煤层气抽采原理及受控因素分析
简述煤层气的赋存及开采机理
简述煤层气的赋存及开采机理煤层气是一种以煤层作为富集和储存层的天然气资源。
它与石油和天然气一样，属于化石燃料的一种，具有高热值、清洁环保等特点，被广泛应用于工业、民用和交通等领域。
煤层气的赋存和开采机理涉及到地质学、煤学、岩石力学等多个学科，下面将从煤层气的赋存状态和开采过程两个方面进行简述。
一、煤层气的赋存状态煤层气主要以吸附气和游离气的形式存在于煤层中。
吸附气是指煤层中气体分子与煤质表面发生物理吸附作用形成的气体，它主要存在于孔隙中和煤质表面的微孔中。
游离气是指煤层中气体分子不与煤质发生吸附作用，直接存在于煤体的裂隙中。
煤层中的孔隙主要包括微孔、裂隙和堆积孔隙等，其中微孔是煤层气主要的储存空间。
煤层气的赋存状态与煤质、煤层厚度、地下温度和地下压力等因素密切相关。
二、煤层气的开采过程煤层气的开采过程主要包括勘探、开发、生产和利用四个阶段。
1. 勘探阶段勘探是确定煤层气资源储量和分布的阶段。
通过地质勘探、地球物理勘探和钻探等手段，获取煤层气地质储层参数和地下地质构造信息，以确定适宜的开采地点和开采方式。
2. 开发阶段开发是指利用各种开采技术将地下的煤层气资源转化为可利用的气体。
常见的开发技术包括水平井钻探、压裂和抽采等。
水平井钻探是将钻井技术与井筒完井技术相结合，钻设水平井以提高开采效率。
压裂是指通过注入高压液体将煤层裂缝扩展，以增大气体流动通道。
抽采是通过抽取地下水和降低地下压力，从而促使煤层气向井筒中流动。
3. 生产阶段生产是指煤层气从地下储层中抽采到地面，并进行处理、净化和输送的过程。
煤层气经过地面的分离、除水、脱硫和除尘等工艺处理后，可以供应给工业、民用和交通等领域使用。
4. 利用阶段利用是指将生产的煤层气应用于各个领域。
煤层气可以作为燃料供应给发电厂、工业企业和居民用户使用，也可以作为替代燃料用于交通运输。
煤层气的赋存及开采机理是一个复杂而系统的过程，涉及到多个学科的知识。
通过深入研究煤层气的赋存规律和开采技术，可以有效开发和利用煤层气资源，实现能源的可持续利用。
煤层气井排采理论与技术
（应力敏感伤害、气锁水锁伤害、吐粉伤害等）
2. 修井作业带来的伤害
（外来物质伤害）
3. 关井带来的伤害
（煤粉堵塞伤害、气锁水锁伤害等）
排采过程中的产层伤害与保护
排采过程中的产层伤害与保护
无因次渗透率与围压和有效压力的关系
煤层气井排采工艺
煤层气井排采工艺
单管气举井下管柱示意图 （a）开式管柱；（b）半闭式管柱；（c）闭式管柱
煤层气井排采工艺
气举过程 （a）停产时；（b）环形液面达到管鞋；（c）气体进入油管
煤层气井排采工艺
气举井内的压力及其分布 套管内的气柱静压力近似直线分布，即
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甲烷水溶实验表明，在通常煤储层温度、压力和矿化度条件下，每 升水所能溶解的甲烷也不过0.05 ～3.11升。若煤层孔隙按30%（此假 设值远大于实际情况）计算，每吨煤最多也只有0.25m3的水；用最大 溶解度 3 L/L计算，每吨煤最多溶解甲烷只不过是0.75m3
煤层气产出机理
经典的3D理论：
解吸—扩散—渗流
吸附态的甲烷分子的位置，从而使原呈吸附态的甲烷分子变为游离态，故 普遍存在于煤层气开采过程之中。事实上，置换解吸是“优胜劣汰的自然 法则”的具体体现。一方面，未被吸附的其他气体分子和水分子，在普遍 存在于各种原子、分子之间的范德华力作用下在不停地争取被吸附的机会， 以力图达到动态平衡状态；另一方面，气体分子的热力学性质决定了这些 被吸附的气体分子在不停地争脱范德华力束缚，变吸附态为游离态。
临储压力比为临界解吸 压力与储层压力之比， 临储压力比越大，表明 越易于排采。
煤层气井采气机理及压降漏斗
煤层气井采气机理及压降漏斗1. 煤层气井采气机理煤层气（Coalbed Methane，简称CBM）是一种天然气，主要存在于煤层中。
煤层气的产生是由于煤层中的有机质在地质历史过程中经过压力和温度的作用，将有机质分解成甲烷等气体。
煤层气的开采是将这些天然气从煤层中采集出来供应给市场。
煤层气井的采气机理主要涉及以下几个方面：1.1 煤层气的吸附和解吸过程煤层气是以吸附形式存在于煤层中的，即气体分子通过静电力和万有引力相互作用，附着在煤表面。
随着压力的增加，煤层气开始解吸，即气体分子从煤表面脱附出来。
1.2 渗流过程煤层气在煤层中的渗流过程主要是通过煤层中的孔隙和裂缝进行的。
煤层中的孔隙主要是由于煤中的胶结物质、粒间隙和微孔隙所形成。
当煤层气压力高于地层压力时，气体就会顺着渗透率较高的通道进行流动。
1.3 煤层气的产量衰减机理在采出一定量的煤层气后，煤层气井的产气速度会逐渐减小，甚至停产。
这是由于煤层中的渗透度减小，孔隙和裂缝被压实等因素造成的。
产气速度衰减的快慢与煤层的物性、渗流路径的连通性以及采气方式等因素有关。
2. 压降漏斗在煤层气井中的应用压降漏斗是一种常用于煤层气井的流体传输设备。
煤层气井中的压降漏斗主要用于以下几个方面：2.1 调节产气速度压降漏斗可以通过调节产气速度，控制煤层气从井中产出的速度。
产气速度过快可能导致煤层中的渗透率不足以支撑气体的流动，造成井壁的塌陷和井内压力的下降。
而产气速度过慢则会降低煤层气的采集效率。
压降漏斗可以通过调节流量来平衡产气速度和煤层渗透率之间的关系，有效地控制产气速度。
2.2 分离沉积物煤层气井中存在着一定量的沉积物，如煤粉和水分。
这些沉积物会对煤层气的采集造成一定的影响。
压降漏斗可以通过设计合理的结构，将沉积物从气流中分离出来，确保采集到的煤层气的纯度。
2.3 减小压力损失在煤层气井中，气体需要克服一定的阻力才能从地层中流出。
压降漏斗可以通过设计合理的结构和优化流体动力学，减小气体在流动过程中的压力损失。
煤层气的开采与利用技术研究
煤层气的开采与利用技术研究煤层气开采与利用技术研究煤层气是一种矿山瓦斯，同时也是一种可再生能源。
近年来，随着人们对环保意识的不断增强，煤层气的开采与利用成为了煤炭行业的重要发展方向。
本文将探讨煤层气的开采与利用技术研究。
一、煤层气开采技术煤层气开采技术主要有钻井开采法、煤矿采空区煤层气抽采法和地面最终采气法三种。
钻井开采法是指在矿区内钻井后，通过注水压力将煤层气推入钻眼并且再通过钻孔泵将煤层气推送至地面，进行收集。
该方法能够充分利用煤层气资源，对于钻井技术要求高，投资成本也较高。
煤矿采空区煤层气抽采法是指在煤层气开采后，对于采空区的煤层气进行回采，通过通风系统将煤层气抽送至地面。
该方法能够实现煤炭资源的最大化利用，投资成本较低，对于采空区的环境保护也能够有效实现。
地面最终采气法是指在矿区中放置地面采气井，通过直接地面开采的方式将煤层气送入地面，进行后续处理和利用。
该方法投资成本较低，具有规模化的开发优势，对于企业的经济效益也十分显著。
二、煤层气利用技术煤层气的利用技术主要有燃烧利用、发电利用、化学利用和农业利用四种。
燃烧利用是指将煤层气直接燃烧，产生热能。
然后将热能利用于工业生产和家庭生活用途。
燃烧利用具有安全性高、技术难度低、无污染排放等优点，是煤层气利用的常见方式。
发电利用是指将煤层气发电引用于电力行业中。
通过煤层气发电，节能环保效果十分显著，对于节能减排和阳光能源的充分利用也起到了积极的推动作用。
化学利用是指将煤层气通过化学反应得到有用的化学产物。
近年来，利用煤层气制造高附加值化学产品已成为煤层气利用的新方向。
农业利用是指利用煤层气提高农业生产效率和农作物的品质，例如利用煤层气加热温室，进行智能温室农业，利用煤层气发电，满足农村居民的生活用电需求等等。
三、煤层气开采与利用技术的发展现状煤层气开采与利用技术的研究和开发，已经变得越来越成熟。
中国煤炭领域在这方面的投入和积极性非常高，煤层气开采与利用技术也得到了高度的重视。
煤层气排采曲线类型划分及排采因素分析
２ 煤层 气 排 采 曲线 类 型 的 划 分
为 了更好 地分 析排 采 曲线 ．将 排采 曲线 大体 分 成 了 ３类 ： 产量 衰减 型 、 波动 扩压 型和稳 定上 升 型 。 ２１ 产量 衰减 型 ．
实验 渗 透率 和试井 渗 透 率 的影 响 ． 层气 井 产 能 主 煤
要 受 控 于 ３个 流 场 中最 慢 的 流 场
取得 理想 效果
接 关 系 到气 体 产 量 ， 响 因 素 主 要有 气 、 和束 缚 影 水
水下 气 三相 的渗透 率 ． 产 能力 主要 受该 区范 围半 稳
径大 小 的影 响
１ 煤 层 气 排 采机 理 分 析
煤 层 气 排采 实 质 上是 煤 储 层 压力 的传播 过 程 煤 层 甲烷 的产 出要 经 过 ３个 连 续 阶段 ． 即煤 孔 隙 表 面 的解 吸扩散 、 显微 裂 隙及割 理渗 流 、 观裂 隙层 流 宏 或紊 流 阶段 。这 些 阶段 又受 煤 孑 隙扩 散 系数 、 心 Ｌ 煤
要 得到 波动 扩压 型 曲线 ．客观条 件要 求储 层 能
量稍 高 ， 煤储 层渗 透性 适 中 ． 主管条件 要求 生产 措施 得 当 ， 降漏 斗 和卸压 范 围保持 相对 稳定 一 定 煤 压 在 一
收 稿 日期 ：０１ — ３ ３ ２ ２０—０
基金项 目： 国家 科 技 重 大 专 项 示 范 工程 １（０ １Ｘ ５ ６） ９２ １ Ｚ ０ ０ ２
低 产 减 产 的 排采 因素 简 Байду номын сангаас 归 纳 为 ４类 因 素 。通 过调 整 和 优 化 ． 煤 层 气 井 产 气 取得 理想 效 果 。 使
关键词 ： 层气 ； 煤 排采 曲线 ； 采 因 素 排 中 图分 类 号 ： Ｅ ５ ． Ｔ ３ ７１ 文献 标 识 码 ： Ａ 文 章编 号 ： ６ ３ １ ８ （ ０ ２ ０ — ０ ６ ０ １７ — ９ ０ ２ １ ）４ ０ ５ — ４
煤层气开采模式探讨
煤层气开采模式探讨2002年国家煤矿安全监察局制定了“先抽后采，以风定产，监测监控”的煤矿瓦斯防治方针，强化了瓦斯抽采在治理瓦斯灾害中的地位。
但目前的井下瓦斯抽采远远不能满足瓦斯治理的要求，“地面钻采”煤层瓦斯日益提上日程。
如何将“地面钻采+井下抽采”有机结合，则是摆在我们面前的难题。
本文在分析了两种开采模式差异基础上，利用“系统工程事故树分析法+多层模糊数学综合评价法”，最后提出了不同类型矿井的煤层气开采模式。
1 两种开采模式的异同1.1 开采机理的差异(1)井下煤层气抽采机理。
所谓井下煤层气抽采就是借助煤炭开采工作面和巷道，通过煤矿井下抽采、采动区抽采、废弃矿井抽采等方法来开采煤层气资源。
井下煤层气抽采机理是：当煤层采动以后，破坏了原岩石力学平衡，造成了煤层的卸压，由于瓦斯气体90%以上以物理吸附状态存在于煤层中，为了继续保持平衡，煤层中的瓦斯涌出，通过人工改造使其成为密闭系统，从而持续维持卸压区域．这样，煤层瓦斯将源源不断被抽出。
由此可见：使井下煤层气得以抽采的2个基本条件是：在小范围内有足够的煤层气资源及使煤层瓦斯得以释放的煤层透气性大小。
(2)地面钻采煤层气机理。
地面钻采煤层气就是利用垂直井或定向井技术来开采原始储层中的煤层气资源。
地面钻采煤层气的机理是：当储层压力降低到临界解吸压力以下时，甲烷气体从煤基质微孔隙内表面解吸出来；由于瓦斯浓度差异而发生扩散到煤的裂隙系统，最后以达西流形式流到井筒。
解吸是煤层气进行地面钻采的前提，降压是解吸的前提。
由此可见：地面钻采煤层气能否发生的根本在于煤层气是否能降压解吸。
1.2 实施方法的不同井下煤层气抽采主要是通过钻孔方式钻进几百米到上千米，利用抽放泵对井下煤层气进行采收，资源量和透气性是其发生基础。
地面钻采煤层气是通过排水降压使煤层气解吸并采出，其实施方式主要是打垂直井或定向井。
并在井下煤储层下制造口袋，利用抽水泵抽取煤储层中的水使煤储层压力降低到临界解吸压力以下产出1.3 两种开采模式的相同点不管井下煤层气抽采还是地面煤层气钻采，其投入资金量大、投资风险高、技术要求高、效益回报周期长，这是其共性。
煤层气开采原理与方法
煤层气开采原理与方法煤层气开采是指将煤层中积聚的天然气开采出来，并利用它作为能源。
该过程需要采用特殊的技术来确保提取的天然气质量好、产量高且环境友好。
本文将介绍煤层气开采的原理与方法，包括采气方式、采气工艺和采气设备等。
一、煤层气采气方式煤层气采气方式通常可以分为以下几种：1. 抽采法：也叫常规法采气，通过在煤层上钻井并深入到煤层中，然后利用钻井杆将煤层中的天然气吸到地面。
2. 瓦斯抽采法：采用煤层的瓦斯后期回收的方式，通常在开采期结束时才开始运用。
3. 瓦斯抽放法：也称瓦斯抽采前点火排放法，主要用于瓦斯爆炸危险的采矿地点。
采用钻孔上深入开采工作面，从而将瓦斯提取到地面进行处理。
4. 水力压裂法：采用高压水把煤层内部压裂，从而提高煤层透气性，增加天然气产出。
二、煤层气采气工艺煤层气采气的工艺过程通常包括以下步骤：1. 钻井：使用特殊的钻机和杆道在地面上钻出井眼，然后逐步加深到煤层所在的位置，直到可采气位置。
2. 钻孔装置：将钻机转移到所选定的位置上并安装好各种包括管柱、液体输送装置在内的设备。
3. 注水：通过钻井机将水注入钻孔中，将煤层内部的天然气推出，然后将天然气运输到处理设备。
4. 煤层气净化：使用煤层气净化设备去除其中的杂质和水份。
5. 煤层气输送和储存：利用管道将净化后的天然气运输到目的地，并储存备用。
三、煤层气采气设备1. 钻头：钻头通常用于钻井和采气的过程中，通过钻孔有针对性地深入到煤层中，以便对煤层进行采气和控制。
2. 采气管道：将从煤层中采集出来的天然气输送到采气站或输送管道上进行处理和存储。
一般采气管道使用高强度合金钢制造。
3. 采气压缩机：将天然气向输送管线输送时，必须将其进行压缩。
采气压缩机可以将天然气压缩到高压。
4. 膨胀机：将高压气缸中的天然气膨胀到低压下。
5. 处理设备：将采集的天然气进行净化、脱水和除尘等工序以确保天然气的质量。
煤层气开采是通过特殊的技术将煤层中蕴藏的天然气采集出来，使其成为可再生的能源资源。
煤层气井采气机理及压降漏斗
煤层气井采气机理及压降漏斗随着能源需求的不断增长和传统能源资源的日益枯竭，煤层气作为一种新兴的清洁能源逐渐被广泛关注和认可。
煤层气是一种在煤层中储存的天然气，其主要组成为甲烷、乙烷、丙烷等轻烃烷烃类物质，同时还含有一定量的氮气、二氧化碳等非烷烃类物质。
煤层气属于一种非常狭窄的储气介质，由于煤层的多孔介质构造，存储和释放煤层气的机理更加复杂和微妙。
在煤层气田开发过程中，煤层气井采气机理及压降漏斗是非常重要的两个问题。
煤层气井采气机理是指利用人工手段将煤层气从煤层中释放出来，从而获得一定量的天然气。
压降漏斗则是指在煤层气开采过程中，由于采气过程的影响，煤层气在压力梯度的作用下形成的漏斗状降压分布。
煤层气井采气机理主要包括三个基本过程：煤层气的吸附、脱附和漂移。
煤层气主要以物理吸附和化学吸附的方式存储在煤层中，其吸附量与煤层成熟度、孔隙度、裂隙度、压力等因素有关。
在煤层气采气过程中，吸附的天然气首先需要通过被称为脱附的过程将天然气从煤层中释放出来，然后通过煤层孔隙的空隙逐渐向煤层井口方向漂移，这个过程被称为漂移。
在这个过程中，由于气体的体积和速度都会发生变化，因此需要通过井道或者管道来对气体进行控制和调节，以确保气体的充分利用和安全释放。
压降漏斗是指由于采气作业对煤层气井所产生的影响，导致煤层气井上方形成一定的漏斗状压力分布。
在煤层气采气过程中，由于煤层气从煤层中释放出来后，需要通过管道或者井道传输到地面上进行处理和加工。
而这个过程中，由于管道或者井道的摩擦力和阻力等因素，导致煤层气在运输过程中发生一定的压力降低。
同时，采气过程中从井下抽取的煤层气会导致煤层压力降低，形成煤层气井上方的压力降低区域，从而形成漏斗状分布。
这个漏斗状分布不仅对煤层气的采集和运输产生影响，还可能对煤层气地质环境产生影响。
为了解决煤层气井采气机理及压降漏斗带来的问题，需要采取一系列的措施。
首先，需要对煤层气井周围的地质环境进行充分的研究和评估，以确保采气过程的安全和高效。
矿井煤层气抽采存在的问题及对策
收稿日期:2007-04-29作者简介:杨娟娟(1983-),女,宁夏石嘴山人,在读硕士研究生,主要从事安全技术理论学习与研究。
矿井煤层气抽采存在的问题及对策杨娟娟,李树刚,张 伟,张 龙(西安科技大学能源学院,陕西西安 710054)摘 要:基于我国煤层气(瓦斯)抽采利用现状,介绍了煤层气开发的必要性,以及在开发过程中存在的一些问题和对策措施及建议。
关键词:煤层气开发;必要性;对策建议中图分类号:TD712.67 文献标识码:B 文章编号:1671-749X(2007)06-0029-020 引言矿井瓦斯是一种非常规天然气,以吸附或游离状态赋存于煤层及其邻近岩层中,也称煤层气。
其主要由C H 4组成(约占95%),我国煤层气储量丰富,最新资料显示,中国陆上埋深300~2000m 的煤层气资源为31.46万亿m 3,相当于450亿t 标准煤或310亿t 石油。
继俄罗斯、加拿大之后位列世界第三位。
近几年,我国已把煤层气作为资源进行开发,取得了一些显著成效,但要充分利用煤层气,使其变废为宝,仍然面临着许多挑战。
1 我国矿井瓦斯(煤层气)抽采利用概况1952年,抚顺矿务局龙凤矿开始较大规模地进行开采层抽采煤层气;1957年,阳泉矿务局四矿试验成功了邻近层抽采煤层气的方法。
目前,矿井除采用邻近层抽采外,还有本层长水平钻孔(目前距离已达1000m )抽采、岩巷抽采、采空区抽采等。
到2003年,全国已有133个矿井采用井下抽放方法抽取煤层气,抽采量达15.2 108m 3。
其中山西阳泉、安徽淮南、辽宁抚顺等高瓦斯矿区抽放瓦斯量年均1亿m 3以上,占全国抽采总量的32.7%。
全国矿井抽采瓦斯利用量却不足50%,而且主要是民用,只有少部分用于福利事业及工业原料。
目前,山西晋城、重庆松藻、贵州盘江等正拟建煤层气发电项目。
总的来看,矿井煤层气抽采率与我国矿井瓦斯排放总量相比较低,利用量也偏低。
2 煤层气开发的必要性及面临的主要问题2 1 煤层气开发的必要性开发煤层气既可提高煤矿安全,又可缓解能源紧张,还可改善环境,减排温室气体,可谓一举三得。
煤层气产出机理与控制分析PPT课件
一、煤层气排采的内涵—排采方式
Xi’an University of Science & Technology
一、煤层气排采的内涵—过程原理
Xi’an University of Science & Technology
一、煤层气排采的内涵—增产技术
煤层气勘探技术的发展
3、定向水平井、羽状水平井 2、洞穴完井（空气钻井） 1、常规钻井、套管射孔（井组井群）
一、煤层气排采的内涵—现有实例
6、沁南地区水平井
山西某定向羽状水平井井生产曲线
井号
DNP02
埋深，m
180
煤层厚度，m 5.2
渗透率，mD
1
含气量，m3/t
14
分支数量，个 12
煤层段进尺，m 7600
单分支井控制面 积，km2
0.5
Xi’an University of Science & Technology
2001.3.1
2001.3.31 2001.4.30 2001.5.30
2001.6.29 2001.7.29 2001.8.28 2001.9.27 2001.10.27 2001.11.28 2001.12.28 2002.1.25
2002.2.24 2002.3.28
0
2002.4.25
Gas
二、煤层气排采的规律
潘庄地区10口井平均产量的分析
Xi’an University of Science & Technology
二、煤层气排采的规律
关井停排对煤层气产量影响很大。每关井、停排一段时间后 煤层气产量会大幅降低，恢复排采一个月之内的平均产量统计 表明，关井停排几乎无一例外会降低煤层气单井日产。
柳林地区煤层气开采动态及单井产量主控因素分析
柳林地区煤层气开采动态及单井产量主控因素分析刘云亮;张培河【摘要】Liulin area is one of the hot places of CBM exploration and development in China, and preliminarily realized the commercial CBM development. Based on the CBM well production data of Liulin area, the gas dy-namic of CBM wells was analyzed, and according to the output the gas wells statistics were made, the proportion of the middle production wells is high, accounting for 42.9%, the high gas production wells is 28.6%, and the low and very low gas production wells is 28.5%. Analysis of the CBM wells drainage curve, three types of CBM wells production modes were summed up, they are single peak, peak- stable and low-peak - peak - stable. From the influence of the structure, gas content, permeability, thickness of coal seam, coal seam depth, hydrogeologi-cal conditions and other geological factors on CBM wells production capacity, the influence of various geologi-cal factors on gas wells productivity was analyzed, and the relationship among various factors and the produc-tivity of CBM wells was set up Studies suggested that the high yield of CBM wells in Liulin area is not con-trolled by a single factor, but depends on the advantageously match of a variety of main controlling factors and combined action.%柳林地区是我国煤层气勘探开发的热点地区之一，初步实现了煤层气商业化开发。
煤层气抽采总结2.0版
1 兰氏曲线Langmuir吸附等温线物理意义：V L:煤岩的最大吸附能力(这时P→∞),简称兰氏体积.P L:吸附量V达到V L/2时所对应的压力值,简称兰氏压力.影响吸附等温线的形态参数,反映煤层气解吸的难易,值越低,脱附越容易,开发越有利.•V1:当前地层压力下的煤岩理论含气量. P1:储层压力,即当前煤储层压力.•V2:当前地层压力下的实际含气量. P2:临界解吸压力,甲烷开始解吸的压力点.•V i:排采过程中含气量. P i:排采过程中的储层压力.•V n:煤层残留含气量. P n:煤层气井的枯竭压力.Langmuir吸附等温线生产中的意义：V2/V1—含气饱和度. (V2-V n)/V2—理论最大采收率.(V2-V i)/V2—生产过程中动态采收率.根据临界解吸压力和储层压力可以了解煤层气的早期排采动态.•若煤层欠饱和(V2<V1),气体的解吸和流动受到抑制,煤储层压力P1须降低至临界解吸压力P2时才开始解吸.•当V2≥V1时,为过饱和状态,这时C点位于B点的正上方, 当煤层压力降到接近P1点时就有气体产出.随着枯竭压力P n的降低,最大采收率增加;因此排采过程中要尽可能的降低枯竭压力,以获得更高的采收率.但枯竭压力的确定要受到工艺技术和经济条件等因素的制约.另可通过注气增加储层能量,驱替置换煤层气来提高采收率.2 垂直压裂井排采排采系统1 井下设备：螺杆泵、梁式泵、电潜泵。
2 动力系统设备：发电机、控制柜3地面系统：排液系统：抽油机+井口油管出口+气水分离器+水计量表+排水管+ 排污池。
采气系统：抽油机+井口油、套环空出口+分气缸+气流量计+放喷管线+点火装置排采易导致的问题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.贾敏效应4.速敏效应排采强度的影响：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。
煤层气产出机理及控制
游离气
水溶气
吸附气
气体组分：CH4、CO2、N2
煤层气排采方式：排水→降压→采气 煤层气排采过程：解吸→扩散→渗流
一、煤层气排采的内涵—排采方式
一、煤层气排采的内涵—过程原理
一、煤层气排采的内涵—增产技术
煤层气勘探技术的发展
3、定向水平井、羽状水平井 2、洞穴完井（空气钻井） 1、常规钻井、套管射孔（井组井群）
五、储层参数与产能的敏感参数分析
20
井间距 18
16 14 12 10
8 6 4 2 0
0
日产气量（104m3/d）
250×200m 350×300m 500×400m
1000
2000
3000 时间（d）
4000
5000
6000
不同井间距日气产量预测对比曲线
六、排采分析目标——产能预测
日产气量（m3/d） 累计产气量（104m3）
2005-11-7 2005-11-17 2005-11-27
2005-12-7 2005-12-17 2005-12-27
2006-1-6 2006-1-16 2006-1-26
2006-2-5 2006-2-15 2006-2-25
2006-3-7
产水量m 3 / 日
35.00 30.00 25.00 20.00 15.00 10.00 5.00 0.00
800
1000 1200 1400
时间 /d
PZ-4井累计气产量历史拟合曲线图
五、储层参数与产能的敏感参数分析
日气产量（m3/d）
厚度
30000 25000 20000
煤厚=5.5m 煤厚=6.5m 煤厚=4.5m
地面抽采煤层气课件
目录
contents
煤层气概述地面抽采煤层气技术地面抽采煤层气工艺流程地面抽采煤层气工程实践未来展望与挑战
01
煤层气概述
煤层气，也称为煤层甲烷，是蕴藏在煤层中的一种非常规天然气，主要由甲烷组成。
定义
煤层气具有清洁、高效、可再生的特点，是一种理想的能源和化工原料。
特性
煤层气是在煤化作用过程中形成的，主要通过吸附和游离状态赋存于煤层中。
成功经验
01
在项目实施过程中，加强地质勘探和煤层气资源评估是关键，能够为井位和钻井参数的确定提供科学依据。同时，采用先进的技术和设备也是成功的关键。
不足之处
02
在项目实施过程中，存在一些技术和管理方面的不足之处，如钻井液质量不稳定、钻头磨损严重等。这些问题影响了钻井质量和安全，需要加强技术和管理方面的改进。
01
02
在我国，地面抽采技术已广泛应用于山西、河南、安徽等地的煤矿，为瓦斯治理和煤层气产业发展提供了有力支持。
地面抽采技术适用于煤层厚度较大、渗透性较好、含气量较高的煤层，尤其适用于煤矿开采过程中的瓦斯治理和利用。
03
地面抽采煤层气工艺流程
根据煤层气地质条件和开采要求，设计合理的井筒结构、井深、井径等参数。
按照开采方式，地面抽采技术可分为常规抽采和强化抽采。
常规抽采是通过建立负压条件，使煤层气自然流向井筒并被抽出。
强化抽采则是通过注入气体或液体，提高煤层气的流动性和产量。
优点
地面抽采技术具有投资少、见效快、安全可靠等优点，能够提高煤层气的产量和采收率，降低环境污染。
缺点
地面抽采技术也存在一些缺点，如对煤层压力和渗透性要求较高，需要合理选择井筒位置和参数，同时也需要解决气水分离和排采等问题。
影响煤层气开发利用的因素分析
影响煤层气开发利用的因素分析随着气候的变暖，经济发展的方式，势必随着转变。
低碳经济，为全世界所提倡。
经济的发展使能源的需求越来越大，传统的石油，煤炭使用中产生了大量的CO2，使地球温室效应越来越严重，世界各国都在寻求新的如风能等没有污染的新型能源，随着煤炭开采深度的不断加大，煤层瓦斯的涌出量也在加大，这对煤炭的安全开采是个新的挑战。
传统的瓦斯防治方法就是直接将瓦斯排放到大气中，更加增加了温室效应的严重性，也污染了环境。
本文对煤层气即矿井瓦斯在其开发利用过程中存在的影响因素进行了分析，为煤层气的利用，发展低碳经济，提出了新方向。
煤层气是二十年在世界上崛起的新型能源，俗称“瓦斯”，其主要成分是甲烷，因产地不同含有少量不同浓度的其他气体。
作为一种洁净的能源，各国都在开发利用，由于气候的变暖，它的利用越来越重要，2007年6月，我国正式发布了《中国应对气候变化国家方案》。
发展低碳经济。
甲烷是一种有强烈温室效应的温室气体，按同等重量气体计算，其温室效应是CO2的23倍，是排在CO2之后的第二位主要温室气体。
甲烷在大气中的寿命周期比CO2短，约12年，减少甲烷排放量在近期对减缓大气变暖有重要意义，而且减排成本比CO2低得多。
同时，甲烷又是一种能源。
回收利用甲烷不仅能够减少温室气体的排放，同时还可以提供一种可靠的、经济的清洁能源。
因此，甲烷的减排是目前全球气候变化行动计划中最重要的、最经济的举措之一。
1我国煤层气的开发利用现状我国的煤层气储存非常丰富。
据有关资料，埋深2000m以浅煤层气地质资源量约36万亿立方米，其中1000m以浅、1000～1500m 和1500～2000m的煤层气地质资源量，分别占全国煤层气资源地质总量的38.8%、28.8%和32.4%。
可采资源总量约10万亿立方米。
煤层气在我国是新兴的能源，可开发潜力巨大。
过去，我国煤矿主要是直接排放到大气中。
我国煤炭产量全球第一，2010年预计将达到33亿吨。
延川南区块2号煤层排采效果主控因素分析
延川南区块2号煤层排采效果主控因素分析摘要：鄂尔多斯盆地东缘是鄂尔多斯盆地煤层气的主要富集带，也是我国最有利的煤层气勘探地区之一，煤层气勘探开发程度相对较高。
延川南地区位于鄂尔多斯盆地东南缘，构造上位于晋西挠折带、渭北隆起和伊陕斜坡的交叉部位。
通过对该区块区域构造、成煤环境、煤储层条件研究，对区块2号煤层排采效果主控因素进行了分析，认为沉积环境、煤体结构、煤层解吸压力是区块单井排采效果的主要控制因素。
关键词：延川南煤层气排采主控因素鄂尔多斯盆地一、概况延川南区块位于鄂尔多斯盆地东南缘，河东煤田南段，以黄河为界分为山西省部分和陕西省两部分。
区块东西宽22.38km，南北长33.18km，面积701.4km2，含煤面积672km2。
区块主要含煤层系为石炭系上统太原组（c3t）和二叠系下统山西组（p1s），煤层埋藏深度多在1500m以内，本文研究的目标煤层山西组2号煤层是区块分布最稳定、单层厚度最大的煤层，是煤层气勘探开发的主要目标煤层。
二、煤层气地质特征分析1.区域构造特征区块整体构造简单，整体为一走向为ne-nne，倾向nw的单斜构造。
断层总体以小断层为主，逆断层多，正断层少。
南部断层不发育，向北断层逐渐变多。
构造活动北部地区强于南部地区。
受区域单斜地层的控制，断裂多呈ne、nne向展布，与区域构造方向一致。
区块中部发育的两条北东向逆断层，规模较大，是工区内最重要的断层，区块东南部也发育一条北东向的正断层。
根据构造特征，延川南区块可进一步划分出3个次级构造单元，分别为谭坪构造带、万宝山构造带、中部断层破碎带。
谭坪构造带煤层埋深600~1000m，万宝山构造带煤层埋深1000~1500m，是煤层气开发的主体构造单元。
2.含煤岩系沉积环境与煤层分布特征以往对鄂尔多斯盆地沉积体系的分析研究普遍认为[1,2]，进入二叠系下统山西组沉积后，鄂尔多斯盆地东缘受北部古陆抬升的影响,海水逐渐向东南退缩,发育了以三角洲平原分流河道、支间沼泽及支间平原亚相为主的沉积体系。
浅析煤层气的成藏机理与开采方法
关键词 ： 煤层气 ； 成藏机理 ； 开 采 方 法
煤层气 俗称“ 瓦斯” ， 是指储存在 煤层 中以 甲烷为主要 成分 、 以 压力支撑剂 。 在美 国怀俄明州的保德河 （ Ｐ ｏ ｗ ｄ ｅ ｒ Ｒ ｉ ｖ ｅ ｒ ） 盆地 ， 煤层渗 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 透率较 高 ， 采用裸眼完井 ， 用小 于 ５ ｂ ｂ ］ ／ ｍｉ ｎ的流量冲刷井眼洗出细 中的烃类气体 ， 是煤 的伴生矿产资 源 ， 属于非常规天然气 的一种 ， 煤 煤 ， 打开割理 ， 并有效地将井眼与煤层连通 。 加 拿大 阿尔伯达省的马 层气燃 烧热值高 ， 燃烧后几乎不 产生污染物 ， 因而煤层 气作为一 种 蹄 铁峡谷 （ Ｈ ｏ ｒ ｓ ｅ ｓ ｈ ｏ ｅ Ｃ ａ ｎ ｙ ｏ ｎ ） 的煤在生产 时并没有水 ， 仅 通过 氮气 新 兴 能 源 被 广 泛 的应 用 于 民用 、 工业 、 发电 、 化 工原料等重要 领域 。 进 行压裂处理 ， 以防止液体通过 粘土膨胀 、 细粒运移 或者其它 方式 随着煤层气 的需求越来越大 ，它也成为 了近年来备受瞩 目的洁净 、 损 坏煤层 。总之 ， 具有单级或 多级 压裂 的下套 管和已射孔 井眼是煤 优质能源 。 层井完井 的最常见形式。 １煤层气 的成藏机理 大多数煤 层气 藏都处于一种水饱和状态 ， 最初生产时 主要 为水 煤是沉 积岩的一种 ， 重量 的一半 以上为有机物 ， 煤 的原始有 机 和少量气体 。 由于这些水是从天然裂缝 系统生产的 ， 储层压力下降 ， 物质 主要 是碳水化合物 、 木 质素 ， 这种有 机物在埋藏期 间通过细 菌 气体从基质 中解吸 ， 气体 产量 随着 水产量 的减 少而增 加。在关键储 和地球化学作用而生成甲烷 。 煤层 气在储存方式上通过多种不同的 层参数 （ 比如渗透率 ） 控制下和来 自邻近钻井 的干扰作用下 ， 当气体 方式存 在 ，常见 的有微孔 隙中的游离气 和有 机质 内部 表层 的吸附 生 产速度下降时 ， 在某一 阶段 ， 气体产量最 终达到一个 峰值或者稳 气， 宏 观上 的煤层气都被 当做是 以吸附状态存在 的。煤层 气储层 中 定状态 。 相反 ， 干燥的煤层气储层则像传统的气储层一样 ， 当气体通 可见一 组被称为 “ 割理 ” 的正交断层 ， 其方 向与煤层 保持近垂 直 ， 并 过解 吸作用而补充天然裂缝系统时 ， 初始产量达 到峰值然后缓 慢下 为流体的运动提供了主要场所 。 降。 在煤层气储层中 ， 控制天然气地质储量 的关键参数包 括煤层厚 另外煤层气 的开采 方式 除了地面钻井开采 ， 还可 以利用井 下瓦 度、 煤 的组成成分 、 气体 含量 以及气体组成成分 。 煤的组成成分指煤 斯抽放系统抽出 ， 这两种方式都具有可应用性 。 地 面钻井开采方式 ， 中有机成分的数量和类型 ，它对可吸附气的数量将产生极大影响 。 国外已经使用并趋 于成熟 ， 我 国有 些煤层透气性较 差 ， 地面开采有 煤层 中气体含量变化较大 ， 而且受煤 的成分 、 热成熟度 、 埋藏 和上升 定 困难 ， 此种 方式 由于抽放 瓦斯绝大部分仍然排 人大气 ， 不仅耗 历史 、 运移热量增加或生物气增加等众多 因素 的影响 。气体组成成 去 了大量的费用 ， 也是对资源 的一种 浪费 ， 而且 还对环境 产生 了破 分一般 ９ ０ ％以上 为甲烷 ， 少部分为液态烃 、 二氧化碳 和氮气 。 坏 。 目前井下抽放的开采 方式 已经基本被地表排采技术所取代 。 煤层中储存气体的产能主要 受两个因素的制约 ， 就是渗透率 和 结束 语 气体饱和状态。生产区域的渗透率一 般为几毫达西至几十毫达西 ， 本文从 国内外煤层气研究 与发展 为人手点 ， 对煤 层气 的成藏机 但也有相关报告称有的渗透 率超 过 １ 达西。气体从 煤中解吸出来 ， 理与开采方式进行了简明的分析 ： 绝对渗透率随时间增加 而增涨 ， 因而导致基质收缩 ， 割理 变宽 ， 气体 煤层气 的成藏影响 因素很多 ， 煤层气储层 中控 制天然气地质储 饱 和的煤将 立 即生成气体 ， 而气体 未饱和的煤不会 生成气体 ， 直 到 量 的关 键参数包括煤层厚 度 、 煤 的组成成分 、 气体含量 以及气体组 储层 中的压力降至煤的饱和压力之下 。 成成分 。 煤层气储 层在不断地聚集气体 ， 然而这些储层 中储存气体 的状 煤层气 开采方 面 ， 目前基本采用 地表排采 的方 式 ， 从 以前 的垂 态并不是 均一的 ， 而是 以不 同的密度 存在于那些 区域 ， 依 照这种情 直井发 展到 目前 的水平钻 井 ， 增 加了开采 的进度 ， 水平压 裂技术 的 况， 判断其 区域 上和垂 向上 的变化成 为重 要研究课题 ， 目前可通过 应用更是为煤层 气的开采提供 了先进的手段。 对岩心 、 测井 、 地震以及 试井数据 的研究来确定其储层特性 。 参考文献 ２煤层气的开发方式 ［ １ 】 李景 明， 李剑， 谢 增业等． 中国天然 气资源研 究［ Ｊ 】 ． 石油勘探 与 开发， 煤层气的开采方式 国外主要 运用的地 面钻 井开采 ， 以往工作资 ２ ０ ０ ５ ． ２ （ ３ ２ ） ： １ ５ — １ ８ ． 料 中显示 ， 起初在煤层气藏 中进行 的大多数钻井方式都是采用 的垂 ［ ２ 】 孙茂远． 中国煤层 气勘探 开发技 术现状 、 问题及 其建议 ［ Ｊ 】 ． 中国能 直井。 在钻浅井（ １ ５ ０ — １ ０ ０ ０ ｍ深 ） 时， 通常会采用欠平衡旋冲法 ， 钻井 源． ２ ０ ０ ２ （ １ １ ） ： ２ ７ － ３ ０ ． 速度较快 （ 高达 １ ５ ｍ ／ ａ ） ， 而且可以将对地层 的破 坏降至最小 。在钻 『 ３ ］ Ｖｏ ｎ Ｓ ｅ ｈ ｏ ｅ ｎ ｆ ｅ ｌ ｄ ｔ ， Ｈ． ， Ｚ ｕ ｐ ａ ｎ ｉ ｋ ， Ｊ ． ， Ｗｉ ｇ ｈ ｔ ， Ｄ… Ｒ ａ ｎ ｄ Ｓ ｔ ｅ ｖ ｅ ｎ ｓ ， Ｓ ． Ｈ． ２ ０ ０ ４ ． Ｕ ｎ － ｏ ｎ ｖ ｅ ｎ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｌ Ｄｒ ｉ ｌ ｌ ｉ ｎ ｇ Ｍｅ ｔ ｈ ｏ ｄ ｓ — 深井 时 （ １ ０ ０ ０ — ２ ５ ０ ０ ＋ ｍ） ， 则 采用轻 质泥浆 随钻 常规 旋转 钻井法 （ 平 ｃ ｏ ｒ Ｕ ｎ ｃ ｏ ｎ ｖ ｅ ｎ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｌ Ｒｅ ｓ ｅ ｒ ｖ ｏ ｉ ｒ ｓ ｉ ｎ ｔ ｈ ｅ ＵＳ ａ ｎ ｄ Ｏｖ ｅ ｒ ｓ ｅ ａ ｓ ． Ｐ ａ ｐ ｅ ｒ ０ ４ ４１ ｐ ｒ ｅ ｓ ｅ ｎ ｔ ｅ － 衡或欠平衡 ） ， 在该深度储层压 力较高 ， 水 流充足 ， 并考虑 到了井 眼 ｆ ｄ ａ ｔ ｔ ｈ ｅ Ｉ ｎ ｔ ｅ ｒ ｎ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｌ Ｃ ｏ ａ ｌ ｂ ｅ ｄ Ｍｅ ｔ ｈ ａ ｎ ｅ Ｓ ｙ ｍｐ ｏ ｓ ｉ ｕ ｍ， Ｕ ｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ｏ ｆ Ａｌ ａ ｂ ａ ｍａ ， 稳定问题 。 ｅ ａ ｌ ｏ ｏ ｓ ａ ， Ａｌ ａ ｂａ ｍａ ， ３— ７Ｍ ａ ｙ ． 随着近来井下技术 的发 展以及相关成 本的降低 ， 水平钻井 已经 Ｔｕｓ 成 了一种 不错的选择 。单 井眼水平钻井在煤 层储层 的首 次大型应 【 ４ ］ Ｋ ａ ｗ ａ ｔ ａ ， Ｙ． ａ ｎ ｄ Ｆ ｕ ｊ ｉ ｔ ａ ， Ｋ． ２ ０ ０ １ ． Ｓ ｏ ｍ ｅ Ｐ ｒ ｅ ｄ ｉ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ｓ ｏ ｆ Ｐ ｏ ｓ ｓ ｉ ｂ ｌ ｅ Ｕ ｎ － ｏ ｎ ｖ ｅ ｎ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｌ Ｈｙ ｄ ｒ ｏ ｃ ａ ｒ ｂ ｏ ｎ ｓ ２ １ ０ ０ ． Ｐａ ｐ ｅ ｒ Ｓ Ｐ Ｅ６ ８ ７ ５ ５ ｐ ｒ ｅ ｓ ｅ ｎ ｔ ｅ ｄ ａ ｔ ｔ ｈ ｅ Ｓ Ｐ ＥＡｓ ｉ ａ — 用， 于２ ０世纪 ９ ０年代 中期在美国俄克拉荷 马州阿科马（ Ａ ｒ ｋ ｏ ｍ ａ ） 盆 ｃ ａ ｃ ｉ ｉ ｆ ｃ Ｏｉ ｌ ａ ｎ ｄ Ｇａ ｓ Ｃ ｏ ｎ ｆ ｅ ｒ ｅ ｎ ｃ ｅ ， Ｊ ａ ｋ ａ ｒ ｔ ａ ， １ ７－ １ ９ Ａｐ ｒ ｉ ｌ ． ＤＯＩ ： １ ０ ． ２ １ １ ８ ／ ６ ８ ７ ５ ５一 地进行 。之后 ， 多分支技术在美 国西弗吉尼亚州 的阿帕拉契盆地 中 Ｐ 部得 到发展 ， 包 括最初 的一个垂 直井 和后来的水平井 ， 且 水平井在 Ｍ Ｓ． 有利的煤层与垂直井相交 （ Ｖ ｏ ｎ Ｓ ｅ ｈ ｏ ｅ ｎ ｆ ｅ ｌ ｄ ｔ 等， ２ ０ ０ ４年 ） 。 ［ ５ ］ Ｗｅ ｉ ｄ ａ ， Ｓ ． Ｄ ． ， Ｌ ａ ｍ ｂ ｅ ｒ ｔ ， Ｓ ． Ｗ． ， ａ ｎ ｄ Ｂ ｏ ｙ ｅ ｒ ， Ｃ ． Ｍ． Ｉ Ｉ ． ２ ０ ０ ５ ． Ｃ ｈ ａ ｌ ｌ ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｇ ｔ ｈ ｅ Ｔ ｒ ａ － ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｌ Ｃ ｏ ａ ｌ ｂ ｅ ｄ Ｍｅ ｔ ｈ ａ ｎ ｅ �
煤层气抽采设备及工作原理
煤层气抽采设备及工作原理
煤层气抽采设备是用于从煤层中抽取天然气的装置。
它主要包括钻井设备、气体抽采设备和处理设备。
钻井设备用于在地下钻井，通过钻井井筒将钻柱和冲洗液送入地下。
钻井过程中，采用先进的钻井技术和装备，以完成钻孔的目标。
气体抽采设备主要由抽气泵和管道系统组成。
抽气泵通过管道抽取地下煤层中的天然气，并将其送往地表。
抽气泵一般采用柱塞、螺杆或齿轮等类型，以适应不同的抽采情况。
管道系统则用于将抽采的天然气从井口输送到处理设备。
处理设备用于对从煤层中抽取的天然气进行处理和净化。
处理设备主要包括脱硫、脱硝、除尘、脱水等步骤，以去除其中的杂质和有害物质，使天然气达到可用于供暖、发电等用途的标准。
工作原理：煤层气抽采设备利用钻井技术在地下钻井，通过抽气泵将煤层中的天然气抽出，再经过处理设备对天然气进行处理和净化，最终得到可用于供暖、发电等用途的天然气产品。
整个过程需要使用先进的设备和技术，以确保高效、安全地进行煤层气的抽采和处理。
控制煤层气含量及可采性的主要地质因素
煤层含气量随煤变质程度增高而变好的原因主 要是 :首先 ,随煤变质程度增加 ,煤的累计生气量增 大 ,气源更加充足 ;其次 ,煤变质程度影响煤吸附气 的能力 ,在其它条件相同时 ,煤层吸附能力随煤变质 程度增高而增加 (图 1) 。 21 煤层埋藏深度 在有限深度范围内 ,当其它地质条件相同或相 近时 ,煤层含气量随埋深而增加 。许多地区煤层含 气量变化都遵循这一规律 ,如焦作 、淮南 、河东及太 行山东麓等含煤区 。但是 ,在许多情况下 ,煤层含气 量与埋深之间并非呈简单的线性正相关关系 ,变化 梯度随埋深而变化 。随埋深的增加 ,煤层含气量梯 度由小到大再到小 ,最后则趋近于零 。如韩城矿区
3 张胜利 ,1963 年生 ,高级工程师 、博士 ;主要从事煤层气地质研究和勘探 ,所取得的科技成果曾获地质矿产部二等奖 ;已 发表了多篇学术论文 ,并担任了《煤层气译文集》一书的副主编 。地址 : (450006) 河南省郑州市伏牛路南段 。电话 : (0371) 8981590 转 305 。
层顶 、底板岩性对含气量的影响往往被忽视 。然而 , 研究表明煤层顶 、底板岩性的确对煤层含气量有着 重要影响 ,特别是在平缓的简单构造背景和低变质 煤层情况下表现得更为明显 ( Высоцкий等 ,1991) 。
到 6125 m3/ t·100m 。鸡西矿区荣华井田在深度不超 过 800 m 的范围内 ,煤层含气量随埋深增加而增加 , 但在深度超过 900 m 后 ,含气量则不再增加 ,趋于稳 定 (图2) ,这种现象在英国部分煤田中也存在
煤层气在地下的分布是不均衡的 。不同地区 , 南部 瘦贫煤 1. 6～2. 0 最低 8. 50 ,最高 26. 14 ,平均 16. 9 674～1 021 甚至同一地区不同煤层间的含气量往往差异较大 。
煤层气抽采原理及受控因素分析
煤层气抽采原理及受控因素分析摘要：煤层气即瓦斯，是赋存在煤层中以CH4-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，是近年在国际上崛起的洁净、优质能源和化工原料。
煤层气作为气体能源家族三大成员之一，是主要存在于煤矿的伴生气体，也是造成煤矿井下事故的主要原因之一。
目前煤矿瓦斯抽采主要通过地面钻井、矿井钻孔及废矿井排采等，使用不同的排采方式会使煤矿瓦斯浓度大大降低。
在传统煤矿开采作业中，往往将煤层气直接排放于大气中，这虽然能够在一定程度上降低煤矿瓦斯浓度，但是却对环境造成了很大破坏，同时浪费了大量能源，因此，加强对煤层气排采技术水平的提升具有一定的必要性。
鉴于此，本文是对煤层气抽采原理及受控因素进行分析，仅供参考。
关键词：煤层气；排采技术；设备优选引言一、煤层气抽采技术的相关原理1、煤层气的生成保存原理煤层气主要是在煤矿形成过程中随之产生的，其主要由CH4构成，煤矿不仅是煤层气的产生地，也是其储存地，由于在煤矿中往往具有足够的空间用于保存煤层气，并可以保证气体正常流通，但是由于煤层气性质的特殊性，使得该气体的储存工作存在一定难度。
因此，CH4在煤储层中主要以游离态、溶解态、吸附态三种形式存在。
其中，吸附态所占比重最大，其次为游离态，溶解态仅占极少部分。
因为煤是双重空隙结构，因此游离态与溶解态的CH4气体主要存储于煤的裂隙中，而吸附态的CH4气体则主要储存于煤基质的细微空隙中。
在煤层中，由于煤储层中水、气共存，有一些CH4气体会由于压力溶解于水中，从而形成溶解态CH4气体，不同于溶解态CH4气体，游离状态的CH4气体可以自由游走，因此比较于溶解态CH4气体，游离态CH4气体更具活跃性。
而吸附态CH4气体相较于溶解态、游离态CH4气体更具复杂性，吸附态CH4气体是对煤表面的固体分子和煤炭层气体分子进行吸附，因为前一项吸附力大于后一项，因此使煤炭表面形成了一个吸附场，以此来吸附更多气体分子，逐渐形成由吸附质组成的吸附层进行物理吸附，从而以达到热力学平衡。
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煤层气抽采原理及受控因素分析
发表时间：2018-06-19T16:40:15.813Z 来源：《基层建设》2018年第10期作者：杨传圣[导读] 摘要：煤层气即瓦斯，是赋存在煤层中以CH4-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，是近年在国际上崛起的洁净、优质能源和化工原料。
新疆维吾尔自治区煤田地质局156煤田地质队 830009 摘要：煤层气即瓦斯，是赋存在煤层中以CH4-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，是近年在国际上崛起的洁净、优质能源和化工原料。
煤层气作为气体能源家族三大成员之一，是主要存在于煤矿的伴生气体，也是造成煤矿井下事故的主要原因之一。
目前煤矿瓦斯抽采主要通过地面钻井、矿井钻孔及废矿
井排采等，使用不同的排采方式会使煤矿瓦斯浓度大大降低。
在传统煤矿开采作业中，往往将煤层气直接排放于大气中，这虽然能够在一定程度上降低煤矿瓦斯浓度，但是却对环境造成了很大破坏，同时浪费了大量能源，因此，加强对煤层气排采技术水平的提升具有一定的必要性。
鉴于此，本文是对煤层气抽采原理及受控因素进行分析，仅供参考。
关键词：煤层气；排采技术；设备优选引言
一、煤层气抽采技术的相关原理
1、煤层气的生成保存原理
煤层气主要是在煤矿形成过程中随之产生的，其主要由CH4构成，煤矿不仅是煤层气的产生地，也是其储存地，由于在煤矿中往往具有足够的空间用于保存煤层气，并可以保证气体正常流通，但是由于煤层气性质的特殊性，使得该气体的储存工作存在一定难度。
因此，CH4在煤储层中主要以游离态、溶解态、吸附态三种形式存在。
其中，吸附态所占比重最大，其次为游离态，溶解态仅占极少部分。
因为煤是双重空隙结构，因此游离态与溶解态的CH4气体主要存储于煤的裂隙中，而吸附态的CH4气体则主要储存于煤基质的细微空隙中。
在煤层中，由于煤储层中水、气共存，有一些CH4气体会由于压力溶解于水中，从而形成溶解态CH4气体，不同于溶解态CH4气体，游离状态的CH4气体可以自由游走，因此比较于溶解态CH4气体，游离态CH4气体更具活跃性。
而吸附态CH4气体相较于溶解态、游离态CH4气体更具复杂性，吸附态CH4气体是对煤表面的固体分子和煤炭层气体分子进行吸附，因为前一项吸附力大于后一项，因此使煤炭表面形成了一个吸附场，以此来吸附更多气体分子，逐渐形成由吸附质组成的吸附层进行物理吸附，从而以达到热力学平衡。
2、煤层气的运输原理
煤层气的运输原理主要以分离、分流和渗透为主。
随着液面高度不断下降，压力不断下降，从而有更多的CH4气体从煤炭分离出来，从而成为自由状态气体，并通过煤炭中细小的空隙向外释放，从而排出地面。
分离是随着液面高度不断下降，其压力不断降低，致使吸附在煤储层的气体出现溶解或变成自由状态的过程，当进行生产时，随着压力不断降低，原有平衡被打破，致使原本处于吸附状态的气体停止吸附，分离出来，进入煤炭的一些空隙和裂隙中，成为自由气体，从而形成一种新的平衡，如图1所示。
实际上，并不是随着压力的不断降低，处于煤气层的气体就能不断分离出来，煤层气的分离还受到煤储层含气饱和度因素的影响。
当气压开始下降时，若煤储层的含气量过低，致使其无法达到饱和状态，即使压力不断下降，也不会从煤炭中分离出来，只有当压力达到临界点，无法再下降时，CH4才能摆脱煤储层的吸附而分离出来。
总而言之，只有当煤储层的含气量高时，压力下降，CH4气体才能更容易从煤储层中分离、解吸出来。
图1煤层气的产出及运输过程
二、煤层气抽采的受控因素
1、地质因素
地质条件对于煤层气的抽采来说起着非常重要的作用，如当煤层位于地势较低的位置时，矿井水对产气往往影响较大，而当煤层周围存在断层的情况下，煤层气的储存难度将会大大提升，由于断层的影响，会使本来完整的地层结构与地下水连通，从而使煤层气的水分含量大大提升，另外煤矿的孔隙度、渗透率等条件也会产生变化，同时，煤层气的存在形态与浓度也会随之发生改变。
除此之外，由于断层的存在，会使得煤层气发生运移，从而导致煤层气产量相对降低，这在一定程度上增加了煤层气抽采工作的难度。
2、煤储层的渗透性
当煤层渗透能力提升时，压力会随之增大，形成压降漏斗，这会在一定程度上使气体的流动范围大大提升，并且，由于渗透能力提升，使气体更容易向外界扩散，因此，煤层气抽采效率也会得到很大程度的提升。
在中国大部分煤层中都普遍存在渗透力低等情况，阳泉矿区也不例外，依据研究区15#煤储层的大裂隙发育特征，对比已知的寿阳太原组煤储层渗透率值，在埋深1000m左右的深度范围内，15#煤的渗透率约为5×10-4μm2。
本区15#煤基岩块的孔（微裂）隙度大体上为5%左右，而和顺前南峪、昔阳红土沟和白羊岭却比较高，大多在5%以上。
15#煤储层中的大裂隙发育很好，内生裂隙孔隙度较高，裂隙之间的连接也较为充分，其有利于煤层气的流动产出。
3、排采的不连续性
煤层的不连续排采会使煤层气的液面无法较好地保持平衡，因此，地层压力就不能够稳定下降，这会导致产生关井、卡泵等现象，降低煤层气排采效率。
不连续排采对煤层气抽采工作的具体影响主要体现在以下三方面：a）地层压力的变化，由于解析出来的煤层气被重新吸附，极其容易造成气锁现象，而压力的变化会使裂缝关闭，降低渗透率，从而使排采工作难度大大提升；b）不连续排采会使液面高度产生波动，从而影响煤层气的连续解析；c）在修井过程中，由于工程颗粒物的污染，会使敏感的煤层受到一定破坏，甚至会堵塞煤层气产气通道，从而使煤层气的排采效率大大降低。
此外，回压的产生会使压力的波动范围大大降低，无法形成降压漏斗，煤层气不能够得到有效渗透，导致煤层气无法连续产出。
结束语
伴随着中国煤矿开采规模水平提升，煤产业的市场竞争环境也日益严峻，要想有效提升阳泉矿区的煤层气抽采率，就需要对排采技术的影响因素及相关原理进行分析，从而实现技术的改进与完善。
另外，遵守机械设备的使用原则对于排采工作的高效进行也起着非常重要的作用，相关工作人员应该充分考虑影响排采效率的主要因素，并从各方面入手，提升排采效率，为国家经济发展提供充足的能源支持。
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