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吐哈油田煤层气排采工艺技术研究

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油田 煤层气 工艺 技术研究
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2008年第23期 内蒙古石油化工 91吐哈油田煤层气排采工艺技术研究任 鹏1”,廖华伟3,陈 超2,张 新3(1.长江大学石油工程学院,湖北荆州434023;2.中石油吐哈油田分公司工程技术研究院;3.中石油吐哈油田分公司勘探开发研究院,新疆哈密839009)摘 要:煤层气被认为是最洁净的能源之一,同时它也是煤矿生产的有害气体。美国开创了成功开发煤层气的先例并为世界所注目。吐哈油田拥有丰富的煤层气资源,{口从2003年才开始投入开发试验,文章从试采井出发分析了试采特征,并对比分析了各排采工艺的优缺点优选了适用于目前吐哈油田煤层气开采的排采工艺技术,为吐哈油田的煤层气开采提供了指导帮助意义。关键词:吐哈油田;煤层气;排采;工艺技术引言煤层气俗称瓦斯,是煤在形成过程中生成并赋存于煤层及煤系地层(或溶于地下水)的一种非常规天然气,其成分和常规天然气一致。全世界煤层气资源估算为84.4~262.25×1012为常规天然气的两倍。我国煤层气储量世界排名第二,与我国的天然气储量相当。吐哈油田煤层气主要分布在沙尔湖地区,该地区总面积为1038层气总资源量1880×1081213。埋藏适中的煤层面积约750层气资源量1057×108造特征为一轴向近东西轴面北倾的不对称向斜,煤层气主要分布在J。流动机理煤层气在地层中的流动包括三个过程(如图1所示):诧霉j:,一÷‘。。嫌巍蕊 誊≤’_、鎏鬻‘=≥’巍.蒸图1煤层气在地层中的流动煤层气以游离、吸附和溶解3种状态赋存于煤层中。其中呈吸附状态的煤层气占70%~95%。煤层孔隙表面一直处于吸附一解吸的动态平衡状态,煤对煤层气的吸附是无选择性的、可逆的。根据煤层气吸附的可逆性,因此可以通过研究其吸附特性来反映煤层气的解吸特性。目前国内外普遍认为煤层气的解吸压力为煤层压力的60,但该值受诸多因素的影响,因此求取具体区块的解吸压力还需通过试验测量。煤层气的解吸气量随地层压力下降而增加,并非压力低于临界解吸压力之后煤层气会全部解吸出来。在开采过程中,井底流压要尽可能的降低,以促使煤层气充分解吸出来。当煤层气解吸出来以后,由于煤基质中孔隙直径多数小于100埃,渗透性极差,所以煤层气必须先扩散到渗透性裂缝(割理和构造裂缝),才能渗流产出。整个扩散过程短则1天,长则100天。因此在开采初期经常会出现只见水不见气的现象,但随着排水时间的增长,煤层气产量将逐渐增加。扩散作用有时可能会成为制约煤层气开发的瓶颈问题,如焦作煤层气试验区,其渗透率高达82毫达西,煤层解吸压力降至临界解吸压力以后产量仍很低(小于200m3/d)。后经研究认为,该区块产气量低的根本原因在于割理不发育,高渗透率可能是由于不均匀发育的构造裂缝形成的,煤层气解吸后扩散距离远,扩散速率低。煤层气进入渗透性裂缝之后遵从达西定律,气体产量是压力和渗透率的函数,其研究方法与常规天然气的研究方法一致。2排采方式优选借鉴天然气排水采气工艺,可以应用于煤层气开采最常见的人工举升方法有优选管柱自喷排水采气、泡沫排水采气、气举排液采气、有杆泵和电潜泵排水采气等。根据吐哈油田煤层气特点,排采方式优选思路主要考虑以下三点:一是尽可能降低井底流压以便充分降低储层压力;二是考虑泵受气体影响等因素;三是确定煤层的供液能力。2.1 优选管柱自喷排水采气工艺该工艺在开采初期非常适用,但其井底压力明显高于机械举升时的井底流压,故排除这种排采工艺。2.2泡沫排水采气工艺该工艺采用的是人为地降低液体在井筒中的压收稿日期:2008一07—22作者简介:任鹏(1982一),男,长江大学2005级在读工程硕士研究生,主要从事油气田工程技术研究。k√,划1吖、~■玑譬篡万方数据古。譬苎、油只有杆泵技术非常成熟,投资少,:挖.费用相对较低。但排量不能过高,日试1井椠甬爵磊釜著杆要{{!墨王芎,警续生产4个多月,目前荔流画集釜鬟:建国。哩奎多煤层气勘探开发作业辜,蔷鬲爵鞯某作业烹芒是有杆泵排水采气工艺。应用效果非蓄并。2.5 潜油电.泵相尹 。。””…。。自。孽王芎缝妒费用高,排量控制不灵活,适合大排霎芝堂垡墅响也是电潜泵在生产过程;曩菇芦要堂望墨。謦据前面所述,吐哈油田煤层气鼻矗吴每婆兰至警苎!d,并且既然是排水采宣算?箕叠耄鲁避生篓亨,故不适合采用电潜泵进行蒜某话五:!!}竺:。皇遵要卡几组本身的耐温、耐腐蚀性能较釜菹箕蒌堡些蝥鳘,塑组投资大、作业费用篙:。麓葙鼍落泵的应用受到限制。 一一“~9。l/b’儿研冗3·1 地层供液能力的确定磐根挚娑苎!苷的排采生产数据,绘制其产液指挚■二定其产液指数为11.02二弓d h^D.业盘浊““、~——~一…一. ….。; 、 … .m u s■ ”i—z,,,7 f‘一;。塑耋雾莹鋈度需考虑的两个因素:一是根据煤雾:叟墅鬯特性曲线,在开采过程中,井底流望哆堡,_促使煤层气充分解吸出某;三篡蓉云!蚕蒌奎誊竺!气液比非常高,因此必薪考蔷篆妻℃体影响的问题。 一…一一图3泵挂深度示意图图4套压在O.2~~了__啊_丁_—_~丁~‘。 卜 j'-。÷‘_一一~~一一{一一…一.。一j—— :..{j=:p。。l k j…~,…1‘”一1. ?■、。}一;宁20攀誉≯二丰1 :+;。p。.{ 』, i。裂黜}~——_—_r■一 ~_1_刊。.鬻;.j㈠ 卜7。。一__丁。一_}万方数据2008年第23期 任鹏等 吐哈油田煤层气排采工艺技术研究 93图6套压在2.2~3同套压对应的煤层中部流压值见下图:,/]图7不同套压下对应的煤层中部流压根据产液指数和不同套压值所对应的煤层中部流压绘制出产液量——套压曲线:L————~————一一—.——.}、¨^图8不同套压下对应的日产液量沙试4井煤层厚度121.6m,套压0.2对应的最大排量为51.84m3/d。设计结果如表1。4结论4.1分析对比了各排采工艺的特点及其适用条件,结合吐哈油田煤层气的开采现状和各种排采工艺的适应性,优选有杆泵进行煤层气的排采作业。4.2考虑泵受气体影响,确定了泵挂深度在煤层以下的方案,在此基础上进行了单井排采工艺设计及单井投资预算。4.3通过文献调研结合吐哈油田煤层气试采特征进行了煤层气采气工艺技术的初步探讨,为吐哈油田煤层气开采研究抛砖引玉。表1 沙试4井排采工艺设计结果套压 泵挂 目标排液量 (m3/d)杆柱组合229—26井投资预算设备 单价 合计(元)油管(785m) 74.18(元/m) 58231抽油杆(267m) 19.8(元/m) 5287抽油杆(518m) 23.8(元/m) 1232857泵: 6500(元/台) 6500抽油机 105000(元/台) 105000柴油发电机 16000(元/台) 16000合计 203346备注:发电机功率按80%计算,选择常载负荷为15号参考文献][1] 张冬丽,王新海.煤层气降压开采机理研究江汉石油学院学报,2004,26(3):124~126.[2]王红岩,李景明等.煤层气基础理论、聚集规律及开采技术方法进展口].石油勘探与开发,2004,31(6):14-'3] 吕景昶,朱礼斌等.煤层气井排采工艺技术[:气井测试,2002,11(4):47一42李安启,路勇等.中国煤层气勘探开发现状及问题剖析[J].天然气勘探与开发,1999,22(3):40~43.f iS to be of at it iS by a as as of 003 to of of to of to of of o ;.:。8●●●872468....1j—r~中~。一一,蔫瓣臻¨誊孥.i_““w.=d,.尊囊蓥一、≯浮..}』乏..-}^■.~。t.一 曩薹7;,..~,、~~l~万方数据吐哈油田煤层气排采工艺技术研究作者: 任鹏, 廖华伟, 陈超, 张新作者单位: 任鹏(长江大学石油工程学院,湖北,荆州,434023;中石油吐哈油田分公司工程技术研究院), 廖华伟,张新(中石油吐哈油田分公司勘探开发研究院,新疆,哈密,839009), 陈超(中石油吐哈油田分公司工程技术研究院)刊名: 内蒙古石油化工英文刊名: (期): 2008,34(23)被引用次数: 0次参考文献(4条)层气降压开采机理研究[期刊论文]004(03)层气基础理论、聚集规律及开采技术方法进展[期刊论文]004(06)层气井排采工艺技术[期刊论文]002(04)国煤层气勘探开发现状及问题剖析 1999(03)相似文献(10条)层气试气技术在吐哈油田的研究与应用 7(5)针对吐哈盆地煤层富集的地质特性,开展了煤层气试气工艺技术的研究及应用,开发了煤层微注入测试技术、煤层气大排量注入测试技术和煤层气排水采气工艺等技术,提高了煤层气试气资料评价分析质量,在哈参1井、沙试1井、哈油田煤层气成气机理研究及应用 4(16)煤层气俗称瓦斯,以吸附或储集方式存在于煤层中,不仅热值高,而且不污染环境,层气正在成为战略性"接替能源"应用于指导煤层气的开发,哈盆地天然气勘探潜力分析 1(4)为围绕吐哈盆地吐鲁番坳陷的丘东北、托克逊3个生气中心区和坳陷北部山前冲断构造带、前陆坳陷斜坡坡折带、南部前陆隆起带,哈盆地沙尔湖洼陷煤层气成藏地质特征 9(6)沙尔湖洼陷是吐哈盆地南缘一孤立的含煤洼陷,单煤层厚度达150m,煤阶为褐煤,质、钻井及各类分析测试资料为基础,详细论述了洼陷煤层气的成藏基本地质特点,明确了洼陷中侏罗统西山窑组(厚煤层的宏观、微观组成、陷斜坡下倾部位易形成较高饱和度的煤层气藏,层气开采技术综述 3(5)煤层气又称煤层甲烷,是非常规天然气,哈盆地煤层气富集的地质条件 4(2)吐哈盆地是一个富煤盆地,主要在侏罗系发育八道湾组和西山窑组两套含煤层系,八道湾组煤层主要发育在盆地的西部和中部,西山窑组煤层主要发育在盆地的中部和东部,大部分地区煤层发育层数多,厚度大(单层最大厚度147m)的t)体的主要组分是甲烷,拉图地区、托克逊凹陷南部艾1井理位置优越,哈盆地低煤阶煤层气勘探前景 6(1)从吐哈盆地与美国波德河盆地煤层气成藏对比分析入手,分析了波德河盆地低煤阶煤层气勘探成功的原因:出吐哈盆地的煤层气勘探应当游离气、吸附气兼顾并重;同时对3个重点区块进行了评价,哈盆地煤层气勘探前景 4(2)自从美国在低煤阶的粉河盆地取得了煤层气勘探突破之后,低煤阶含煤盆地已不再成为煤层气勘探的"禁区"国低阶煤中拥有煤层气资源量约16×1012全国煤层气资源量的47%过对该盆地煤层发育特征、煤层气含量与成分、煤层的等温吸附特征、煤储集层特征等煤层气基本地质特征的研究,指出吐哈盆地具有雄厚的煤层气勘探基础,煤层气资源潜力大,勘探领域广阔,勘探前景看好,参一井煤层气测试技术 2(2)哈参1井是吐哈盆地煤层气勘探的第一口实验井,该井煤层气测试根据不稳定试井原理,采用注入/压降测试技术,经过微破裂实验、注入/压降试井和关井三个步骤,采用平衡压力用高精度电子压力计,取全取准了各项资料,气成藏与分布的递变序列 7(3)在分析成藏过程的基础上,面上发育和分布的序列性,它由生供烃序列、运移序列、封存序列以及成藏序列等构成,上述所有油气藏类型都将在理想的盆地中出现,于不同类型油气藏的存在几率及发育的规模和程度各有差异,层气或页岩气、根缘气、致密砂岩气、水溶气、:长江大学(授权号:011年1月4日
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