声震法强化煤层气高效抽采的机理(姜永东[等]著)思维导图
第八章 煤层气增产技术
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二 水力压裂
1. 煤层压裂的目的
–解除近井筒堵塞和污染； –改变了液体流动模式，部分或全部变径向流为线性 流，减少流动阻力； –形成一条高导流能力的支撑裂缝，沟通煤层天然割 理系统，加快排水－降压－产气速度； –压裂可更广泛的分配井孔附近的压降，降低煤粉产 量
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二 水力压裂
2. 压裂过程
–
在地面采用高压大排量的泵，利用液体传压的原理，将具有一定粘度 的液体以大于煤层吸收能力的排量向井内注入，使井筒内的压力逐渐 提高。当压力增高到大于煤层破裂所需要的压力时，煤层就会形成一 条或几条水平或垂直裂缝。当继续注入液体时，裂缝也会向煤层深处 延伸与扩展，直到液体注入速度等于煤层渗透速度时，裂缝才会停止 延伸与扩展。如果地面停止注入夜体，煤层由于外来压力消失，又会 使裂缝闭合，为了防止停泵后裂缝闭合，在挤入的液体中加入支撑剂 （如石英砂、核桃壳等），使煤层中形成导流能力很强的添砂裂缝。
煤的力学性质
煤层 三分层 四分层 五分层 六分层 抗压强度(MPa) 自然 10.4 11.73 14.6 17.8 饱和水 7.91 7.91 12.3 8.41 冲击倾向(MPa) 自然 0.94 0.74 0.96 1.20 饱和水 1.08 1.28 1.09 1.25 自然 1 938.8 3 214 3 316 2 429 弹性模量(MPa) 饱和水 1 071.4 1 071.4 1 429 612.2 自然 0.25 0.30 0.28 0.30 泊松比 饱和水 0.35 0.28 0.35 0.40
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二 水力压裂
（5）吸附润湿特性对增产效果的影响
接触角： 65.7 60.8
吸附润湿性差
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二 水力压裂
煤层气储层特征及其对压裂技术的要求
甲烷性质
煤是一种多孔介质，是天然的吸附体，与煤伴生的煤层气以吸附态、游离态、水溶态三种状态存在于煤体中，但是 80%～90%的煤层气是以吸附形态存在于煤的过渡孔和微孔的内表面上，形成一层煤层甲烷气薄膜。
研究煤层气的吸附特征，对了解煤层中煤层气的解吸、扩散、运移、聚集规律和阐述煤与瓦斯突出机理具有十分重要的意义。
-------《声震法提高煤层气抽采率的机理及技术原理研究》p1~p8煤对二元混合气体的吸附特征此处所指的二元混合气体系指CH4 和另一组分气体(N2、CO2 ,称为杂组分)。
通过分析可得出如下结论:①在煤对CH4+N2混合气体的吸附中,随混合气体平衡压力的增大,吸附相中甲烷浓度减小,N2的浓度增大;而在煤对CH4+N2混合气体吸附时正好相反。
表1列出了4种气体的沸点和临界温度。
一般认为,具有较高沸点和临界温度的气体如CO2 能通过可溶性机理迅速扩散到固体煤的所有孔隙。
因此可认为,如一种物质的临界温度和沸点较高,则煤对其的吸附能力较强。
从表1列出的各气体的参数来看,煤对它们吸附能力及吸附速率的快慢顺序应为: CO2>CH4>N2。
由此可解释上述结论。
②煤对CH4+N2混合气体的吸附系统中,原始混合气体中由0.106→0.361→0.531→0.694→0.737时,吸附相中CH4的浓度高于N2的浓度,而φN2为0.895且总压大于0.76MPa后吸附相中N2的浓度高于CH4;在煤对CH4 +CO2 吸附系统中,原始混合气体中φCO2为0. 0876 时,吸附相中CH4的浓度高于CO2 ,原始混合气体中φCO2≥0.2849后吸附相中CO2浓度高于CH4;对2个系统而言,随着原始混合气体中杂组分体积分数的增大,吸附相中杂组分浓度增大,CH4的浓度减小。
上述均可从煤对4种气体吸附能力的强弱顺序得到解释。
用Langmuir 等温式拟合煤吸附二元混合气体的有关数据发现,在CH4 + N2 的吸附系统中,总吸附量和CH4 吸附量与平衡混合压力的关系,均较好地符合Langmuir 方程,而对N2 的吸附量与压力间不遵从此关系式;在煤对CH4 + CO2 吸附系统中,煤对混合气体、CH4 及CO2 的吸附量和压力之间的关系均可用Langmuir 方程描述。
第七章 煤层气勘探开发测试技术
第七章 煤层气勘探开发基本参数测试技术
1. 基本参数测试方法 2. 试井技术 3. 原地应力测试 4. 实验室参数测试
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一、基本参数测试方法
1 煤岩基质特性测定
特性 储集能力 吸附体积 气成份 储层几何形态 扩散率 测定方法 实验室等温吸附曲线测定 煤芯解吸试验 煤芯解吸试验/气相色谱 测井、录井及煤芯数据 煤芯解吸试验 或生产井采样测定 或地质分析 备注
二、试井技术
测试井生产系统
典型的钻柱测试管柱
二、试井技术
二次开井阶段： 时间30min-2h，为一关时间的4-8倍，可按 具体情况而定。 最终关井阶段（压力恢复阶段）： 所需时间至少与二次流动时间相当，一般 在后者的1.5倍以上，低渗储层更长。 经过第一次开井后，储层可能恢复到原始 状态，因此，第二次开井和关井常能获得准确 的地层参数
二、试井技术
2）平均储层压力
储层压力是煤层气开采过程中的关键参数，压力的原始状 态，标志着煤层气的原始吸附条件。压力的不断变化，预示着 吸附条件的改变，进而对煤层含气性变化产生影响。而试井是 得到煤储层压力的唯一有效方法。
3）煤层的伤害和改善
煤层在钻井完井过程中，会受到某种程度的伤害，进而影 响煤层气的产出。试井资料获得的表皮因子S，可以定量评价地 层被伤害的程度。若通过储层强化措施，还可以通过S值的降低 评价改造效果
关键技术：在注入过程中不得将地层压裂。同时，为使 应力对渗透率的影响最低，注入压力应尽可能的低。
二、试井技术
（1）概念
2）段塞测试
常用于评价饱和水且原始地层压力低于静水柱压力的煤层。
所谓“段塞”是指通过井筒瞬时向储层段注入水体或从井筒 抽出一定体积的水体，引起水位随时间的变化（即压力瞬变）， 然后测量恢复过程中压力随时间的变化，直至地层初始压力，由 此求取渗透率、井筒储集系数和表皮系数，达到储层评价的目的。 段塞法首先用于评价水井，经过工艺修改后用于油气井，实 质是钻杆测试的一个特例。 段塞测试（Slug Testing）就是通过钻孔向储层段注入或抽 取一定量的流体，根据实测压力曲线进行储层参数计算。
10-五步法揭煤
“五步法”快速揭开突出煤层技术资料“五步法”快速揭开突出煤层技术“五步法揭煤”，就是距突出煤层10m、5m、3m、1.5m 岩柱及过煤门的揭煤全过程中，采用走一步、“看”一步的方法加以控制，达到安全揭开煤层。
第一步、10m探。
石门掘至距煤层底板法向距离10m位时立即停止掘进，施工不少于2个揭煤地质钻孔，穿透煤层全厚进入顶板不少于0.5m，保证确切掌握各煤层厚度，煤层层间距，地质构造及瓦斯涌出情况等;详细收集钻孔煤、岩芯资料;利用其钻孔煤芯作△p、f值，计算其综合指标K值作为参考，收集钻孔资料经整理分析后形成正式资料报矿总工程师，送通风、生产、安监等有关科、队，调度室将揭煤作为重点防突工程管理;施工队技术员确切了解每天的进度及见煤、岩情况，掌握碛头的准确位置并上图，防止误穿煤层。
同时施工队必须将原来使用的岩石炸药改为3#煤矿乳胶炸药爆破，严格按防突管理执行。
第二步、5m抽。
掘至距煤层底板法向距离5m位时立即停止掘进，严格按《石门五步法揭煤抽放钻孔设计》要求，施工抽放钻孔，钻孔控制石门揭煤四周8～10m 范围(新规定至少5m)。
钻孔施工完毕后，立即投入抽放，要求孔口负压不得低于13千帕，每周检测两次抽放负压、浓度、抽放量等参数。
计算煤层预抽率达到30%以上时重新恢复掘进施工（0.74兆帕以下，或8m3/t以下）。
施工时执行好“探三掘一、先探后掘”措施，探明巷顶及前方情况。
第三步、3m检和防。
掘至距煤层底板法向距离3m位时由防突人员对煤层进行第一次防突效果检验，采用钻孔法，检验孔不少于3个，孔径42mm，孔深打至待测煤层顶板止，控制揭穿煤层巷道断面及巷道两侧煤层轮廓线外不少于2.5m。
当检验煤层无突出危险性，且打孔中无喷孔、卡钎、瓦斯涌出异常等突出预兆，则采取“探掘”措施掘进至距煤层底板法向距离不小于1.5m位置停掘。
若经分析表明煤层具有突出危险，则必须采取抽、排放瓦斯等补救措施，并重新进行措施效果检验，只有经检验证实煤层已无突出危险后，方可掘进至距煤层底板法向距离不小于1.5m位置停掘。
2.我国煤层气的地质特征及增产措施 - 姜 维
我国煤层气的地质特征及增产措施姜维1鞠学国虞江波王修来（1.海洋石油工程有限公司青岛266520）摘要：本文初步分析了影响煤层气的生成，保存和富集的三个主要地质因素：构造和热事件、沉积环境及地下水因素；讨论了我国煤层气的资源状况、分布区域及分布特点；介绍了目前用于提高煤层气增产的两种主要技术：水力压裂改造技术和注气驱替技术，这也是目前国内外煤层气开发单位集中力量重点研究的增产技术；最后对我国煤层气的勘探开发前景进行了展望。
关键字：煤层气；地质特征；增产；水力压裂；注气驱替Geologic feature and stimulation treatment forcoalbed methane in ChinaJIANG Wei1, JU Xueguo, YU Jiangbo WANG Xiulai(1.China Offshore Oil Engineering Co.,LTD Qingdao 266520 China)Abstract: This paper preliminary analyzes the three main geological factors, including main controlling factors，such as structure，coal forming environment and hydrologic geology content, which play very important role on the generation, conservation and enrichment of coalbed methane(CBM). Then discusses the Resources Status，distributed areas and distribution characteristics for CBM in China; Furthermore, it introduces two major ways to improve recovery-- hydraulic fracturing and enhanced coalbed methane, which are also research focus of technology to increase production carried out by CBM development organizations at home and abroad; Finally, future trend of exploration and development for CBM are prospected.Key words：CBM, geologic feature, increase production, hydraulic fracturing, enhanced coalbed methane煤层气俗称“瓦斯”，与煤炭伴生、以吸附或游离状态储存于煤层内的非常规天然气，主要成份是甲烷（CH4）。
【精品】第一章-煤层气试井分析绪论..PPT课件
一、 试井的概念
2、何谓试井（well test） 为确定井的生产能力和研究储层参数及储层物性动态变化而对
井进行的专门测试工作。试井是对油、气、水井进行测试和分析的 总称
定义1：:试井是一种通过获得有代表性储层流体样品、测试同期产 量及相应的井底压力资料，来进行储层评价的技术
定义2：是为获取井或地层参数将压力计下入到井下，测量压力和/或 流量随时间的变化，并进行测试资料分析处理的过程的简称
四、试井的分类
一般所说的试井是不稳定试井 干扰试井(Interference Testing)：
用于判定井间的连通性。A井（扰动井）施加一信号， 记录B井（观察井）的井底压力变化，分析两井是否处于同 一水动力系统 脉冲试井(Pulse Testing)：
A井的产量以多脉冲的形式改变，记录B井的井底压力 随时间的变化信息
瓦斯参数
瓦斯压力
瓦斯含量
瓦斯放散初速度
坚固性系数
钻屑瓦斯解吸指标 透气性系数
钻孔瓦斯涌出初速度
五、主要参考书
❖ 付春权.现代试井分析. 石油工业出版社，2006 ❖ 钱凯等.煤层甲烷气勘探开发理论与实验测试技术. 石油工业出版
社.1996 ❖ 刘能强.实用现代试井解释方法. 石油工业出版社， 2003 ❖ 苏现波等.煤层气地质学与勘探开发. 科学出版社，2001 ❖ 冯文光.油气渗流力学基础. 科学出版社，2007 ❖ 雍世和.测井数据处理与综合解释. 石油大学出版社，1996 ❖ 林柏泉等．矿井瓦斯抽放理论与技术.中国矿业大学出版社，1996 ❖ (美)小罗伯特C.厄洛赫著，试井分析方法，石油工业出版社 ❖ 《试井手册》编写组，试井手册，石油工业出版社 ❖ 虞绍永著，DST试井分析方法，人民中国出版社 ❖ 相关的仪器测试课程或规范
天然气输气站工艺管道振动原因及减振措施
$"现场测试
!研究对象 本文研究对象为等径三通$ 简称三通% 及与其 相连的部分管道" 三通所在位置见图 %!图 % 中三 通及与其相连的管道 %&管道 " 为研究对象" 管道 振动位置位于三通和入地弯头处" 该三通为清管三 通!将发球筒管道和输气站出站管道相连接!以实现 管道输气和清管功能"
#$ !"
3,测试状态下!管道内天然气压力为 +,' VP3! 温度为 "# W! 此 测 试 状 态 下 天 然 气 体 积 流 量 为 % ##F /## L' RA"
X,将传感器固定在测点位置!采用 JS.;PI<( 振动信号采集分析仪测试管道振动状态!选用振动 加速度信号传感装置!收集测点振动数据"
Y,采用普通金属锤子在距离测点 #,& L范围内 分别沿水平和竖直方向敲击管道本体!每个测点测 试 + L?6"
Z,对现场采集的振动数据进行时域分析$ 滤波 预处理&信号放大&相关性分析等%&频域分析$ 频谱 图&功率谱等% !从而确定测点复杂振动信号 中的振 动频谱"
采用锤击法测试管段固有频率!得到测点 % [& 固有频率" 通过对脉冲响应的频谱进行分析!可以 得到某段管路固有频率" 分别测试测点 % 在水平和
中图分类号 ()**+,-!!文献标志码 .!!文章编号 %### $//%+"#"'#+ $#0'% $#/
!"概述
管道振动是天然气管道尤其是调压站分输站 中常出现的问题站内弯头三通异径管等较多极 易发生管道振动
科技成果——数字化煤层气高效抽采技术
科技成果——数字化煤层气高效抽采技术
技术开发单位山东中天泰和实业有限公司
适用范围煤层气及油气开发钻井
成果简介
在液压式煤层气钻机中引入信息技术，采用电液比例阀、各类传感器、PLC电气控制系统，形成机械（液压）技术与信息技术、机液产品与电子信息产品深度融合，研发设计出机、电、液与信息一体化的数字化煤层气高效抽采技术。
工艺技术及装备
1、机、电、液与信息一体化数字煤层气液压钻机；
2、轻型液压顶驱齿轮润滑与密封装置；
3、浮动缓冲接头和钻柱防松装置；
4、数据采集及处理软件；
5、钻井操作控制系统；
6、桅杆井架垂直度自动检测及预警装置。
市场前景
该装备能优于同类进口机，价格比进口设备低三分之一，钻机核心部件顶驱动力头为企业自主设计制造的产品，常用的12种易损件全部国产化，解决了维修配件供应困难问题。
数字化煤层气钻机大大提高钻机的信息化、自动化水平，有利于提高钻井速度，提高钻井质量，减少各种安全事故，降低钻井成本，极大减轻工人劳动强度，改善劳动条件，改变煤层气钻机的生产面貌。
“煤层气抽采技术”课程教学及考核方式改革
“煤层气抽采技术”课程教学及考核方式改革黄华州;姜立君;王冉;周效志【摘要】资源勘查工程专业煤及煤层气方向“煤层气抽采技术”课程内容工程性强,基础知识点多,知识范围广,知识体系的建立需要较大的阅读量,传统教学方法及考核模式难以激发学生自主学习及主动阅读的积极性.针对这一客观问题,本文提出基础知识采用讲授式教学,工程技术及工艺设计采用案例式教学,基础知识应用采用探究式教学,交叉知识点采用翻转课堂式教学模式,同时将翻转课堂及探究式课题纳入课程考核体系,引导激励学生自主学习.改革使得学生在学习时间、兴趣、阅读量、知识巩固与应用及对专业理论及工程问题的思考和分辨能力上均有所提高,培养了学生基本的科研表达能力,提高了教学效果.【期刊名称】《中国地质教育》【年(卷),期】2016(025)002【总页数】4页(P20-23)【关键词】煤层气抽采技术;教学方式;考核方式;改革【作者】黄华州;姜立君;王冉;周效志【作者单位】煤层气资源与成藏过程教育部重点实验室,江苏徐州221008;中国矿业大学资源与地球科学学院,江苏徐州221008;煤层气资源与成藏过程教育部重点实验室,江苏徐州221008;中国矿业大学资源与地球科学学院,江苏徐州221008;煤层气资源与成藏过程教育部重点实验室,江苏徐州221008;中国矿业大学资源与地球科学学院,江苏徐州221008;煤层气资源与成藏过程教育部重点实验室,江苏徐州221008;中国矿业大学资源与地球科学学院,江苏徐州221008【正文语种】中文【中图分类】G642“煤层气抽采技术”课程是资源勘查工程专业“煤及煤层气工程”方向的重要专业课程，该课程于2011年开课。
该课程与煤层气工程实践密切相关，核心是各项煤层气技术的开发工艺。
其课程目的在于使学生掌握煤层气抽采的基本技术分类，理解并掌握煤层气抽采的基本概念和理论及其应用方法，领会煤层气抽采技术内涵，掌握各类煤层气抽采技术工艺流程、工艺参数及所需的设备。
“煤层气抽采技术”知识体系及课程教学探讨
“煤层气抽采技术”知识体系及课程教学探讨黄华州;周效志;刘世奇;姜立君【摘要】资源勘查工程专业煤及煤层气方向“煤层气抽采技术”课程涉及专业知识面广、知识点多,工程性强,学生掌握难度大.针对这一教学问题,从系统阅读构建知识体系,循序渐进建立知识框架,建立重点突出的课时分配,强化工程现场实习及实践能力培养等多个角度帮助学生获取、巩固、理解及应用“煤层气抽采技术”课程知识,增强教学效果.【期刊名称】《中国地质教育》【年(卷),期】2015(024)003【总页数】4页(P47-50)【关键词】煤层气;抽采技术;知识体系【作者】黄华州;周效志;刘世奇;姜立君【作者单位】中国矿业大学煤层气资源与成藏过程教育部重点实验室,江苏徐州221008;中国矿业大学煤层气资源与成藏过程教育部重点实验室,江苏徐州221008;中国矿业大学安全学院,江苏徐州221008;中国矿业大学煤层气资源与成藏过程教育部重点实验室,江苏徐州221008【正文语种】中文【中图分类】G642煤层气是一种非常规洁净能源，高效利用煤层气在解决煤矿瓦斯灾害、减轻我国能源短缺问题、提高常规能源中洁净能源比例、优化能源结构，降低二氧化碳排放、发展低碳经济等方面均具有重要作用。
煤层气近年来的商业开发进展并不顺利，以原位煤层气抽采技术为例，2011～2013年新增煤层气钻井数量分别为3145口、3976口、2000口。
2010～2013年国内煤层气地面年产量分别为15亿m3、23亿m3、25.7亿m3、29.3亿m3，地面煤层气产量增量有放缓的趋势。
当前建成的商业化煤层气产地还是仅局限于煤层气富集、开发条件相对优越的沁水盆地、鄂尔多斯盆地东缘等区域［1］。
煤层气商业化工程开发速度滞缓的关键原因是国外煤层气抽采技术在国内特殊的煤层气地质背景下不具复制性，国内与煤层气地质条件相适应的配套工艺、集输设施尚未完善，多项技术及煤层气配输设施尚处于进一步的研发探索及建设过程中。
煤层气排采技术ppt课件
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。
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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Байду номын сангаас系统
井下设备 动力系统设备 地面排采流程
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煤层气垂直井排采过程压力传递的影响因素
1．煤层含水性
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。
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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。
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。
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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