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本期技术概览-煤层气开采技术与装备

本期技术概览-煤层气开采技术与装备

煤层气俗称瓦斯,是煤在形成过程中形成的赋于煤层及煤系地层的一种非常规然气,其成分和常规天然气一致,主要成分是甲烷,占总量的 90%以上。它是煤的生成和变质作用过程中的一种伴生产物,并以吸附和游离状态赋存于煤层中的非常规天然气。

目前世界上大部分的煤炭资源,都赋存着煤层气资源。根据国际能源机构估计,煤层气总量在全球共有 260×1012 m3,俄罗斯、加拿大、中国、美国和澳大利亚煤层气产量均超过10×1012 m3

我国煤层气资源主要分布在东部、中部及西部三个地区,地理位置相对集中,便于开采。全国资源量的 64%分布在中部地区;其次是西部地区,其中又以鄂尔多斯盆地和沁水盆地为主,资源总量超过 10 万亿 m3石油圈原创www.oilsns.com

相对于传统油气资源,煤层气生成条件更为特殊,开采方式也与传统油气开采有所不同,本期主要关注煤层气开采过程中以下问题。

排水采气石油圈原创www.oilsns.com

由于煤基质中发育有大量的微孔隙,孔径可小至0.5~1.0 nm,其比表面积极大,对甲烷分子具有很强的吸附能力,而使水分子难以进入,通常煤层气只存在于地层的割理中。当煤层气经割理流动至井底时,常常伴有大量的水产出。

几乎所有的煤层气田都要实施排水作业。排水,一方面可以减少静水压力,利于煤层气从微孔隙解吸;另一方面可减少煤气层的含水饱和度,提高其相对渗透率,利于解吸气流向井底。

美国的排水技术已形成专门的排采设备,且螺杆泵、电潜泵及气举等排采技术发展迅速,为我国煤层气排采技术的发展提供了很好的借鉴。在完善有杆设备排采技术的同时,应大力发展电潜泵和螺杆泵技术以提高煤层气抽采率。

煤层气藏评价石油圈原创www.oilsns.com

煤层气储层评价不仅需要具体的地质相关数据,而且需要全面、系统地综合各类方法开展研究。既要根据所研究的区块的特点建立准确、适用、科学的评价体系, 又要灵活运用多学科理论、方法和技术。因此进行煤层气储层评价有3 个关键点:一是相关地质数据的获取,二是评价体系的建立,三是评价方法的选择。后二者的准确度、精确度、可信度将在很大程度上决定评价的准确性、可靠性和可信性。

同时,确定煤层气的位置及储量对于煤炭安全开采,帮助煤矿企业减少排放温室气体,提高采矿的安全性都具有非常重要的意义。

煤层气测井石油圈原创www.oilsns.com

煤层无论是孔隙结构还是其中的流体赋存状态都不同于常规储层,煤层与常规储层相比,孔隙度很低、渗透性非常差,而且煤层的孔隙由割理和基质孔隙组成,因此,煤层孔隙度可以划分为割理(裂缝)孔隙度和基质孔隙度两种,二者之和即为煤层的总孔隙度。

同时,煤层气的吸附状态及吸附方式与常规天然气有明显的不同,煤层气的赋存状态有游离状态、吸附状态和溶解状态三种基本形式,其中主要以吸附态形式存在,因此,评价煤层的技术与常规储层相比有很多不同。

同时,由于煤层具有高电阻率、高声波时差、高中子孔隙度、低密度、低自然伽马等特征,而常规测井评价方法通常采用声波时差与密度或密度与中子交会求孔隙度,这样如果用常规测井评价方法,必然导致计算的孔隙度非常大,与实际情况严重不符,因此,利用常规测井评价方法来评价煤层以及其含气量显然是不合适的,有必要研制一套适合煤层的测井评价方法。

针对以上提到的煤层气开采难题,本期收集了排水采气、煤层气藏评价等方面的信息,主要包括煤层气藏排水采气装备、煤层气井测井和煤层气藏评估方面的技术。

1. 煤层气排水设备的选择

煤层气井的有效排水采气工艺一直是业界难题,传统型的潜油电泵和螺杆泵系统均具有一定的局限性,比如前者易受井液中固相颗粒影响而发生阻塞事故,后者的地面电机运转噪声较大,当作业井场距离住宅区较近时,常引起居民的不满。

在分析潜油电泵和螺杆泵系统优缺点后,研发人员创新性地提出了电潜螺杆泵系统,耦合了潜油电机和螺杆泵,具有诸多技术优势,能使用于多种井况且运行效果良好。

活学活用,带来意外的惊喜。石油圈原创www.oilsns.com

2. 斯伦贝谢的煤层气井测井方案

煤层气煤岩的组成组分较为复杂,且各组分含量变化较大,被认为是最复杂的岩石,加之其基质孔隙-裂缝的双重孔隙系统,共同导致煤层具有很强的非均质性,这给测井解释带来了更大的多解性和不确定性。

斯伦贝谢在煤层气测井方面具有多项先进的技术,能够对裸眼井、套管井进行评价,评价内容涵盖了诸多方面,对于煤层气井的整个生产过程都具有重大的意义。

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3. WellDog的煤气评估服务

WellDog公司一直致力于为页岩油、页岩气、煤层气和煤炭等资源开发商,提供高性价比、可靠、准确的地下资料和数据收集系统。该公司的第三代GasMapper产品专为裸眼多层煤层设计,能够在同一井眼中快速评估煤层基础和细碎煤矿脉带。该技术精度高,显著降低了勘探成本和时间。

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煤层气技术装备数不胜数,本期也只是展现了其中的冰山一角,其他相关技术会在石油圈为大家陆续推出。小编们会在新的一年再接再厉,努力为大家带来最新、最好的前沿技术。同时,小编也期待着大家能够多多提出建议,帮助石油圈做的越来越好,为大家更好的服务。

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