数间关系 七、煤层气井排采基本阶段 八、煤层气井排采原则 九、煤层气井排采工作制度 十、煤层气排采动力技术 十一、煤层气排采设备 十二、煤层气井排水采气方式优化设计
(1) 通过将实测煤层气含量数据与等温吸附实验所获得 的理论吸附量进行对比发现，绝大多数样点的煤层气吸附饱 和度处于吸附欠饱和或接近吸附饱和状态，很少有吸附过饱 和状态。这一事实充分证明煤层气的赋存状态以吸附为主。
二、煤层气井的采气机理
煤层气赋存状态：
证据有三：
(2) 煤层气开发实践进一步证实，煤层气以吸附为主的 赋存特点。 几乎所有煤层气井都是在排水降压之后才开始 产气的，不具备游离气产出的特征。
• 根据前述的伤害及伤害机理研究结论可以确定， • 煤层气井排采控制的基本要素是：
控制要点一：控制合理的工作压差 控制要点二：控制适度的煤粉产出速度
四、排采中的伤害及伤害机理研究
煤层气井在长期的排采过程中, 容易发生以下的问题, 造成煤层气井产量的下降和渗透性的降低, 不利于煤层气 的开发。