【煤层气技术】煤层气开采技术3共56页
《煤层气开采技术》课件
传统开采技术
1 井巷开采法
通过在煤层上方开挖一系列的巷道，从而将天然气导入井眼，是煤层气开采最传统的方 法之一。
2 瓦斯抽采技术
瓦斯抽采技术是对煤层气资源进行有效开发的一种传统方法。
3 瓦斯点火技术
瓦斯点火技术是最早的开采煤层气的方法之一，利用煤层中的瓦采技术
煤层气的形成和分布
形成原理
煤层气是在煤层形成和演化过程中释放的天然气，是古代有机质的产物。
分布特点
煤层气广泛分布于世界各地，但受多种因素的影响，不同地区的煤层气储量和开采难度也不 同。
利用前景
煤层气开采能大大缓解全球能源短缺的现状，未来市场前景广阔。
煤层气开采技术的分类
1
加压注气技术
2
在煤层中注入高压天然气或液体，使煤
水平井开采技术可以有效地提高采气井的开采效 率，实现煤层气稳产高产。
煤层气水平井高效范采技术
结合泡沫化送排技术和水平井成键技术，提高高 压水的开采效果。
低渗透率井网合理开采技术
在不改变原有油层地质储层性质的基础上，对煤 层井网进行合理开采的方法。
局部多点钻井技术
采用局部多点钻井技术，做到多面、多点、多孔 同时钻井，提高钻探质量。
煤层气开采技术
煤层气是一种新兴的清洁能源，其开采技术是当今世界矿业技术的一个重要 分支。
煤层气概述
煤层结构
煤层气主要储存在含煤地层中， 煤层中各种特殊的结构控制着煤 层气的储集和运移。
煤的燃烧特性
煤层气的热值和燃烧特性对开采 和利用煤层气的经济效益和环境 贡献产生重要影响。
煤层气运输和使用
煤层气运输和使用需要建立完善 的输气管道、气化站等设施，以 满足市场需求。
煤层气开采技术的挑战
煤层气开发技术
第四阶段：规模产能建设
• 煤层气产能建设——按照上级部门批复的《XX地区
煤层气开发方案》，以着力提高煤层气单井产量为目 的，加强开发技术创新与集成，进行相关的煤层气钻 井、压裂、排采、地面集输工程和管网建设。
坚持勘探开发一体化
“勘探上增储、开发上上产”，两个团队间的工作相互独立，造成中间工作脱节。 勘探开发一体化后，开发人员可以提前介入对煤储层的认识、储量的发现；勘 探人员通过煤层气地质条件的精细研究能对开发工艺和方案编制进行指导，实现 两股力量、两种智慧的相互交汇，达到了勘探向下延伸，尽可能为钻井开发与排 采提供准确煤层气地质模型；开发同时向上靠拢，尽可能为下一步的勘探提供新 的认识和指导方向，如此就能大大提高了勘探开发总体效率。 勘探开发一体化将能实现煤层气地质勘探成果与开发的融合，使勘探、开发密切 协作共同向外围区块进军。
200 180
160 140 120 100
CMM Emissions (MMTCO2e) CMM Emissions Avoided (MMTCO2e)
80 60 40
20 0
全球人类产出的甲烷量的8%。
kr ai ne A us tr al ia R us si a I nd So ia ut h A fri ca Po la K nd az ak hs ta n G U e ni rm te an d y K C i ng ze do ch m R ep ub lic
煤层气开发技术
中石油煤层气有限责任公司
20010年8月
前
言
中石油煤层气公司于2008年9月注册成立，主要从事 煤层气资源的勘探开发、工程施工与对外合作、煤层气
田范围内的浅层气勘探开发、设备租赁、技术和信息服
煤层气开采与利用的技术与经济研究
煤层气开采与利用的技术与经济研究随着全球能源需求的不断增加，对于可再生能源和矿产资源的需求越来越迫切。
而煤层气作为一种重要的非常规天然气，被越来越多的人们所关注和认可。
煤层气的资源潜力巨大，具有广泛的应用前景，尤其是在中国这样的煤炭大国，煤层气的开采和利用已经成为推动能源转型和可持续发展的一个重要方向。
本文将介绍煤层气的开采和利用技术，并从经济角度分析煤层气开采和利用的现状和发展前景。
煤层气的开采技术煤层气开采是一个复杂的过程，其核心技术是煤层气抽采。
煤层气的抽采方式可以分为两种：自然排放和强制排放。
自然排放的煤层气是通过自然的渗透作用排放到地表上的，而强制排放是通过钻井并注水，使压力增大来强制排放煤层气。
目前，最主要的煤层气开采方式是采用注水压裂，就是在钻井后，向煤层注入高压水来破裂煤层，使煤层气能够顺着孔道排出。
注水压裂技术虽然是目前最主要的煤层气开采方式，但它也存在着一些缺点。
比如，它需要用大量的水来破裂煤层，这会增加对水资源的需求;同时，注水压裂技术无法开采低透煤层，使得低透煤层的煤层气难以开采。
因此，煤层气开采技术的发展方向将是从注水压裂技术向非注水压裂技术的转化，目的是减少水的用量，提高煤层气的采收率。
煤层气的利用技术煤层气的利用方式也非常广泛，主要可以分为发电、城市燃气、燃料等几个方面。
其中发电是煤层气利用的最主要途径之一。
采用燃气轮机发电的方式，煤层气可转化为电力。
而煤层气的使用最为广泛的领域是城市燃气。
与自然气相比，煤层气具有一定的优势，比如：价格低廉、开采周期短、稳定性好等。
同时，近年来，煤层气也逐渐被应用于燃气车、工业锅炉等领域。
总的来说，煤层气的利用方式非常多样化，尤其在清洁能源方面有着明显的优势，将有利于促进我国清洁能源的持续发展和可持续发展。
煤层气开采和利用的现状和发展前景煤层气开采和利用已经成为全球能源开采业和绿色能源领域发展的重要方向之一。
目前，美国和澳大利亚是煤层气开采和利用的最主要国家，而中国近年来也在积极推动煤层气的加快开采和利用。
煤层气开采技术
煤层气简介1、定义煤层气，是指储存在煤层中以甲烷为主要成分、以吸附在煤基质颗粒表面为主、部分游离于煤孔隙中或溶解于煤层水中的烃类气体，是煤的伴生矿产资源，属非常规天然气，是近一二十年在国际上崛起的洁净、优质能源和化工原料。
煤层气俗称“瓦斯”，其主要成分是CH4（甲烷),与煤炭伴生、以吸附状态储存于煤层内的非常规天然气，热值是通用煤的2-5倍，主要成分为甲烷。
1立方米纯煤层气的热值相当于1.13kg汽油、1.21kg标准煤，其热值与天然气相当，可以与天然气混输混用，而且燃烧后很洁净，几乎不产生任何废气，是上好的工业、化工、发电和居民生活燃料。
煤层气空气浓度达到5%-16%时，遇明火就会爆炸，这是煤矿瓦斯爆炸事故的根源。
煤层气直接排放到大气中，其温室效应约为二氧化碳的21倍，对生态环境破坏性极强。
在采煤之前如果先开采煤层气，煤矿瓦斯爆炸率将降低70%到85%。
煤层气的开发利用具有一举多得的功效：洁净能源，商业化能产生巨大的经济效益。
2、煤层气与煤矿瓦斯的关系与差异在煤炭工业界通常将涌入煤矿巷道内的煤层气称之为煤矿瓦斯（Gassy），其气体组分除煤层气组分外，还有煤矿巷道内气体的成分，如氮气（N2）、二氧化碳（CO2）等空气组分以及一氧化碳（CO）、二氧化硫（SO2）等采矿活动所产生的气体组分。
在煤层气概念引进初期，有些学者为便于业外人士了解煤层气，通常在煤层气一词后加注“俗称煤矿瓦斯”。
近年来，国内外有些学者为区分两者之间的概念差异，将通过煤矿井下抽放（Gas Drainage in-mine）、采动区（GOB）抽放或废弃矿井（Abandoned Mines）抽排等方式获得的煤层气称为Coal Mine ethane （缩写为CMM）。
2、存在形式吸附于煤内表面；以游离态存在于煤的天然孔隙中；少量溶解在煤的地层水中。
3、用途煤层气（煤矿瓦斯）作为一种非常规天然气，可作为瓦斯发电、居民生活和工业锅炉燃料。
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。
煤层气开采技术
方式三、井下煤层气抽放
在煤矿井下采掘巷道中钻孔，在地面用气 泵抽吸钻孔中的 煤层气。这种方式最初是 以煤矿的生产安全为目的，同时 兼顾煤层 气资源回收。用这种方式开采煤层气，对投资和 技术要求不高，适用范围广但是此方式的资源回收率低，矿 井内抽吸的煤层 气量不大，井下作业有一定技术难度，且 受煤矿采掘的进程影响，难以连续采气。
盖层和圈闭
对于煤层气系统，为维持地层压力和阻止气体的解吸和散失，盖层 是必要的。由于气和水的重力分离作用远小于微孔表面上的吸附作 用，而对于常规的圈闭并非必要。世界上煤层气产量最高的区带位 于美国圣胡安盆地深部的Fruitland带。
裂缝、渗透率和原地应力
流体在煤层中主要通过裂缝和节理流动。裂缝和节理一般为垂直于 层面的正交的裂隙体系。它们主要形成于煤化过程中，也可以是构 造和后煤化作用形成的裂缝。由于上覆地层压力、渗透性随深度而 降低，因此，美国的煤层气多产自1200m以上深度。
•
源岩和运移
大部分煤层是自生自储型，煤储层中含有自生或运移 来的热解气、生物气或混源气。当煤层是自生自储型 时，则不存在运移。煤层气系统的关键事件一般应包 括剥蚀去顶和冷却事件。
气体的储集和储层性质
大部分煤层气吸附在煤的有机质表面上，只有少量的煤 层气以游离态储存在裂缝和节理中，或者以溶解态存在 于裂缝、节理及孔隙水中。煤储层可以是正常压力或异 常压力。在一般的压力下，埋深<1200m的煤层中的吸 附气大于一般砂岩孔隙中所含有的气体量。
高煤阶、自生热裂解气模式，超压和水动力封闭的结合形成了高产区。
美国粉末河盆地煤层气系统剖面图
低煤阶、生物气模式，地下水通过厚层、高渗透的煤层运动，在低压系统形成生物气含气带。
西加拿大煤层气开发现状
煤层气采气工程
采气工程1气井的完井和试气1.1气井的完井和井身结构1.1.1气井的完井方法1）裸眼完井：钻到气层顶部后停钻，下油层套管固井，再用小钻头钻开油气层，这样气层完全是裸露的。
2）衬管完井：这是改进了的裸眼完井，有裸眼完井的优点，又防止了岩石垮塌的缺点。
衬管用悬挂器挂在上层套管的底部，或直接座在井底。
3）射孔完井：钻完气层后下气层套管固井，然后用射孔枪在气层射孔，射孔弹穿过套管和水泥环射入气层，形成若干条人工通道，让气进入井筒。
长庆气田目前采用的是射孔完井方法。
4）尾管完井：钻完气层后下尾管固井。
尾管用悬挂器挂在上层套管的底部,射孔枪射开气层。
尾管完井具有射孔完井的优点，又节省了大量套管。
尾管顶部还装有回接接头，必要时，还可回接套管一直到井口。
尾管完井特别适用于探井，因为探井对气层有无工业价值情况不明，下套管有时会造成浪费。
1.1.2井身结构井身结构包括下入套管的层次，各层套管的尺寸及下入深度，各层套管外水泥浆返深、水泥环厚度以及每次固井对应的井眼尺寸。
井身结构通常用井身结构图表示，它是气井地下部分结构的示意图。
经论证，适合长庆气田开发的最小生产套管尺寸为φ139.7mm，套管程序为φ244.5mm+φ139.7mm。
考虑到下古气层H2S含量较高，套管腐蚀后的修复、气田开发后期侧钻和上、下古气层的分层开采，下古气层开发井采用φ273mm+φ177.8mm(7″)套管程序。
上古气层采用φ244.5mm+φ139.7mm井身结构。
1）长庆气井井身结构演变过程：（三个阶段）第一阶段：1986年以前，以找油为主，兼顾石盒子组底砂岩气层。
套管程序:Φ339.7mm表套（150～200m）+Φ177.8mm或Φ139.7mm套管。
井身结构见图2-1。
图2-1 第一阶段井身结构图2-2 第二阶段井身结构（1）第二阶段：1986年至1988年，油气并举阶段。
(1)区域探井及超探井：表层套管＋技术套管＋生产套管＋尾管。
煤层气技术
未包括褐煤，藏、粤、闽和台湾，及 C1和P1煤层 全国所有可采煤层中可回收的煤层气
未包括褐煤，藏、粤、闽和台湾．及 c1和P1煤层 可采煤层，吨煤含气量大于4m3
6．2．3国内煤层气技术发展现状
1、开端 为了保证煤矿安全生产，中国从20世纪50 年代开始采用煤层气井下抽放技术。 目前已进入全面的勘探开发阶段。目前中国 已钻成200多口煤层气地面井，主要分布在 山西、辽宁、河南和安徽4个省，其中有10 余口井获得工业气流，单井最高日产量达 16000m3。基本掌握了煤层气勘探开发技术， 为煤层气的商业化开发创造了条件。
表6-6 中国煤层气资源量估算值
研究单位和个人 焦作矿业学院(1987) 李明潮(1990) 原地矿部石油地质研究所 (1990) 张新民(1990) 原中国统配煤矿总公司 (1992) 段俊琥(1992) 关德师(1992) 张新民(1995) 中国煤田地质总局(1998) 资源量／ 万亿m3 31．92 32．15 10．6～ 25．23 30～35 24．75 36．3 25～50 32．68 14．34 计算条件 全国所有可采煤层 全国所有可采煤层
英国有8座煤矿建设了煤层气电厂，其中哈华斯煤矿的 联合循环发电厂装机容量为15Mw。 德国胡戈煤矿安装的煤层气发电机组功率为6500kw， 年发电量为4800万千瓦时。另外煤层气在其他领域的应 用也取得新进展，例如将煤层气压缩作为汽车燃料，将 煤层气液化作民用燃料，用煤层气生产合成氨、甲醛和 炭黑等。 前苏联煤炭产量占世界第三位，每年煤炭开采排出煤层 气约达72～107亿立方米，占全球排放量的20％。其中 俄罗斯、乌克兰和哈萨克斯坦三国矿井煤层气排放量占 前苏联总排放量的80％～90%。目前136座矿井装备了 抽放系统，年抽放量为78亿m3，但利用量仅17亿m3， 其余全排放到大气层。现有潜在煤层气开发区为顿涅茨 克煤田、库兹涅茨克煤田、利沃夫· 沃伦煤田、卡拉干 达煤田。
煤层气开采技术课件
煤层气开采技术在油气区的应用
伴生气回收利用
在油气区，煤层气作为伴生气资源丰富，煤层气开采 技术可用于伴生气回收利用，提高油气采收率。
提高采收率
在油气开采过程中，煤层气开采技术可以与油气开采 技术相结合，提高油气采收率。
降低生产成本
通过煤层气开采技术回收利用伴生气，可以降低油气 生产成本。
煤层气开采技术在非常规油气资源开发中的应用
随着全球能源结构的调整和清洁能源的推广应用，煤层气开采技术将促进能源结构的多 元化发展，为全球能源的可持续发展做出贡献。
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伴生气回收利用案例
介绍某油气田采用煤层气开采技术进行伴生气回收利用的成功案例， 包括技术方案、实施效果等方面的分析。
页岩气开发案例
介绍某页岩气田采用煤层气开采技术进行页岩气开发成功案例，包 括技术方案、实施效果等方面的分析。
05
煤层气开采技术发展趋 势与展望
煤层气开采技术的发展趋势
煤层气开采技术向高效、低成本发展
压裂工艺
压裂工艺包括水力压裂、酸压 裂等，根据煤层条件和开采需
求选择合适的工艺。
煤层气开采的排采技术
01
02
03
排采技术概述
排采是将开采出的煤层气 通过排水、排渣等方式进 行收集和处理，以便于输 送和利用。
排采设备
排采设备包括排水泵、排 渣泵、分离器等，用于将 煤层气与水、渣等杂质分 离。
排采工艺
04
煤层气开采技术应用与 案例分析
煤层气开采技术在煤矿区的应用
煤矿瓦斯治理
煤层气资源开发
在煤矿区，煤层气资源丰富，煤层气开采技术可用 于开发煤层气资源，提高能源利用效率。
煤层气开采技术
煤层气开采技术煤层气简介1、定义煤层气，是指储存在煤层中以甲烷为主要成分、以吸附在煤基质颗粒表面为主、部分游离于煤孔隙中或溶解于煤层水中的烃类气体，是煤的伴生矿产资源，属十分规自然气，是近一二十年在国际上崛起的洁净、优质能源和化工原料。
煤层气俗称“瓦斯”，其主要成分是CH4（甲烷),与煤炭伴生、以吸附状态储存于煤层内的十分规自然气，热值是通用煤的2-5倍，主要成分为甲烷。
1立方米纯煤层气的热值相当于1.13kg汽油、1.21kg标准煤，其热值与自然气相当，可以与自然气混输混用，而且燃烧后很洁净，几乎不产生任何废气，是上好的工业、化工、发电和居民生活燃料。
煤层气空气浓度达到5%-16%时，遇明火就会爆炸，这是煤矿瓦斯爆炸事故的根源。
煤层气直接排放到大气中，其温室效应约为二氧化碳的21倍，对生态环境破坏性极强。
在采煤之前假如先开采煤层气，煤矿瓦斯爆炸率将降低70%到85%。
煤层气的开发利用具有一举多得的功效：洁净能源，商业化能产生巨大的经济效益。
2、煤层气与煤矿瓦斯的关系与差异在煤炭工业界通常将涌入煤矿巷道内的煤层气称之为煤矿瓦斯（Gassy），其气体组分除煤层气组格外，还有煤矿巷道内气体的成分，如氮气（N2）、二氧化碳（CO2）等空气组分以及一氧化碳（CO）、二氧化硫（SO2）等采矿活动所产生的气体组分。
在煤层气势念引进初期，有些学者为便于业外人士了解煤层气，通常在煤层气一词后加注“俗称煤矿瓦斯”。
近年来，国内外有些学者为区别两者之间的概念差异，将通过煤矿井下抽放（Gas Drainage in-mine）、采动区（GOB）抽放或废弃矿井（Abandoned Mines）抽排等方式获得的煤层气称为Coal Mine ethane （缩写为CMM）。
2、存在形式吸附于煤内表面；以游离态存在于煤的自然孔隙中；少量溶解在煤的地层水中。
3、用途煤层气（煤矿瓦斯）作为一种十分规自然气，可作为瓦斯发电、居民生活和工业锅炉燃料。
煤层气开发的工艺技术
第十一章煤层气的勘探开发技术煤层气开发的成败，关键在于采取一整套与煤储层物性相适应的钻井、完井、压裂、排采等技术措施。
第一节钻采工艺技术开采煤层气常用的有三种布井方式，即针对煤层的垂直钻井、水平钻井和针对采空区的钻井。
垂直井是从地面打钻穿过煤层进行采气，是目前主要的钻井方式（图11-1）。
这种开采方式产气量大、资源回收率高、机动性强，可形成规模效益。
但它要求有利的地形条件、厚度较大、渗透性较好的煤层或煤层群。
水平井有两种：一种是从巷道打的水平抽放瓦斯井；另一种是从地面先打直井再造斜，沿煤层钻水平井（排泄井或称丛式井）（图11-2），在煤层内打若干水平分枝时，又称为分枝水平井或羽状水平井（图11-3）。
水平钻井的方向与面割理方向垂直，适于厚度大于1.5m的厚煤层，成本较高。
采空区钻井：从采空区上方由地面钻井到煤层上方或穿过煤层（图11-2）采空区。
采空区顶板因巷道支柱前移而坍塌，产生新的裂缝使瓦斯从井中涌出。
如果采空区顶部还有煤层并成为采空区的一部分，瓦斯涌出量更大。
产出气体中混有空气，热值降低。
由于产出气中含氧高，不宜管道输送，产量下降较快的井宜就地利用。
图11-1 煤层甲烷井类型图图11-2 排泄孔钻井工艺图一、钻井类型分类按煤层层数分类：根据一口井开采的煤层层数分为单煤层井和多煤层井。
单煤层井井筒只与一个煤层连通，多煤层井井筒与多个煤层连通。
根据埋深分类：浅层气井井深大于300m，一般200~300m以上属甲烷风化带，不利于煤层气保存；深层气井井深大于1500m，1500m以下煤层埋深大，成本高。
目前煤层气最深的井有2438m。
一般井深为300~1500m。
按井网的位置分类：有边缘井和内部井两种。
图11-3 我国第一口水平井实钻井眼轨迹三维图根据钻井类别分类：有资料井（取心井）、试验井（组）、生产井和检测井四种。
资料井主要通过钻区探井取准煤心作含气量等参数测试、试气，并用单项注入法求取煤层渗透率。
【煤层气技术】煤层气开采技术
23
五、采空区瓦斯抽采
抽取方法 半封闭抽取法 插管抽采法 向冒落拱上方打钻 沿倾向打钻孔
2021/6/10
24
五、采空区瓦斯抽采
抽取方法 向冒落拱上方打钻 沿走向打水平钻孔
2021/6/10
25
五、采空区瓦斯抽采
抽取方法
向冒落拱上方打钻
沿走向打水平长钻孔
2021/6/10
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五、采空区瓦斯抽采
➢ 瓦斯利用监控
– 储气罐参数 罐高、罐压、密封水位、水温 – 供气参数 压力、流量、浓度、温度、阀门开度
2021/6/10
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八、提高矿井瓦斯抽采效果的技术途径
►矿井瓦斯抽采系统工作状态监控
自动监控功能
➢ 抽采管道系统
– 实时统计并显示瓦斯抽采标准流量
– 分析瓦斯动态抽采量变化趋势，评价监测点 抽采措施的有效性
– 邻近层瓦斯抽采钻孔间距—应保证安全抽采量以上连续接 替
– 顶板岩巷或水平长钻孔位置—应在裂隙带中下部，与风巷 水平距离约1/3工作面长
采空区抽采
– 采空区插管、埋管抽采—吸风口应设在采空区的上部位置
– 钻孔抽采采空区瓦斯—应打在靠回风侧冒落拱上部的裂隙
带内 2021/6/10
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八、提高矿井瓦斯抽采效果的技术途径
2021/6/10
4
四、邻近层瓦斯抽采
钻场设在开采层底板岩巷内 多用于抽采下邻近层瓦斯
2021/6/10
5
四、邻近层瓦斯抽采
钻场设在开采层顶板岩巷内 多用于抽采上邻近层瓦斯
2021/6/10
6
四、邻近层瓦斯抽采
布孔主要参数 布孔原则
抽采钻孔合理的空间位置应选择在 冒落拱上部和卸压角以里的范围内， 即钻孔必须深入到邻近层的卸压带 内，但又要避开冒落带和大的破坏 裂隙区，以免抽采钻孔大量漏气， 甚至被切断而失效。
煤层气排采技术
目前三十四页\总数七十一页\编于五点
工作原理 工作方法：将有杆深井泵下入井筒动液面以下适当
深度，泵筒中的柱塞在抽油机带动下做上下往复运动
而抽汲排水，达到排水采气目的。
水产出通道：进入泵筒内的地层水从油管排出；
气产出通道：煤层气从油管环形空间产出。
目前三十五页\总数七十一页\编于五点
有杆泵法 有杆泵在各种深度和排量下都能工作， 适应性强，操作简单。
地面排采流程
单井采气系统：油、套环空出口+套管压力表+支管线+ 火把；
单井排液系统：油管出口++ 气、水分离器+水计量表++排
水管线；
目前二十一页\总数七十一页\编于五点
工艺流程
工艺流程：油管内排水的流程和油管环形空间采气流程 排水流程：水——分离器——深井泵——抽油机——
抽吸水——油管——油管头——高压三通——油管出口 线——地面——排液池。
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。
目前七页\总数七十一页\编于五点
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
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。
目前九页\总数七十一页\编于五点
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三、开采层瓦斯抽采
✓松藻矿务局打通二矿
穿层条带预抽
三、开采层瓦斯抽采
✓ 松藻矿务局打通二矿
穿层条带预抽 效果 – 预抽期6~8个月 – 预抽率34.08~38.86% – 基本消除突出危险 – 平均月进度82.4m，实现了安全快速掘进
三、开采层瓦斯抽采
✓ 平行钻孔(焦作焦西矿) 布孔
– 工作面上下布孔，孔长40~70m – 孔径φ75，孔间距3~6m – 封孔深度4~7m
三、开采层瓦斯抽采
顺层长钻孔预抽 ✓平行钻孔(焦作焦西矿) 效果 – 孔口负压13~47KPa，抽采浓度
20%~65% – 预抽时间18个月，工作面预抽率达
39.1% – 回采期间未发生突出
采工作面的风排瓦斯量
三、开采层瓦斯抽采
顺层长钻孔预抽 ✓平行斜交钻孔(淮北芦岭矿) 布孔 – 上下布孔，40~60m – 均匀布孔，孔间距4m左右 – 钻孔与采面夹角20° – 钻孔层位，1~2分层以内 – 聚氨酯封孔，深度6m以上
三、开采层瓦斯抽采
顺层长钻孔预抽 ✓ 平行斜交钻孔(淮北芦岭矿) 效果 – 预抽时间，机巷孔61天，风巷孔105天 – 一分层工作面平均瓦斯涌出量由6.49m3/min，
三、开采层瓦斯抽采
顺层长钻孔预抽 ✓ 交叉钻孔(焦作九里山矿) 布孔 – 177个孔 – 平均长64m – 斜向孔与平行孔夹角15°~20° – 三个交叉点
三、开采层瓦斯抽采
顺层长钻孔预抽 ✓ 交叉钻孔(焦作九里山矿) 效果 – 孔口负压为22~44KPa，抽采浓度
20%~89% – 单孔瓦斯抽采量为平行孔的1.85~2.53倍 – 提高抽采量46%~102% 机理 – 钻孔交叉点裂隙范围增大，透气性提高 – 避免塌孔、堵孔的影响 – 边采边抽，较早起作用，效果好
– 开孔直径：95、115、150m–m最大起拔力：80kN
– 终孔直径：95mm
– 正常推进速度：0～1.5m/min
– 钻杆直径：63mm
– 给进行程：850mm
– 钻孔倾角：0～90
– 主机外形尺寸：(2.1×0.8×1.3)m
– 输出转速：95、210r/min – 主机重量：约2000kg(不包含钻杆)
三、开采层瓦斯抽采
►钻孔预抽 我国预抽煤层瓦斯一般不采用巷道法，基本 上都采用钻孔法，其布孔方式有两种：
穿层网格预抽 ✓ 中梁山矿务局南矿
– 预抽时间19个月 – 平均预抽率48% – 瓦斯压力由2.75~2.8MPa降至0.4~0.8MPa – 煤体收缩变形1.5‰~2.6‰ – 煤体硬度增加3倍 – 煤层透气性增大9倍
三、开采层瓦斯抽采
三、开采层瓦斯抽采
三、开采层瓦斯抽采
穿层瓦斯抽采布孔示意图
三、开采层瓦斯抽采
✓芙蓉矿务局白皎煤矿
– 预抽期12个月 – 预抽率25%以上 – 瓦斯压力由2.48MPa降至0.65MPa – 煤层瓦斯含量从17.8m3/t降为8.96m3/t – 煤体收缩变形1.01‰~1.37‰地应力下降
三、开采层瓦斯抽采
顺层长钻孔预抽 ✓打钻装备
ZSM-250型顺 层强力钻机
三、开采层瓦斯抽采
顺层长钻孔预抽
ZSM-250型顺层强力钻机主要技术参数
–钻孔深度：250m
–输出转速：100、60r/min
–开孔直径：95、115mm –输出扭矩：1.5、2.4kN·m
–终孔直径：90mm
–最大给进力：78kN
– 输出扭矩：2.3、1kN.m
三、开采层瓦斯抽采
顺层长钻孔预抽 ✓打钻装备
➢ MK-6
钻孔深度 600m 开孔直径 200mm 终孔直径 150mm 电机功率 75KW 重 量 3000㎏
MK-7
三、开采层瓦斯抽采
顺层长钻孔预抽 ✓ 成孔工艺 风力排渣、供风参数 多级组合钻头 扶正器
– 补充的顺层钻孔，没有因出现动力现象而终孔
– 回采过程中，瓦斯涌出量较小，未发生回风瓦 斯超限和煤与瓦斯突出事故
、开采层瓦斯抽采
✓打钻装备
ZYG-150型液 压钻机
ZY-50型全 液压钻机
ZY-200型 液压钻机
三、开采层瓦斯抽采
顺层长钻孔预抽 ✓钻孔布置方式
三、开采层瓦斯抽采
顺层长钻孔预抽
下降到5.41m3/min – 一分层采面瓦斯超限时间下降到10%以下 – 边采边抽效果好
三、开采层瓦斯抽采
顺层长钻孔预抽 ✓ 扇形钻孔(淮北芦岭矿) 布孔 – 在溜煤眼中一分层以下
中间层位布置左右钻场 – 在钻场内沿煤层仰斜布置扇
形钻孔 – 平均孔深80m – 孔底间距不大于20m – 左右两钻场共打20~30个钻孔
–钻杆直径：63mm –钻孔倾角：0～50
–最大起拔力：58kN –正常推进速度：0～1.5m/min –给进行程：720mm
三、开采层瓦斯抽采
顺层长钻孔预抽 ✓打钻装备
ZY-300型全 液压钻机
三、开采层瓦斯抽采
顺层长钻孔预抽 ZY-300型全液压钻机主要技术参数
– 钻孔深度：300m
– 最大给进力：110kN
✓松藻矿务局打通二矿
采面网格预抽
三、开采层瓦斯抽采
✓松藻矿务局打通二矿
采面网格预抽
三、开采层瓦斯抽采
✓松藻矿务局打通二矿
采面网格预抽
效果
– 西瓦斯巷钻孔间距12×10m，预抽时间20~29 个 月 ， 东 瓦 斯 巷 钻 孔 间 距 6×6m ， 预 抽 时 间 15~26个月
– 抽采瓦斯总量144.8万m3，预抽率达40.95%
三、开采层瓦斯抽采
顺层长钻孔预抽 ✓ 平行斜交钻孔(六枝化处矿) 布孔 – 上下布孔，孔长50~80m – 非均匀布孔 – 钻孔与采面夹角5° – 封孔深度5~7m – 孔径φ75
三、开采层瓦斯抽采
顺层长钻孔预抽 ✓平行斜交钻孔(六枝化处矿) 效果 – 预抽时间18个月，工作面预抽率达
28.4% – 吨煤瓦斯含量降低了28.44% – 可充分抽采卸压带瓦斯，有利于降低回
三、开采层瓦斯抽采
顺层长钻孔预抽 ✓ 扇形钻孔(淮北芦岭矿) 效果 – 抽采时间150天，其中预抽49天，边采边抽
45天，卸压抽56天 – 抽采量，预抽36.88万m3(25.8%)，边采边
抽71.43万m3(50%)，卸压抽34.59万 m3(24.2%)
– 实现了预抽，边采边抽和卸压抽采的综合 效果