煤层气开发-第6章煤层气开采工程.ppt

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1、一、煤层气开采方法与原理二、煤层气井排采工作制度三、煤层气增产措施四、煤层气田生产操作和管理第五章煤层气开采工程第一节煤层气开采方法与原理一、煤层气排水降压方法煤层气井的生产是通过抽排煤储层的承压水，降低煤储层压力，促使煤储层中吸附的甲烷解吸的全过程。即通过排水降压，使得吸附态甲烷解吸为大量游离态甲烷并运移至井口。因此，通过抽排地层中的承压水，暂时、相对地降低煤储层压力是煤层气井采气的关键。第一节煤层气开采方法与原理煤层气井排采过程：煤层气井排采前，井中液面的高度即为煤层中地下水的水头高度，此时不存在压力差，地下水系统基本平衡，没有地下水的流动；煤层气井开始排采后，井筒中的液面下降，在

2、煤层气井筒和煤层中形成压力差，地下水从压力高的地方流向压力低的地方，因此煤层中的地下水就源源不断地流向井筒中，使得煤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的煤层段形成一个水头压降漏斗，并随着抽水的延续该压降漏斗不断扩大和加深；煤层的出水量和井口产水相平衡时，形成稳定的压力降落漏斗，降落漏斗不再继续延伸和扩大，煤层各点储层压力也就不能得以进一步降低，解吸停止，产气也就终止。第一节煤层气开采方法与原理1、煤层气排采基本理论（1）煤层气的储层特性煤层气是一种介于常规天然气与煤层之间的非常规性天然气资源，其主要成分是甲烷。在地层压力作用下，煤层中的甲烷分子大部分以单分子形式吸

3、附于煤基质表面，只有很少部分以游离气的形式存储于孔隙或裂隙中，或以溶解气的方式存在于煤层水中。第一节煤层气开采方法与原理煤层气储层与常规天然气藏特性比较常规气藏煤层气储层气体在井筒的流动符合达西流动定律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储存于宏观孔隙中气体以吸附的形式储存于微孔隙表面产量符合递减曲线初期产量低，中期产量高，后期递减通过测井可解释气层含量通过现场解吸可确定煤层气含量气水比随时间递减开采中期和后期，气水比随时间递增无机储集岩有机储集岩储集岩与源岩不同储集岩与源岩同层渗透率与应力无关渗透率与应力有很大关系井间干扰对生产有害井间干扰对生产有利煤层

4、气井周围气水分布及流动状态径向剖面示意图第一节煤层气开采方法与原理（2）煤层气的排水降压煤层气主要以吸附状态存在于煤基质的微孔隙中，其生产过程就是先排水，后采气。煤层气的生产一般可分为三个阶段：从煤基质孔隙的表面解吸、通过基质和微孔隙扩散到裂隙中、以达西流方式通过裂隙流向井筒运移。1）煤储层原始渗透率与改造后渗透率差不大时，排采阶段划分为煤层有、无越流补给两种情况。①排采过程煤层无越流补给排采过程煤层无越流补给时，压力传播仅在煤层中发生，传播轨迹无串层现象，排采过程中地层供液能力与煤层渗透率变化、煤层中传播影响半径关系密切，与围岩关系较小，而排采过程中相态变化对水相渗透率的影响最大。第

5、一节煤层气开采方法与原理第一节煤层气开采方法与原理②排采过程煤层有越流补给排采过程煤层有越流补给时，煤层气垂直井排采阶段可划分为5个阶段：І饱和水单相流，压力仅在煤层中传递阶段。排采初期，煤层中的压力梯度大于围岩中的压力梯度，压力将在煤层中首先传递，煤层中裂隙中的水将逐渐被排出，随着压降漏斗的扩展延伸，煤层中的压力梯度逐渐减小，因围岩储层渗透率相对较大，直到围岩压力梯度大于煤层压力梯度时，将进入第二阶段。Ⅱ饱和水单相流，压力仅在围岩中传递阶段。随着排采的进行，围岩中压力梯度逐渐大于煤层中的压力梯度，压力传递轨迹从煤层过渡到围岩中，压力将仅在围岩中传递，开始排采围岩中的水，此时，煤层中压

6、力几乎不再发生变化。随着围岩中影响半径的增加，煤层中的压力梯度小于围岩中的压力梯度，在煤层中形成很小的压降漏斗后，压力将仅在围岩中进行传递，进入第二阶段。直到煤层中的压力梯度大于围岩中的压力梯度为止。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。Ⅳ非饱和流阶段排采继续进行，当煤层排采影响范围内压力达到临界解吸压力以下时，一定数量的煤层气开始解吸，并形成气泡

7、，阻碍水的流动，水的相对惨透率开始下降，但此时气体的量较小，无论在基质孔隙中还是在裂隙系统中，气水都是孤立的，没有互相连接，不能流动，此阶段称为非饱和单相流阶段。Ⅴ两相流阶段排采继续进行，压力进一步传递，煤层中有更多气体解吸出来，气体开始在裂隙系统中扩散，水相渗透率急剧下降，气相渗透率逐渐增大，产水量也随之下降，直至气泡相互连接，形成连续流线，产气量随之增多，进入两相流阶段。第一节煤层气开采方法与原理2）煤储层原始渗透率与改造后渗透率差到较大时