• / 2
  • 下载费用:1 下载币  

[阿果石油网]_煤层气开采技术综述

关 键 词:
石油 煤层气 开采 技术 综述
资源描述:
© 1994   娜 1, 喻 高 明 1, 于 能 文 2, 周 玉 衡 1, 吴 建 成 3(1. 长 江 大 学 石 油 工 程 学 院 , 湖 北 荆 州   434023; 2. 吐 哈 油 田 公 司 三 塘 湖 采 油 厂 , 新 疆 哈 密   839009;3. 大 庆 油 田 第 九 采 油 厂 工 程 技 术 大 队 , 黑 龙 江 大 庆   163853)摘   要 : 煤 层 气 又 称 煤 层 甲 烷 , 是 非 常 规 天 然 气 , 煤 层 气 的 勘 探 开 发 已 在 国 际 上 引 起 广 泛 的 关 注 。 我国 煤 层 气 资 源 十 分 丰 富 , 但 是 目 前 我 国 的 天 然 气 勘 探 开 发 还 处 于 起 步 阶 段 。 本 文 介 绍 了 目 前 煤 层 气 开 采的 几 种 技 术 。关 键 词 : 煤 层 气 ; 开 采 ; 超 短 半 径 水 平 井 ; 定 向 羽 状 水 平 井煤 层 气 俗 称 瓦 斯 , 是 一 种 新 型 洁 净 的 能 源 。 美国 、 加 拿 大 等 先 后 开 展 了 一 系 列 煤 层 气 的 勘 探 试 验 。我 国 煤 层 气 资 源 十 分 丰 富 , 如 能 很 好 的 开 发 利 用 , 将对 我 国 今 后 的 天 然 气 工 业 有 很 大 的 帮 助 , 但 勘 探 试验 工 作 起 步 较 晚 。 合 理 开 发 煤 层 气 资 源 , 不 仅 能 为 国民 经 济 的 发 展 提 供 优 质 能 源 , 而 且 对 保 护 生 态 环 境 、解 决 煤 炭 开 采 与 重 大 工 程 建 设 的 安 全 问 题 , 都 具 有十 分 重 要 的 意 义 。1  超 短 半 径 水 平 井超 短 半 径 水 平 井 是 指 曲 率 半 径 远 比 常 规 的 短 曲率 半 径 水 平 井 更 短 的 一 种 水 平 井 , 也 称 之 为 超 短 半径 径 向 水 平 井 , 简 称 U 。 利 用 超 短 半 径 水 平 钻 井技 术 , 在 垂 直 井 内 对 煤 层 打 水 平 孔 , 即 沿 煤 层 水 平 钻进 形 成 井 眼 开 采 煤 层 气 , 具 有 以 下 突 出 优 点 :① 井 眼 方 位 与 煤 层 层 理 垂 直 交 汇 , 能 最 大 限 度沟 通 煤 层 天 然 裂 缝 , 煤 层 气 通 过 裂 缝 经 通 道 流 至 开采 井 , 在 很 大 程 度 上 缩 短 了 在 煤 层 中 裂 缝 射 流 运 动的 距 离 〔 1〕 ;② 在 煤 层 中 钻 长 孔 , 孔 与 煤 层 的 接 触 面 积 增 大 ,因 而 单 位 时 间 涌 入 钻 孔 的 煤 气 量 增 加 ;③ 煤 层 钻 孔 后 , 钻 空 周 围 煤 层 应 力 降 低 , 裂 纹 增加 , 渗 透 率 也 随 之 增 加 。超 短 半 径 水 平 井 钻 井 成 本 并 不 很 高 , 且 工 艺 简单 , 成 功 率 高 , 已 应 用 于 石 油 天 然 气 开 采 , 单 井 产 量有 很 大 提 高 , 最 高 达 20 倍 , 已 是 成 熟 的 技 术 , 只 需 要根 据 煤 层 的 特 点 在 工 艺 上 予 以 改 进 , 特 别 是 强 烈 吸水 或 遇 水 膨 胀 而 难 以 采 用 水 力 压 裂 的 煤 层 和 低 渗 透煤 层 。2  地 面 和 地 下 抽 放井 下 煤 层 气 抽 放 目 前 主 要 为 煤 矿 安 全 服 务 , 抽出 的 煤 层 气 大 多 排 入 大 气 , 仅 有 小 部 分 被 利 用 。 井 下煤 层 气 抽 放 法 可 分 为 采 前 预 抽 和 采 空 区 抽 放 。 地 面煤 层 气 抽 放 技 术 主 要 包 括 地 面 垂 直 钻 孔 抽 放 和 定 向钻 孔 抽 放 。 而 后 者 目 前 仅 处 于 试 验 阶 段 。 定 向 钻 孔技 术 与 井 下 水 平 长 孔 及 地 面 垂 直 钻 孔 相 比 , 既 能 大大 减 少 占 地 面 积 , 又 可 免 去 井 下 瓦 斯 抽 放 管 道 系 统和 煤 层 内 的 巷 道 工 程 。地 面 抽 放 煤 层 气 有 利 于 从 根 本 上 改 善 煤 矿 安全 , 并 能 形 成 大 规 模 开 采 。 据 美 国 黑 勇 士 煤 田 橡 树 林沟 煤 矿 的 实 测 资 料 , 原 始 煤 层 气 含 量 为 14. 2m 3 t,在 采 气 11 年 后 , 降 到 3. 8m t, 抽 出 率 达 到 73% , 从根 本 上 消 除 了 矿 井 瓦 斯 灾 害 的 隐 患 。3  定 向 钻 井 技 术定 向 钻 井 系 统 技 术 的 发 展 为 含 瓦 斯 矿 井 实 施 煤层 气 抽 放 创 造 了 一 些 新 的 可 行 方 法 。 定 向 本 煤 层 长钻 孔 可 有 效 地 减 少 开 采 前 方 大 面 积 煤 体 内 的 煤 层 气含 量 , 无 论 是 透 气 性 差 的 煤 层 , 还 是 透 气 性 好 的 煤 层都 有 效 果 。 凭 借 长 孔 钻 井 能 力 , 钻 井 工 能 有 效 地 抽 放本 煤 层 和 邻 近 层 的 煤 层 气 。 对 于 特 殊 的 地 质 条 件 和储 气 条 件 , R E 采 用 了 储 气 模 拟 技 术 , 确 定 钻 孔间 距 和 抽 放 时 间 。在 不 可 能 布 置 垂 直 采 空 区 气 井 的 地 方 , 以 及 在多 水 平 开 有 作 业 中 , 采 用 的 垂 直 于 走 向 巷 道 或 上 覆采 空 区 瓦 斯 回 收 技 术 效 果 不 佳 或 成 本 太 高 时 , 钻 机能 够 定 向 地 控 制 水 平 采 空 区 钻 孔 , 使 之 越 过 将 来 开采 的 长 壁 盘 区 。4  注 气 开 采注 气 开 采 煤 层 气 就 是 向 储 层 注 入 N 2, , 烟道 气 等 气 体 , 其 实 质 是 向 煤 层 注 入 能 量 , 改 变 压 力 传导 特 性 和 增 大 或 保 持 扩 散 速 率 不 变 , 从 而 达 到 提 高单 产 量 和 回 收 率 的 目 的 。 依 据 扩 散 渗 流 理 论 和 多 组分 吸 附 平 衡 理 论 , 对 先 注 气 后 采 气 的 间 断 性 注 气 模76  2007 年 第 5 期                       内 蒙 古 石 油 化 工X 收 稿 日 期 : 2006- 11- 12作 者 简 介 : 张 娜 , 女 , 1982 年 生 , 长 江 大 学 在 读 硕 士 。© 1994 ① 间 断 性 注 气 吸 附 平 衡 以 后 煤 层 部 分 采 气 区 的原 始 压 力 增 加 , 开 采 时 压 力 梯 度 增 大 , 渗 流 速 度 增大 , 衰 减 时 间 延 长 ; 连 续 性 注 气 保 持 了 维 持 煤 层 气 流动 的 压 力 梯 度 不 变 , 相 对 提 高 了 渗 流 速 度 。 另 一 方 面注 气 造 成 的 渗 流 速 度 增 大 又 引 起 裂 隙 系 统 中 煤 层 气分 压 下 降 速 度 加 快 , 由 此 引 起 更 多 的 吸 附 煤 层 气 参与 解 吸 , 解 吸 扩 散 速 率 的 增 大 , 反 过 来 又 促 使 渗 流 速度 加 快 。② 当 注 气 压 力 较 大 时 , 还 可 能 在 煤 层 内 形 成 新的 裂 隙 , 使 渗 透 率 即 压 力 传 导 系 数 增 大 , 从 而 引 起 渗流 速 度 增 大 。③ 煤 是 一 种 具 有 较 高 剩 余 表 面 自 由 能 的 多 孔 介质 , 由 于 煤 的 剩 余 表 面 自 由 能 总 量 (吸 附 空 位 )一 定 ,所 以 煤 层 与 混 合 气 体 达 到 吸 附 平 衡 后 , 每 一 组 分 的吸 附 量 都 小 于 其 在 相 同 分 压 下 单 独 吸 附 时 的 吸 附量 。 注 气 后 , 竞 争 吸 附 置 换 , 必 然 使 一 部 分 吸 附 的 甲烷 解 吸 扩 散 , 从 而 引 起 扩 散 速 率 、 渗 流 速 度 和 回 收 率提 高 。注 气 增 加 储 层 能 量 , 提 高 储 层 压 力 传 导 系 数 并产 生 竞 争 吸 附 置 换 效 应 , 从 而 提 高 煤 层 气 开 采 时 的单 产 量 及 回 收 率 。5  定 向 羽 状 水 平 井定 向 羽 状 水 平 井 是 在 常 规 水 平 井 和 分 支 井 的 基础 上 发 展 起 来 的 , 是 指 在 一 个 主 水 平 井 眼 的 两 侧 再钻 出 多 个 分 支 井 眼 作 为 泄 气 通 道 。 为 了 降 低 成 本 和满 足 不 同 需 要 , 有 时 在 一 个 井 场 朝 对 称 的 3 或 4 个方 向 各 布 一 组 水 平 井 眼 , 有 时 还 利 用 上 下 2 套 分 支同 时 开 发 2 层 煤 层 。 该 技 术 是 美 国 司 的 专 利技 术 。定 向 羽 状 水 平 井 的 增 产 机 理 在 于 : 分 支 水 平 井在 煤 层 形 成 相 互 连 通 的 网 络 。 最 大 限 度 地 沟 通 煤 层裂 隙 和 割 理 系 统 , 大 大 降 低 了 煤 层 裂 隙 内 流 体 的 流动 阻 力 , 提 高 煤 层 排 水 降 压 速 度 和 煤 层 气 解 吸 运 移速 度 , 进 而 增 加 煤 层 气 产 量 , 提 高 采 出 程 度 , 缩 短 采气 时 间 极 大 地 提 高 煤 层 气 开 发 经 济 效 益 。 〔 2〕定 向 羽 状 水 平 井 技 术 的 优 点 主 要 有 以 下 几 点 :① 增 加 有 效 供 给 范 围 。 羽 状 水 平 井 在 煤 层 中 呈 网 状分 布 , 将 煤 层 分 割 成 很 多 连 续 的 狭 长 条 带 , 从 而 大 大增 加 煤 层 气 的 供 给 范 围 ; ② 提 高 了 导 流 能 力 。 分 支 井眼 与 煤 层 割 理 的 相 互 交 错 , 煤 层 割 理 与 裂 隙 更 畅 通 ,就 提 高 了 裂 隙 的 导 流 能 力 ; ③ 减 少 了 对 煤 层 的 伤 害 。采 用 定 向 羽 状 水 平 井 钻 井 完 井 方 法 , 避 免 了 固 井 和水 力 压 裂 作 业 , 这 样 只 要 在 钻 井 时 设 法 降 低 钻 井 液对 煤 层 的 伤 害 , 就 能 满 足 工 程 要 求 ; ④ 单 井 产 量 高 ,经 济 效 益 好 。 单 井 成 本 比 直 井 高 , 但 在 一 个 相 对 较 大的 区 块 开 发 , 就 减 少 了 钻 井 数 量 、 钻 前 工 程 、 钻 井 完井 材 料 消 耗 等 , 综 合 成 本 就 下 降 了 , 而 且 产 量 是 常 规直 井 的 3~ 10 倍 , 采 出 程 度 平 均 高 出 2 倍 ; ⑤ 有 利 于环 境 保 护 。 钻 定 向 羽 状 水 平 井 的 井 场 只 相 对 于 常 规井 的 三 分 之 一 , 占 地 面 积 很 小 , 在 煤 层 侧 钻 水 平 井 ,便 于 绕 过 山 地 、 沼 泽 和 重 要 建 筑 物 。 〔 3〕6  结 束 语煤 层 气 的 开 采 利 用 有 广 阔 的 前 景 , 煤 层 气 的 开采 技 术 也 取 得 了 可 喜 的 成 果 。 但 是 由 于 对 煤 层 气 的研 究 起 步 较 晚 , 一 些 技 术 还 不 成 熟 , 还 需 要 进 一 步 深入 研 究 。〔 参 考 文 献 〕[1 ]  王 瑞 和 . 油 气 井 工 程 高 压 水 射 流 技 术 研 究[M ]. 北 京 : 石 油 大 学 出 版 社 , 1998.[ 2 ]  鲜 保 安 , 高 德 利 , 陈 彩 红 , 王 宪 花 . 煤 层 气 高 效开 发 技 术 , 2004 (4).[3 ]  鲜 保 安 , 高 德 利 , 李 安 启 , 赵 庆 波 , 曹 雯 . 煤 层气 定 向 羽 状 水 平 井 开 采 机 理 与 应 用 分 析 . 天 然气 工 业 , 2005.[ 4 ]  侯 玉 品 , 张 永 利 , 章 梦 涛 . 超 短 半 径 水 平 井 开 采煤 层 气 的 探 讨 . 河 南 理 工 大 学 学 报 , 2004 (1).[ 5 ]  孙 茂 远 , 黄 盛 初 , 朱 超 . 世 界 煤 层 气 开 发 利 用 现状 . 世 界 煤 炭 .[ 6 ]  [美 ]丹 尼 尔 · 布 鲁 纳 , 杰 弗 里 · 施 沃 贝 . 新 的定 向 钻 孔 技 术 . 中 国 煤 层 气 , 1999 (1).[ 7 ]  吴 世 跃 , 郭 勇 义 . 注 气 开 采 煤 层 气 增 产 机 制 的研 究 . 煤 炭 学 报 , 2001 (2).[ 8 ]  张 亚 蒲 , 杨 正 明 , 鲜 保 安 . 煤 层 气 增 产 技 术 . 特种 油 气 藏 , 2006 (1)T he w as m lo en t of on in w sp in O u is ex bu t p t ou r lo en t T h is in k of of lo at lo ho w w u sh s; w 蒙 古 石 油 化 工                     2007 年 第 5 期  
展开阅读全文
  石油文库所有资源均是用户自行上传分享,仅供网友学习交流,未经上传用户书面授权,请勿作他用。
0条评论

还可以输入200字符

暂无评论,赶快抢占沙发吧。

关于本文
本文标题:[阿果石油网]_煤层气开采技术综述
链接地址:http://www.oilwenku.com/p-49450.html
关于我们 - 网站声明 - 网站地图 - 资源地图 - 友情链接 - 网站客服客服 - 联系我们
copyright@ 2016-2020 石油文库网站版权所有
经营许可证编号:川B2-20120048,ICP备案号:蜀ICP备11026253号-10号
收起
展开