第十二章 煤层气的勘探开发技术.pptVIP

第十二章煤层气的勘探开发技术本章主要内容：钻采工艺技术煤层气开采技术 煤层气（瓦斯）抽采方法第一节钻采工艺技术水平井有两种：一种是从巷道打的水平抽放瓦斯井；另一种是从地面先打直井再造斜，沿煤层钻水平井（又称丛式井），在煤层内打若干水平分枝时，又称为分枝水平井或羽状水平井。水平钻井的方向与面裂隙方向垂直，适于厚度大于1.5m的厚煤层，成本较高。采空区钻井：从采空区上方由地面钻井到煤层上方或穿过煤层采空区。采空区顶板因巷道支柱前移而坍塌，产生新的裂缝使瓦斯从井中涌出。如果采空区顶部还有煤层并成为采空区的一部分，瓦斯涌出量更大。产出气体中混有空气，热值降低。由于产出气中含氧高，不宜管道输送，产量下降较快的井宜就地利用。思考题1.煤层气井采用哪些布井方式？2.说明欠平衡钻井技术及其特点。3.煤层气井采用哪些完井工艺？4.煤层气开采有哪些主要技术方法、地面排水降压开发煤层涉及到哪些工程工艺？5.煤矿区瓦斯抽采有哪几种方法？2）地面蒸发利用蒸发池处理产出水，蒸发池尺寸设计要适应各个季节蒸发量的变化。一般的蒸发池面积为4000~8000m2，常年保持每天16~160m3水的蒸发能力。采用蒸发方法很可能对周围环境产生一定的破坏，如硫化氢污染、渗漏等，但可通过防渗材料、生物处理和进行监测等方式加以解决。若水中溶解的固体物质总量超过5000mg／L，或蒸发池底与最近的地下水源之间的非渗透层厚度小于15.24m时，造蒸发池要征得当地环保和土地管理部门的允许。3）回注地下该方法是在地面排放和蒸发两种方法均行不通或老井可利用率较高时采取的一种选择。用注水井将产出水重新回注地下，回注地层一般以砂岩为好，因为它具有良好的适于回注的特点。为节省费用，一般每20~30口井排出的水用同一口注水井回注地下。用聚氯乙烯管线做输水管，连接各个煤层气井，将产出水集中回注。美国除采取以上三种处理方法外，还在研究开发新的水净化和过滤技术，旨在经济开采煤层气的同时，利用好采出水这一宝贵资源，同时对环境又不造成任何伤害，一举数得。煤层气生产布局二、ECBM技术ECBM技术主要有两种方法：1）注入增加CO2提高煤层气产能的技术，称之为CO2-ECBM；2）注入N2降低CH4分压。CO2-ECBM不仅可以提高煤层气的采收率，而且还可以封存温室气体CO2。作为N2和CO2为主要成分的烟道气可作为注入气来降低成本。N2不象CO2那样强吸附于煤的内表面，可穿透煤层而随CH4一起从生产井中采出。但增加了后期的处理费用，相对于纯N2而言，烟道气中N2穿透煤层的速度相对较慢，而且与CO2一起可较大幅度提高煤层气的产能。实行烟道气注入提高煤层气的产能应要满足：1）丰富的煤层气资源，这是实施技术的首要条件；2）廉价且充足的CO2供应能力，是保证该技术实施的基础；3）煤层气的市场潜力；4）政府对温室气体排放的态度；5）项目的经济性。三、煤储层压裂技术煤储层压裂技术是目前煤层气开发普遍采用的增产措施。这是因为人工压裂形成的诱导裂缝降低或消除了煤层的近井眼伤害，强化了煤层中的天然裂隙网络，扩大了有效“井眼半径”和煤层气解吸渗流面积，加强了井眼稳定性，在井眼周围形成了有效的煤层气渗流通道，有效地提高了煤层气井的产能。压裂措施最关键的技术就是破裂压力和瞬时关井压力的设计。破裂压力，又称为裂缝延伸压力，即延伸一条已经存在的裂隙所需的压力，一般高于闭合压力。瞬时关井压力指水力压裂停泵时刻压力。对于低渗煤储层来说，瞬时关井压力接近于闭合压力。煤的力学性质决定了其在压裂时易形成短而宽的复杂裂缝。常见的压裂裂缝有：1）水平裂缝，在煤储层埋藏较浅，最小主应力为垂向应力时形成的；2）“T”裂缝，对于单一煤储层，压裂裂缝将局限于煤层内，可形成顶部为水平裂缝，中下部为垂直裂缝的复杂裂缝系统，对于多层薄煤层，可形成一组垂直的压裂裂缝；3）延入围岩的裂缝，在对厚煤层压裂时，压裂后期，垂直裂缝将向围岩延伸。因此，在进行压裂设计时要考虑钻井、测井、完井、原地地应力、压裂液、支撑剂等方面的资料，以求作出最佳设计。第三节煤层气（瓦斯）抽放方法一、本煤层抽放对于单一煤层，可以在工作面顺槽布置钻场，向煤层打平行孔或扇形孔。这种方法钻孔速度快，费用低。但煤层气抽出率一般只能达到20％左右。一般来说，采用大直径平行长钻孔可提高抽出率，即将钻孔直径加大到300mm，钻孔长度达到工作面长度的70%～90％。对