煤层气井排水采气技术
煤层气井排采工艺技术
煤层气井排采工艺技术Ξ吕景昶ΞΞ(新星公司华北分公司开发处) 朱礼斌 张 涛(华北石油测试公司) 摘要 煤层气的排采与常规油气的产出机理不同,可以通过调节煤层水的产出控制煤层气的产出,使生产制度合理。
简述了煤层气井排采的工艺程序和其确定合理工作制度的影响因素。
主题词 煤成气 排水采气 工程设计 生产压差 煤层气是一种储存于煤层及其邻近岩层中的自生自储式为主的常规天然气。
煤层气的储集性能及力学特征与常规储层(如砂岩、碳酸盐岩)有明显的区别,从而造成开发煤层气的钻井、完井、开发等动态技术的一系列的特殊性,特别是煤层气的排采与其它方式有质的不同,所以在压裂之前就必须着手准备安装好排采设备及地面流程等设施。
煤层气井排采工艺程序1.排采前的准备工作(1)准备工作:①准备井下气砂锚、泵、抽油杆、光杆、油管,以及其它的油管短节、变丝、音标等;②准备适当型号的抽油机、井口装置、地面管线、阀门、分离器、气体及液体的计量仪表、计量箱;③准备容量合适的污水排放池。
(2)检查工作:①地面管线及井口装置是否密封无渗漏;②阀门是否灵活可靠,井口至分离器及计量仪表的阀门是否打开;③分离器上的各种装置是否灵活好用;④计量仪表是否完好。
2.排液降压在压裂后,随着泵的排液,井筒附近的地层压力会逐渐降低并使气和水向井筒方向流动,使井筒附近的含气饱和度增高。
随着油套环空压力的逐渐升高,井筒附近气体的浓度也增大,如果在此时以很高的日产气量进行投产,气和水就会高速流向井筒,同时携带大量的煤粉及砂,从而造成煤粉及砂迅速堵塞微细裂缝,严重降低煤层裂缝的导流能力,影响该层的产气量及产液量;同时,一部分煤粉及砂进入泵筒,造成煤粉及砂粒磨损泵筒或卡泵,另一部分煤粉及砂随着液体到达地面,在地面流程中堆积,堵塞管线或仪表,造成检泵和生产停止。
因此,必须严格执行管理规程和作业程序。
其作业程序为:①关闭井口环空球阀;②开机泵排地层水,使井筒液面降低;③严密检测泵的排量。
《煤层气井排采安全技术规范》解读
λ μρ
10.3 电机电流测试
正确选择钳型电流表等级，不应用低压表测量高压电路的电流
在测量过程中不应切换量程
每次测量后应把调节电流量程的切换开关置于最高档位
λ μρ
解读之九：排采管柱安全要求
8.1 油管柱安全要求
油管直径和钢级要满足井深和工艺要求，管柱设计的安全系数 应为：抗拉大于1.8，抗外挤大于1.25，抗内压大于1.25
油管连接时应连接紧密，保证油管柱不漏
不应使用变形或有裂纹等不合格油管
λ μρ
8.2 排采泵和井下工具安全要求
螺杆泵定子胶衬额定耐温指标高于泵挂深度处产出液温度10 度以上
9.4 修井完成后，应确定现场所有人员和设备都离开平衡块和游 梁活动范围后，松开开关锁，接通抽油机电源进行试运行
9.5 修井作业完成后，应将抽油机的所有防护罩、防护栏重新安 装后启动抽油机
λ μρ
驴头
λ μρ
解读之十一：测试操作安全要求
10.1 动液面测试
使用回声仪测煤层气井动液面，应采用气动声源发声装置， 不应使用声弹击发
盘根盒应齐全完好、密封可靠 驱动装置的螺栓及螺纹连接牢固 电缆线及电机的绝缘性能可靠，接线及电机接地合格 螺杆泵不应抽空 采用具有缺相保护功能的电控柜。电机、电缆、电控柜，其接线端子满足防 潮湿要求
盘根盒，用于密封 油管与光杆环形空 间的井口动密封装 置，其采用多级密 封，密封效果好， 耐高压
λ μρ
8.3 含硫化氢井对管柱和泵的要求
油管柱、井下泵、工具应具有抗硫化氢腐蚀性能
λ μρ
解读之十：抽油机排采井维修安全要求
9.1 在修井车进入或撤出井场及安装拆卸抽油机期间，应切断抽 油机电源
9.2 修井作业开始前，抽油机应停止在游梁水平位置并刹住，应 将电气控制开关锁定或贴上标签
煤层气排采技术
一、煤层气排采的工艺技术
2、煤层气井排采的关键
控制井底流压、控制煤粉的产出。
压力管理 降压的连续性 产水量 产气量 套管压力
煤粉管理 及时性 可控性 设备维护 储层保护
引导地质过程
生产连续性、及时性、可控性 获得最大产量
井底流压
气量下降，地面放气阀堵塞
上涨
套压不变 地层新的裂缝开始产水
敲击放气阀，放气
先做观察，待井底流压稳定后 继续降压生产
套压下降 两相流水相大于气相
加大排水量
井底流压 不变
套压上涨 套压不变 套压下降
液位下降，抽排过快 达不到降压要求 液位上涨，抽排慢
先降转速，然后做放气操作 加大排水量，然后放气 加大排水量
一、煤层气排采的工艺技术
各阶段的生产特点及核心目标
⑤控压稳产阶段：根据单井的生产能力确定合理的产能指标进行稳定 生产。产液量和产气量相对稳定。排采控制的重点是尽可能维持排采 作业的连续性和稳定性 、不追求峰产 ，尽量控制井底流压，以延长 稳产时间，实现煤层气井产量最大化。 核心目标：控制流压在一定值，稳定产量。
套压上涨 转速过高
适当放气
井底流压 套压不变
------------------------
下降
套压下降
气量上涨，做完放气操作 气量下降，地层通道堵塞
调整排量，稳定液面 降低排量，稳定井底流压
正确的理解生产参数的变化，是实现生产过程控制的前提和基础。对 不同单井由于开发层位不同，即使同一层位的井也由于煤储层的非均 质性及工程等因素，排采过程中会出现多种情况，需做出合理判断并 及时调整，做到单井精细化管理。
气井排水采气工艺技术探索
气井排水采气工艺技术探索摘要：气井开采会降低地层压力，当地层压力无法举升一定量的水时，井底会聚集大量液体，形成液柱，进而可能导致气井丧失自喷能力，甚至导致气井完全停产。
为了避免这一问题，就需要应用排水采气工艺技术，及时处理井底的积液，以确保气井的正常开采。
基于此，本文阐述了排水采气的概念，并对气井排水采气工艺技术展开探究。
关键字：气井；排水采气；工艺技术前言在社会的快速发展中，对于天然气的需求量不断增加。
气井的环境对顺利开采有着极大的影响，不过，在气井的开采过程中，很容易发生积液现象，在井底高压低温的作用下，积液会发生水合物冻堵情况，阻碍天然气的正常开采。
针对这一问题，通过应用排水采气工艺技术，完成气井排水，有效处理井底积液为，从而为天然气的正常开采奠定良好基础。
1排水采气概述排水采气指的是借助相关技术手段，把气井下的天然气排出去，在这个过程中，需要将液化的天然气排掉。
排水采气技术是天然气采集中的关键，只有处理好地层中的水资源，才能够防止井下出现大量积液，进而提升天然气的采集效率。
在天然气开采中，出水问题难以避免，若不能及时排除井下的水资源，则会影响天然气的开采效率。
2气井排水采气工艺技术2.1井下节流排水采气技术井下节流排水采气技术在实际应用中主要是在井下安装节流器，实现井内节流、降压，提升流速，使得井口压力保持稳定，借助地热能量，对于水合物的生成条件加以改善，避免其生成，这样可以减少井下积液的形成量。
节流器内的流体有两种类型，即临界、亚临界流动，依据节流器出入口压力比值能够区分流体状态，由于采气前期的井外压力较小，在节流器处则会形成较大的压差，流体处于临界流动状态，优化装置气嘴的直径，能够使流体状态发生改变，为该工艺的实施奠定基础。
同时，对卡瓦式节流器进行改进，优化胶桶的伸缩率、硬度、拉伸强度、压缩率等各项性能参数，进而有效提升其使用性能。
在采气过程中，企业选择哪一种排水采气工艺，对具体采气效率有着极大的影响，在选择具体工艺时，应先确定开采的条件，依据环境合理选择工艺。
煤层气井排水采气技术
第一章：煤层气井生产特征
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
1.3.1 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
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。
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。
煤层气井排采理论与技术
煤层气产出机理
解吸动力学特征及解吸类型：
（3）扩散解吸 根据分子扩散理论，只要有浓度差存在，就有分子扩散运动，这是气
体分子热力学性质所决定的。研究表明，甲烷气体分子在煤的孔隙内表面 得以高度富集，这就与孔隙、裂隙内的流体构成了高梯度的浓度差，这种 浓度差迫使甲烷分子扩散，从而造成非常规解吸。基于扩散的普遍存在性， 因此扩散解吸也是煤层气开采过程中煤层气解吸的重要的一种作用类型。 鉴于扩散解吸的实质是由于浓度差造成的扩散而导致的“解吸”，因此这 种扩散的本身是偶于“解吸作用”之中的，是解吸作用与扩散作用的耦合。 从解吸的角度，称之为“扩散解吸”。
有杆泵 1～100
500 <3000 4420 一般 一般 较好 较好 较大
2 适宜 一般 适宜
电潜泵 80～700
1400 <2000 2500 适宜 适宜 一般 不适宜
大 1.5 适宜 不适宜 适宜
水力泵 30～600
1245 <3500 5486 适宜 适宜 一般 一般 容易 0.5 适宜 不适宜 适宜
煤层气产出机理
区域压力降、井间干扰与产气特征：
95年 1月，9口 95年 7月，7口，共16 口95年12月，5口，共21口 96年5月，10口，共31口 96年10月，10口，共41口 97年 1月，12口，共53口
井网排采有利于提高煤层气产量
拉顿盆地井网排采增 加煤层气产量的成功实例
排采过程中的产层伤害与保护
在煤层气开采过程中，随着排水降压，煤层中流体的压力将逐步降低，煤层气 开始解吸时刻对应的压力则被称之为“煤层气临界解吸压力”，一般用MPa表示。 临界解吸压力是评价煤层气可采性的重要指标。
理论吸附量
实测气含量
煤层气开采方法与技术
煤层气开采方法与技术煤层气开采是指通过对煤层内固定存着的天然气进行开采与利用的一项能源开采技术。
煤层气与石油、天然气等传统能源相比，具有开发潜力大、储量丰富、分布广泛等特点，因而备受关注。
本文将重点介绍煤层气开采的方法与技术。
首先是煤层排水与降压。
由于煤层中常含有一定程度的地下水，所以开采前需要将地下水排出。
煤层气开采时，将煤层内的地下水通过井筒排至井上并降压，可以有效降低煤层中水压，增加煤层气的渗透性和释放性。
煤层排水与降压的方法主要包括抽水法、抽采法和水平井法等。
其次是煤层裂缝刺激。
煤层气主要储存在煤层的孔隙中，而煤层的孔隙率较小，渗透性差。
为了增加煤层的渗透性和裂缝网络，需要进行裂缝刺激。
常用的刺激方法有压裂、爆炸、化学刺激等。
其中，压裂是最常用的裂缝刺激方法，通过将液体或气体注入井孔内，增加孔隙压力，使岩石裂缝扩大，提高煤层气的渗透性。
最后是煤层气抽采。
煤层气主要通过抽采的方式采出。
传统的抽采方式主要是通过抽水和降低井筒压力来驱使煤层气从煤层中释放出来，然后通过气体收集装置将气体收集起来。
随着技术的发展，还出现了一些新的煤层气抽采技术，如真空抽采技术、泵吸式抽采技术等。
除了上述的方法与技术外，煤层气开采还经常采用一些辅助工艺，如注水压裂、人工堵水、注气增压等。
这些辅助工艺可以提高煤层气的开采效果，并降低开采成本。
综上所述，煤层气开采是一项复杂的工程，需要综合运用多种方法与技术。
随着科技的发展，煤层气开采技术也在不断创新与改进，为我国能源开采和利用提供了重要的支撑。
希望在未来，煤层气开采能够进一步提高效率，减少环境污染，为人民群众提供更加安全可靠的能源。
试论排水采气工艺研究现状及发展趋势
试论排水采气工艺研究现状及发展趋势一、前言排水采气工艺是煤矿开采中的重要环节，它是指在煤层开采过程中，通过排水来降低煤层水压，提高采煤效率，并同时采集煤层气，实现资源的有效利用。
本文旨在探讨排水采气工艺的现状及发展趋势。
二、排水采气工艺的发展历程1.传统排水采气工艺传统的排水采气工艺主要是通过井下钻孔进行排水和抽取煤层气。
这种方法具有操作简单、成本低等优点，但由于其局限性较大，如无法满足高产高效的需求等，因此逐渐被淘汰。
2.现代化排水采气技术随着科技的不断进步，现代化排水采气技术得到了广泛应用。
其中比较典型的技术包括：井下注浆预充法、井下爆破预充法、井下液压压裂法等。
这些技术不仅可以提高开采效率和安全性，还能够减少对环境的影响。
三、排水采气工艺的现状1.技术成熟度高目前，排水采气技术已经相对成熟，可以满足大多数煤矿的需求。
同时，随着新技术的不断涌现，排水采气工艺也在不断完善和升级。
2.应用范围广泛排水采气工艺已经被广泛应用于各类煤矿开采中，包括地下开采、露天开采等。
同时，在一些特殊的环境下，如深部、高压等条件下，排水采气技术也能够发挥出其优势。
3.存在一些问题尽管排水采气工艺已经相对成熟，但在实际应用中仍然存在一些问题。
比如：井下施工难度大、环境污染等。
这些问题需要在技术上得到解决。
四、排水采气工艺的发展趋势1.智能化发展随着人工智能技术和物联网技术的不断进步，未来排水采气工艺将会更加智能化。
比如：通过传感器监测煤层水压、气体浓度等数据，实现智能化的控制和管理。
2.绿色环保绿色环保已经成为当前社会的重要发展方向，排水采气工艺也不例外。
未来排水采气技术将更加注重环境保护，减少对环境的影响，并探索新的绿色技术。
3.多元化发展未来排水采气工艺将会呈现出多元化的发展趋势。
比如：在传统技术基础上，结合新材料、新工艺等方面进行创新和改进，以满足更加复杂多样的开采需求。
五、结论综上所述，排水采气工艺是煤矿开采中不可或缺的一部分。
关于煤层气井排采动力技术的讨论
关于煤层气排采动力技术的讨论
二、国内煤层气井口排采动力技术的现状分析
然而，经过实际生产运行， 然而，经过实际生产运行，这种动力形式自身固有的弊端却不断 的显现出来。主要表现在：汽车发动机原设计应该是在匀速运动中， 的显现出来。主要表现在：汽车发动机原设计应该是在匀速运动中， 以平滑稳定的动力驱动负荷运行的。 以平滑稳定的动力驱动负荷运行的。若按汽车每天平均工作时间不大 小时，行驶速度以90Km/h计算， 90Km/h计算 于3小时，行驶速度以90Km/h计算，一辆汽车每年行驶时间不过 1000小时，里程不过2.5万公里。 1000小时，里程不过2.5万公里。 小时 2.5万公里 而井口燃气发动机在固定的露天工作台上， 而井口燃气发动机在固定的露天工作台上，常年累月在气象条件 恶劣的山区24小时不间断的工作，给燃气发动机的散热、保温、机械 恶劣的山区24小时不间断的工作，给燃气发动机的散热、保温、 24小时不间断的工作 磨损，以及工作寿命等方面带来诸多不利因素往往是致命的损害； 磨损，以及工作寿命等方面带来诸多不利因素往往是致命的损害；游 梁式抽油机负荷是一个周期性频繁大幅变化的机械装置， 梁式抽油机负荷是一个周期性频繁大幅变化的机械装置，当游梁在上 升阶段时，抽油机于满负荷运动状态。当游梁在下降阶段时， 升阶段时，抽油机于满负荷运动状态。当游梁在下降阶段时，由于
关于煤层气排采动力技术的讨论
二、国内煤层气井口排采动力技术的现状分析
关于煤层气排采动力技术的讨论
二、国内煤层气井口排采动力技术的现状分析
设备和工作场地。现场排采技术专业人员难以胜任此项工作， 设备和工作场地。现场排采技术专业人员难以胜任此项工作，因此形成 供货厂家经常是设备安装完成后，一年质保期内调试不停， 供货厂家经常是设备安装完成后，一年质保期内调试不停，质保期满后 随即进入无休止的有偿维护保养技术服务阶段，其人工、材料、交通、 随即进入无休止的有偿维护保养技术服务阶段，其人工、材料、交通、 以及差旅等各项费用也将是一笔无法说清的巨大支出； 以及差旅等各项费用也将是一笔无法说清的巨大支出； 煤层气采气井的排采生产过程，是一个稳定、不间断， 煤层气采气井的排采生产过程，是一个稳定、不间断，循序渐进的 过程。保证这个过程的实现，是采气井高产、 过程。保证这个过程的实现，是采气井高产、稳产产能健康发育的先决 的条件。由汽车发动机改装的井口排采动力设备， 的条件。由汽车发动机改装的井口排采动力设备，因自身属性角色的不 确切性，造成故障高发率和运行频繁停机的结果， 确切性，造成故障高发率和运行频繁停机的结果，是一个规模化开采的 煤层气田所不能接受的。 煤层气田所不能接受的。
煤层气井排水采气理论与技术研究
煤层气井排水采气理论与技术研究肖富强;邹勇军;桑树勋;黄华州【摘要】Gas recovery by water drainage is an essential process for CBM production technology ,which directly concerns the success or failure of CBM well investment .By analysis of CBM production process ,the paper intro-duces the principles of single well and well patterndrainage ,classifies the drainage into the following three sta-ges:drainage decompression stage ,stable production stage and production attenuation stage according to the pro-ductivity changes affected by thepressure ,thickness and permeability of coal reservoir ,and makes the productivi-ty prediction of CBM well by numerical simulation .%排水采气是煤层气开发技术的重要流程，直接关系到煤层气井投资的成败。
本文根据煤层气井排采原理，分析了煤层气的产出过程，介绍了煤层气单井排采和井网排采的原理，并根据排采过程中产能变化，将排采划分为排水降压阶段、产量稳定阶段、产量衰减阶段等三个阶段。
影响煤层气井产能的主要因素有煤储层压力、煤层厚度以及煤储层渗透率等。
通过煤层气井产能的数值模拟，可以对煤层气井进行产能预测研究。
煤层气排采技术(谷风研究)
技术研究
9
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、
排采系统
井下设备
动力系统设备 地面排采流程
技术研究
梁式泵 螺杆泵 电潜泵
发电机 控制柜 排液系统 采气系统
17
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
技术研究
音标 100m 动液面
尾管 沉砂管
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
地层含水性、排水速度等因素，
持续时间可能是几天技或术研数究 月。
10
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。
ห้องสมุดไป่ตู้
技术研究
11
排采阶段的划分
技术研究
3
煤层气储技层术研与究常规天然气藏的特性比较
4
产出机理：
技术研究
5
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。
《煤层气井排采安全技术规范》解读
➢排采井产气后应加强对有毒有害气体的检测与预防。如果采 出其中含有硫化氢气体，应按照SY 6137的规定执行
防爆工具材质为铜合金，因为铜的 良好导热性能及几乎不含碳的特质， 使工具和物体摩擦或撞击时，短时 间内产生的热量被吸收及传导，同 时铜本身相对较软，摩擦和撞击时 有很好的退让性，不易产生微小金 属颗粒
➢井场（well site）：为满足钻井、排采等在井口附近地面安装 生产设备的要求，而征用的具有一定面积大小的地面空间
➢煤层气排采安全技术（safety technology of coalbed methane production):在煤层气排采过程中，为实现人身和设备 的安全目的而执行的管理要求和采用的技术与操作方法
➢基层排采队应建立危险点源巡查制度，建立隐患台账
➢要建立巡回检查、交接班等管理制度，主要设备要建立 操作规程
➢建立火灾、触电等应急预案，按规定定期进行演练 ➢基层应组织全员安全培训
4.2 排采安全特殊管理要求
➢井场防爆区域应使用防爆工具
含硫化氢油气生产
安气 全处 技理 术装 规置 程
解读之一：前言
➢本标准的所有技术内容均为强制性标准化工作 ➢本标准按照GB/T 1.1-2009给出的规则导起则草 ➢本标准由石油工业安全专业标准化技术委员会提出并归口 ➢本标准起草单位：中国石油集团安全环保技术研究院、中石 油煤层气有限责任公司、中联煤层气国家工程研究中心有限 责任公司 ➢本标准的主要起草人：吴仕贵、孙法佩、邱少林、裴玉起等
解读之六：工艺设计要求
5.1 应根据地质设计、实验成果和其他相关资料编制煤层气井排 采工艺设计方案，确定煤层气井不同排采时期合理的排水量，选 择合适的抽排设备，设计合理的排采制度，保证设备的安全性 5.2 排采方案设计应注明含硫化氢、二氧化碳等腐蚀性气体情况， 并提出针对性措施 5.3 排采方案中应包括排采过程中对安全的要求
煤层气井排水采气技术
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。（4）贾敏效应和速敏效应
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
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。
第一章：煤层气井生产特征
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。
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。
第二章：国内外煤层气井排采设备研究
2.1 国外研究现状
1986年，美国又开始使用螺杆泵排水采气实验，不断地改进螺杆泵 系统，使其发展到适合煤层气井排水所需的排量和扬程，同时可以 很好地适应井液中细煤粉及气液混合体，加上投资成本和运行成本 低等特点，使该设备在特殊开采要求的煤层气井中得到推广。
煤层气排水采气工艺流程
煤层气排水采气工艺流程
一、前期准备工作
1. 探测测井:利用地球物理探测手段,进行煤层资源勘查,确定煤层层位和煤层厚度。
2. 建设采掘井:根据勘查结果在目标煤层上装设采掘井,采掘井采用垂直井或者斜井方式设置。
3. 筹建相关作业设施:包括地面采气设备(采气立泵站、加压站等)、管道设施以及电力通讯等配套工程。
二、排水采气工作
1. 开放井口排水:打开井口,利用地心吸力致使煤层内水向井筒内流动排出。
2. 井内加压排水:利用井内机械设备或液体向煤层内注入压力,强制流动煤层水向井内排出。
3. 采集排出水质:实时监测和采集排出水质,评估排水效果。
4. 采集煤层气:利用井内压差机构,将产生的煤层气收集采集。
5. 输送至加工设备:将采集的煤层气通过管道输送至地面,进行气体精炼加工。
6. 持续监测井压:实时监测井压变化情况,掌控排水效果。
以上是一个简单的"煤层气排水采气工艺流程"的自动生成内容,只作参考用途。
实际工艺流程可能会更加细致和完善。
煤层气排采技术
排水采气要求
煤层气排水采气要求求:: 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。
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气井系统
排采系统
井下设备
动力系统设备 地面排采流程
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梁式泵 螺杆泵 电潜泵
发电机 控制柜 排液系统 采气系统
气井系统
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。
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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。
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排采设备简况
目前国内煤层气井排采设备主要有：
1、梁式泵： （有杆泵）
（理论排量为为55.9～63..8m3/d） 抽油机型号：：CCYYJJYY33-1.5-6.5HB
泵型号：C：YBC-Y-B 56TTHH44.5-1.2，泵径56 56mm
2、螺杆泵：
（理论排量为1155..2～50mm3/d） 型号：：GGLLBB330000--21
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螺杆泵法
按驱动方法分为地面驱动和井下驱动 地面驱动螺杆泵需要电动机来驱动抽液杆， 从而使螺杆泵工作，将井内液体排至地面， 而甲烷气由油套环形空间排出井筒。
●泵一般下到筛管距煤层中部深度上下4～20m,
平均为煤层中部深度以上5.98m处。
音标
100m
● 所有井煤层均全部射开。
煤层气井排采试气技术
煤层气井排采试气技术姚艳芳Ξ李新春 姚小勤(中原油田井下特种作业处) 摘要 我国的煤层气资源十分丰富,但煤层的地质条件复杂,类型多样,明显不同于国外某些煤层气资源开发较为成功的国家和地区。
根据煤层特性及煤层气赋存特点、产出机理,对煤层气排采设计和设备选择作了论述。
通过实际排采曲线分析,在总结十多口井排采经验的基础上,指出了影响排采效果的一些施工因素及其影响机理。
主题词 煤成气 排水采气 工程设计 煤层气为自生自储型非常规天然气,主要以吸附状态存在于煤层中。
我国大部分煤层属于欠饱和煤层气藏,如沁水煤气田含气饱和度为84%～95%,屯留煤气田为26%～27%,吴堡煤气田为69%～85%,鄂尔多斯盆地东部煤气田为80%。
煤层气的产出可分为三个过程:排采初期煤层主要产水,同时也可能伴随有少量游离气、溶解气产出;当煤层降至临界解吸压力以下时,煤层甲烷分子迅速解吸,然后扩散到裂隙中,使气的相对渗透率增加,水的相对渗透率减小,表现为气产量逐渐增大,水产量逐渐减小;随着采出水量的增加、生产压差的进一步增大,煤层中含水饱和度相对降低,变为以产气为主,并逐渐达到产气高峰,水产量则相对稳定在一个较低的水平上。
随着地层能量的衰竭,最后进入气产量缓慢下降阶段,该阶段与常规裂缝性气藏流动相似。
排采试气设计原则1.排采试气方法目前,我国煤层气井一般采用油管排水,套管采气的方法试气。
2.排采试气原则①根据压裂裂缝闭合情况确定开井排液时间,并控制排液速度。
②降低煤层压力到解吸压力以下,同时也要使液柱对煤层造成一定的回压。
③排采试气要连续进行并持续一定时间。
3.确定煤层排采工作制度的原则煤层排采必须适应煤储层的特点,符合煤层气的产出规律。
煤层气排采试气工程应结合不同的煤岩特性和室内研究工作,在排采之前进行储层产能模拟,对气水产量、产出规律进行预测,确定合理的试采设备,控制动态参数及试采周期,以便正确评价煤层产气状况。
通常采用以下三种工作制度:①定产量制度:在煤层排采试气的各个阶段,根据地层产能和供液能力,控制水、气产量,以保障流体的合理流动。
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•第一章：煤层气井生产特征
1.6 我国煤层气ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ源的主要特点
③高阶煤和低阶煤占主导，高阶煤可产气； 中国勘探实践表明，为美国理论所否定的高阶煤区恰恰是目前
最活跃的勘探区，并取得了产气突破。低阶煤煤层气资源在中国占 的比例最大，但按现有的理论和技术，其开发难度也大。 ④煤体结构破坏严重，低渗、低压、低饱和现象突出；
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。
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•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
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。
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• 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。
开采过程之中会有煤粉卡泵、会出现煤桥造成气量下降、还会出现 烧泵现象等等，很多。
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套管
•oil zone
•一开
•表层套 管
•二开
•中间套 管
•(技术套管 )
•三开
•生产套 管
•(油层套管 )
•煤层气井一般都是排 水降压生产，即油管排 水套管产气。
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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
•第二章：国内外煤层气井排采设备研究
2.1 国外研究现状
目前，国内外煤层气排水开采的方法主要有有杆泵法、电潜泵法 、螺杆泵法、气举法、水力喷射泵法、泡沫法、优选管柱法等。
关于排采设备选型方面的问题，目前国外普遍采用的方法是在生 产工作制度中，选择多种排采方式。例如：低产水量或后期产水较少 的煤层气井选用工作制度便于调整、液面比较好控制的变速调控抽油 机、数控抽油机等。产水量大供液能力强的井，前期考虑以排水为主 ，选择大泵来加强排水降压，通常采用螺杆泵、大直径管式泵。
方式、煤层压力和解吸压力等； 完井方式：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。
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•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。（4）贾敏效应和速敏效应
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•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。
•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
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•第一章：煤层气井生产特征
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•第二章：国内外煤层气井排采设备研究
2.2 国内研究现状
我国煤层气的地面开发始于20世纪80年代末，经过近二十年的发 展，在煤层气基础理论研究、煤层气勘探开发技术等方面取得了 突破性进展。
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；
低渗、低压、低饱和是中国煤层气藏的又一个较为显著的特征 ，为煤层气资源的开发带来了很大的难度。
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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 煤层气井排采技术分析 第四章 煤层气井排水采气方式优化设计
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•第二章：国内外煤层气井排采设备研究
2.1 国外研究现状
当今世界各国在煤层气开发领域，无论是从开发规模，还是 从技术水平等方面来看，美国一直处于领先地位。 目前为止，美国已经形成部分煤层气专用开采设备及工艺技术。 如：美国常用的煤层气排采设备虽然仍以有杆设备为主，有杆泵 适应性强，操作简单，性能可靠，几乎不需保养，经改造和研制 后，其工作深度和排量能较好的适应煤层气井的要求，但对整机 设计和选型上，提出了新的方法，在以圣胡安和黑勇士盆地为主 的各煤田取得了良好的经济效益。
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•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。
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•第一章：煤层气井生产特征
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•第一章：煤层气井生产特征
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。
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•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：
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。
井底流压的影响：井底流压是反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。较低的井底流 压, 有利于增加气的解吸速度和解吸气体量。
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•贾敏效应
• 解吸产气后，发生长时间停抽，近井地带地层压 • 力逐渐恢复，煤储层裂隙再次被水充填，使得煤 • 层吼道处的流动空间变小，甲烷气体流动阻力 • 增大，在吼道处发生“贾敏效应”，致使气体不 • 能顺利通过吼道，阻止煤层气继续向井筒运移， • 造成供气能力不足，产气量下降。
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•FP1-1井控压阶段，最高产气量达到1.9万方，井底流压 •0.428MPa，还有较大上升空间。由于放气速度过快，发生连续 •煤粉卡泵停抽，煤灰大量沉积在渗流通道，引起了“贾敏效 •应”、“速敏效应”，储层遭受严重伤害，煤储层渗透率降低， •产气能力大幅下降
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•第一章：煤层气井生产特征
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1.5 影响煤层气井排采效果的主要因素
(3) 吐砂。对于常规压裂的直井在排采初期 如果在裂缝尚未完 全闭合时, 排采强度过大, 导致井底压差过大引起支撑砂子的流 动, 使压裂砂返吐, 影响压裂效果；(4) 煤粉产出。煤粉等颗粒 的产出也可能堵塞孔眼, 同时出砂、煤屑及其它磨蚀性颗粒也会 影响泵效, 并对泵造成频繁的故障, 使作业次数和费用增加。我 国大多数煤层属于低含水煤层, 因此抽排速度一定要按照煤层的 产水潜能，进行合理排水。
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•第二章：国内外煤层气井排采设备研究
2.1 国外研究现状
1986年，美国又开始使用螺杆泵排水采气实验，不断地改进螺杆泵 系统，使其发展到适合煤层气井排水所需的排量和扬程，同时可以 很好地适应井液中细煤粉及气液混合体，加上投资成本和运行成本 低等特点，使该设备在特殊开采要求的煤层气井中得到推广。
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•贾敏效应
• FZP04-2在控压产气阶段，连续发生卡泵事故，由于道路问题
•无法及时作业，造成近 近60天的停抽，导致储层受到严重伤害。 • 后经过多次的激动作业，消除了部分贾敏效应，气量有所上 • 升，单井产能已经无法完全恢复。
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•速敏效应
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•排采过程中，煤储层内流体流速快，地层流体携 • 带大量煤粉,发生停抽后流体流速减小，煤粉原 • 地沉淀，堵塞裂缝通道，产生“速敏效应”。 • “速敏效应”使储层渗透性严重降低，其可致使 • 多分支水平井产气、产水快速下降。
1.5 影响煤层气井排采效果的主要因素
排采强度的影响：煤层气排采需要平稳逐级降压, 抽排强度过大 带来的影响有:(1) 易引起煤层激动，使裂隙产生堵塞效应,降低 渗透率；(2)影响泄流半径。排采阶段，如果液面下降速率过快， 井筒附近的流体就会以较高的速度和较大流体压力差流向井筒， 有效应力快速增加，裂缝过早闭合，煤层无法将压力传递到更远 处，造成降压漏斗得不到充分扩展，泄流半径得不到有效延伸。 只有井筒附近很小范围内的煤层得到了有效降压，有效排采半径 变得很小，气井产气量在达到高峰后，由于气源的供应不足而急 剧下降，无法长期持续生产，甚至停产。
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 统中形成气、水两相达西流动。