煤层气排采技术
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音标 100m 动液面
抽油杆 出水管线 出气管线
表层套管 Φ244.5mm 煤层套管 Φ139.7mm 水泥返高
油管 Φ73mm
煤层 尾管 沉砂管 泵 金属绕丝筛管 丝堵
人工井底
气井系统
井下泵挂结构
●泵一般下到筛管距煤层中部深度上下4～20m,
抽油杆
出气管线
出水管线
表层套管 Φ244.5mm 煤层套管 Φ139.7mm 音标 100m 水泥返
平均为煤层中部深度以上5.98m处。
●
所有井煤层均全部射开。
动液面
油管 Φ73mm
①抽油机泵抽系统设备主要有： 3 型抽油机、 Φ56mm二级整体筒管式泵、Φ73mm油管、音标、 Φ89mm金属绕丝筛管、管式泵柱塞、Φ19mm抽油杆、 Φ25.4mm光杆、丝堵、音标等； ②螺杆泵泵挂系统设备主要有：驱动头、24.5mm光 杆+24.5mm抽油杆+抽油杆扶正器+转子+定子+尾管+ 金属筛管+沉砂管+丝堵； ③电潜泵泵挂系统主要设备有：变频器+入井电缆+ 电潜泵+筛管+丝堵。
第四阶段: 气水两相流阶段 储层压力进一步下降,解吸气、溶解气、游离气 开始在裂隙系统中扩散，气体渗透率逐渐增大， 气产量逐步增多, 水产量开始下降，直至气泡相 互连接,形成连续的流线,处于气-水两相流阶段, 但此阶段水的相对渗透率大于气体相对渗透率。 第五阶段: 水气两相流阶段
压力进一步下降,吸附气体的大量解吸,处于以气 为主的水-气两相流阶段。
煤层气排采技术
煤层气排采
1.煤层气生产采出特点 2.排采方法 3.生产井排采特征分析
煤层气藏具有3 3个方面的特点: 一是煤层气在煤中的储集是以吸附状态附在煤的表 面; 力; 二是在进行大量开采之前，必须降低平均储层压力; 三是储层中一般都有水，在采气的同时，必须进行 排水。 由于煤层的这些特点，在从事煤层气的开采时，涉及以 下几个方面 力; ; (1)最大限度地降低井口压力 (2)水、气的地面分离;; 力; ; (3)采出气压缩到输送压力 (4)采出水的处置或处理。 常规油气生产方法用于煤层气开采时，需要改动。
煤层气垂直井排采过程压力传递的影响因素 4．含水层
若含水层与煤储层水动力联系较强时，储层的供 液能力增强，排采难度增大；若含水层与煤储层 水动力联系较弱或无联系时，仅排采煤储层中的 水时，压力更容易传递。（越流补给；无越流补 给） 5．储层压力梯度 储层压力梯度是煤储层压力与煤层埋深的综合 反映。从某种程度上反映了地层能量的大小。 若储层压力梯度较大，说明地层原始能量较高， 在同样的排采强度、供液能力情况下，压力更 容易传递，更容易降压。
2．排采过程煤层有越流补给
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。
排采阶段的划分 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 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。
排水采气要求
求: : 煤层气排水采气要求 ①排液速度快，不怕井间干扰。 ②降低井底流压，排水设备的吸液口一般都要求下 到煤层以下。 ③要求有可靠的防煤屑、煤粉危害的措施。
气井系统
梁式泵 井下设备 螺杆泵
电潜泵 排采系统
动力系统设备 发电机
控制柜 地面排采流程
排液系统 采气系统
气井系统 井下泵挂结构: • • • • • • • 73mm抽油管 回音标 管式泵 尾管 筛管 沉砂管 丝堵
煤层气储层与常规天然气藏的特性比较
产出机理：
产出各阶段特征：
第一阶段: 仅有压降传递,无水气流动阶段 压降幅度比较小,还不足以使煤层中的水产生流动,煤 层气无法解吸,处于静水阶段。
第二阶段: 饱和水单相流阶段 随着压降幅度的增大,煤层中的裂隙水开始流动, 极 少量游离气或溶解气在裂隙系统中将处于运移状态, 此阶段以饱和水单相流为表征。 第三阶段: 非饱和的单相流阶段 压力进一步下降,一定数量煤层气解吸出来,形成气泡, 阻碍水的流动,水的相对渗透率下降，处于非饱和单 相流阶段。
煤层气垂直井排采过程压力传递的影响因素
2．煤储层边界
煤储层边界是指煤层的不连续界面，可以是断层， 也可以是尖灭带或其他边界。它决定了在煤层气 井排采影响范围内的水量，最终影响压力传递的 范围。 3．煤储层渗透性 煤储层的渗透率直接决定了孔—裂隙系统中流 体流动的快慢。当渗透率大时，在同样的排采 时间内，流量大，若补给水的能力相同，则压 力传递快；反之则亦然。
排采阶段的划分
中期稳定生产阶段：随着排水 的继续，产气量逐渐上升并趋 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。
排采阶段的划分
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。
2．排采过程煤层有越流补给
(1)饱和水单相流，压力 仅在煤层中传递阶段 (2)饱和水单相流，压力 仅在围岩中传递阶段 (3)饱和水单相流，压力 在围岩与煤层中共同传 递 (4)非饱和流阶段 (5)两相流阶段
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，煤层中压力几乎不再发 生变化。
该阶段延长的时间较长，可以 在10年以上。
煤层气垂直井排采过程压力传递的影响因素
1．煤Leabharlann Baidu含水性
煤层气井的生产是通过抽排煤层及相邻含水层中 的地下水来降低煤储层压力，使煤层中的甲烷释 放并向井口运移，排水是储层压力降低的根本途 径。 煤层富水性直接关系到压力降低的难易程度。富 水性过强，无疑将增加排采的强度，使煤储层压 力很难降低； 若煤层富水性弱，则需根据围岩与煤层的连通状 况及围岩的含水性而定。煤层含水性影响煤储层 压力传递，但其影响程度需与其他条件综合考虑。
抽油杆 出水管线 出气管线
表层套管 Φ244.5mm 煤层套管 Φ139.7mm 水泥返高
油管 Φ73mm
煤层 尾管 沉砂管 泵 金属绕丝筛管 丝堵
人工井底
气井系统
井下泵挂结构
●泵一般下到筛管距煤层中部深度上下4～20m,
抽油杆
出气管线
出水管线
表层套管 Φ244.5mm 煤层套管 Φ139.7mm 音标 100m 水泥返
平均为煤层中部深度以上5.98m处。
●
所有井煤层均全部射开。
动液面
油管 Φ73mm
①抽油机泵抽系统设备主要有： 3 型抽油机、 Φ56mm二级整体筒管式泵、Φ73mm油管、音标、 Φ89mm金属绕丝筛管、管式泵柱塞、Φ19mm抽油杆、 Φ25.4mm光杆、丝堵、音标等； ②螺杆泵泵挂系统设备主要有：驱动头、24.5mm光 杆+24.5mm抽油杆+抽油杆扶正器+转子+定子+尾管+ 金属筛管+沉砂管+丝堵； ③电潜泵泵挂系统主要设备有：变频器+入井电缆+ 电潜泵+筛管+丝堵。
第四阶段: 气水两相流阶段 储层压力进一步下降,解吸气、溶解气、游离气 开始在裂隙系统中扩散，气体渗透率逐渐增大， 气产量逐步增多, 水产量开始下降，直至气泡相 互连接,形成连续的流线,处于气-水两相流阶段, 但此阶段水的相对渗透率大于气体相对渗透率。 第五阶段: 水气两相流阶段
压力进一步下降,吸附气体的大量解吸,处于以气 为主的水-气两相流阶段。
煤层气排采技术
煤层气排采
1.煤层气生产采出特点 2.排采方法 3.生产井排采特征分析
煤层气藏具有3 3个方面的特点: 一是煤层气在煤中的储集是以吸附状态附在煤的表 面; 力; 二是在进行大量开采之前，必须降低平均储层压力; 三是储层中一般都有水，在采气的同时，必须进行 排水。 由于煤层的这些特点，在从事煤层气的开采时，涉及以 下几个方面 力; ; (1)最大限度地降低井口压力 (2)水、气的地面分离;; 力; ; (3)采出气压缩到输送压力 (4)采出水的处置或处理。 常规油气生产方法用于煤层气开采时，需要改动。
煤层气垂直井排采过程压力传递的影响因素 4．含水层
若含水层与煤储层水动力联系较强时，储层的供 液能力增强，排采难度增大；若含水层与煤储层 水动力联系较弱或无联系时，仅排采煤储层中的 水时，压力更容易传递。（越流补给；无越流补 给） 5．储层压力梯度 储层压力梯度是煤储层压力与煤层埋深的综合 反映。从某种程度上反映了地层能量的大小。 若储层压力梯度较大，说明地层原始能量较高， 在同样的排采强度、供液能力情况下，压力更 容易传递，更容易降压。
2．排采过程煤层有越流补给
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。
排采阶段的划分 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 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。
排水采气要求
求: : 煤层气排水采气要求 ①排液速度快，不怕井间干扰。 ②降低井底流压，排水设备的吸液口一般都要求下 到煤层以下。 ③要求有可靠的防煤屑、煤粉危害的措施。
气井系统
梁式泵 井下设备 螺杆泵
电潜泵 排采系统
动力系统设备 发电机
控制柜 地面排采流程
排液系统 采气系统
气井系统 井下泵挂结构: • • • • • • • 73mm抽油管 回音标 管式泵 尾管 筛管 沉砂管 丝堵
煤层气储层与常规天然气藏的特性比较
产出机理：
产出各阶段特征：
第一阶段: 仅有压降传递,无水气流动阶段 压降幅度比较小,还不足以使煤层中的水产生流动,煤 层气无法解吸,处于静水阶段。
第二阶段: 饱和水单相流阶段 随着压降幅度的增大,煤层中的裂隙水开始流动, 极 少量游离气或溶解气在裂隙系统中将处于运移状态, 此阶段以饱和水单相流为表征。 第三阶段: 非饱和的单相流阶段 压力进一步下降,一定数量煤层气解吸出来,形成气泡, 阻碍水的流动,水的相对渗透率下降，处于非饱和单 相流阶段。
煤层气垂直井排采过程压力传递的影响因素
2．煤储层边界
煤储层边界是指煤层的不连续界面，可以是断层， 也可以是尖灭带或其他边界。它决定了在煤层气 井排采影响范围内的水量，最终影响压力传递的 范围。 3．煤储层渗透性 煤储层的渗透率直接决定了孔—裂隙系统中流 体流动的快慢。当渗透率大时，在同样的排采 时间内，流量大，若补给水的能力相同，则压 力传递快；反之则亦然。
排采阶段的划分
中期稳定生产阶段：随着排水 的继续，产气量逐渐上升并趋 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。
排采阶段的划分
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。
2．排采过程煤层有越流补给
(1)饱和水单相流，压力 仅在煤层中传递阶段 (2)饱和水单相流，压力 仅在围岩中传递阶段 (3)饱和水单相流，压力 在围岩与煤层中共同传 递 (4)非饱和流阶段 (5)两相流阶段
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，煤层中压力几乎不再发 生变化。
该阶段延长的时间较长，可以 在10年以上。
煤层气垂直井排采过程压力传递的影响因素
1．煤Leabharlann Baidu含水性
煤层气井的生产是通过抽排煤层及相邻含水层中 的地下水来降低煤储层压力，使煤层中的甲烷释 放并向井口运移，排水是储层压力降低的根本途 径。 煤层富水性直接关系到压力降低的难易程度。富 水性过强，无疑将增加排采的强度，使煤储层压 力很难降低； 若煤层富水性弱，则需根据围岩与煤层的连通状 况及围岩的含水性而定。煤层含水性影响煤储层 压力传递，但其影响程度需与其他条件综合考虑。