煤层气井排水采气技术调研报告

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1、煤层气井排水采气技术调研报告北京雅丹石油技术开发有限公司报告人：岳晶晶目录第一章煤层气井生产特征第二章国内外煤层气井排采设备研究第三章煤层气井排采设备分析第四章煤层气井排水采气方式优化设计1.1煤层气的概念煤层气又称煤层甲烷气，煤炭工业称之为煤层瓦斯，是在成煤过程中形成并赋存于煤层中的一种非常规的天然气。这种天然气大部分（70%-90%）以吸附状态赋存在煤岩基质中，少量成游离状态存在于煤的割理和其它孔隙、裂隙中，还有少许溶解在煤层水中。煤的吸附性导致煤层气成藏机制和开发技术与常规天然气截然不同。第一章：煤层气井生产特征1.2煤层气井的采气机理煤层气

2、井的生产是通过抽排煤储层中的承压水，使得煤层压力降至煤的解吸压力以下，吸附态的甲烷解吸为大量游离态甲烷，并通过扩散和流动两种不同的机制运移到井筒。第一章：煤层气井生产特征从煤表面解吸通过煤基质和微孔隙扩散通过割理系统的达西流动1.2煤层气井的采气机理煤层气井采气前,井中液面高度为地下水头高度,此时井筒与储层之间不存在压力差,地下水系统基本平衡,属于稳定流态；当煤层气井开始排采后,井筒中液面下降,井筒与煤储层之间形成压力差,地下水从压力高的地方流向压力低的地方,地下水就源源不断地流向井筒中,使得煤储层中的压力不断下降,并逐渐向远方扩展,最终在以井筒为中心

3、的煤储层段形成一个地下水头压降漏斗,随着抽水的延续该压降漏斗不断扩大和加深；当煤储层的出水量和煤层气井井口产水量相平衡时,形成稳定的压力降落漏斗,降落漏斗不再继续延伸和扩大,煤储层各点压力也就不能进一步降低，解吸停止,煤层气井采气也就终止。第一章：煤层气井生产特征1.3煤层气井的生产过程1.3.1煤层气的产出过程根据煤层气储层流体的地下流动，可将煤层气的产出过程分为三个阶段：第一阶段：单相流阶段。随着井筒附近地层压力降低，首先只有水产出，因为压力降低较小，煤层气尚未开始解吸，井筒附近只有单相流动。第一章：煤层气井生产特征1.3煤层气井的生产过程1.3.

4、1煤层气的产出过程第二阶段：非饱和的单相流阶段。当煤储层压力进一步下降，有一定数量的煤层气从煤基质块微孔隙表面解吸，开始形成气泡，阻碍水的流动，水的相对渗透率下降，但气体不能流动。第一章：煤层气井生产特征1.3煤层气井的生产过程1.3.1煤层气的产出过程第三阶段：气、水两相流阶段。随着煤储层压力进一步降低，有更多的煤层气解吸出来，并扩散到煤中裂隙系统中。此时，水中含气已经达到饱和，气泡互相连接，形成连续流动，气的相对渗透率大于零。随着储层压力下降和水饱和度降低，水的相对渗透率不断减小，气的相对渗透率逐渐增大，气产量也随之增加。在这一阶段，在煤中裂隙系统

5、中形成气、水两相达西流动。第一章：煤层气井生产特征1.3煤层气井的生产过程1.3.2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：第一章：煤层气井生产特征早期排水降压阶段：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。1.3煤层气井的生产过程1.3.2煤层气井生产阶段中期稳定生产阶段：随着排水的继续，产气量逐

6、渐上升并趋于稳定，出现高峰产气，产水量则逐渐下降。该阶段持续时间的长短取决于煤层气资源丰度（主要由煤层厚度和含气量控制），以及储层的渗透性。第一章：煤层气井生产特征1.3煤层气井的生产过程1.3.2煤层气井生产阶段后期气产量下降阶段：当大量气体已经采出，煤基质中解吸的气体开始逐渐减少，尽管排水作业仍在继续，产气量下降，产出少量或微量水。该阶段延长的时间较长，可以在10年以上。第一章：煤层气井生产特征1.4煤层气井产量的影响因素与煤层气开采有关的因素很多,主要有：地质因素：煤层厚度、含气量、煤的种类、煤的沉积方式和分布方式、煤层压力和解吸压力等；完井方式

7、：不同地质条件下的煤层气井完井方式不同；渗透性能：渗透率是决定煤层气单井产量的关键因素之一；开采方式：主要是排采设备的选择。第一章：煤层气井生产特征1.5影响煤层气井排采效果的主要因素非连续性排采的影响:煤层气井的排采生产应连续进行,使液面与地层压力持续平稳的下降。如果因关井、卡泵、修井等造成排采终止,给排采效果带来的影响表现在:(1)地层压力回升,使甲烷在煤层中被重新吸附；(2)裂隙容易被水再次充填，阻碍气流；(3)回压造成压力波及的距离受限,降压漏斗难以有效扩展，恢复排采后需要很长时间排水,气产量才能上升到停排前的状态。井底流压的影响：井底流压是反

8、映产气量渗流压力特征的参数,制定合理的排采制度和进行精细的排采控制应该以井底流压为依据。较低的