煤层气开采发展趋势及其增产技术

煤层气开采发展趋势及其增产技术

李全,白帅

新疆维吾尔自治区煤田地质局一六一煤田地质勘探队  新疆乌鲁木齐市 830000

摘要 ：通过实际情况的综合分析，本文对现有煤层气开采技术进行了简要分析，并对其未来发展趋势进行了展望，旨在为我国煤层气开发工作的发展提供有益参考。

关键词：煤层气；开采；发展趋势；增产技术

引言

能源紧缺问题日益严重，煤层气作为一种丰富的天然气资源，受到全球各国的重视。未来，我国将继续加大对煤层气的开采力度，提高开采效率和总量，尤其是对低、中煤阶煤层气的开发。先进的煤层气开采技术将在未来的发展中发挥重要作用。

1常用的煤层气开采技术浅析

1.1煤层气勘探技术

在进行煤层气开采之前，必须进行有效的煤层气勘探，以充分了解煤层气藏的情况。煤层气勘探的主要目标是确定煤层气的储量、分布、含气量和可采性等参数，为后续的开采工作提供技术依据。煤层气勘探可以采用多种方法和技术。常用的勘探方法包括地质勘探、地球物理勘探和工程勘探等。地质勘探主要通过地质地貌、地层与构造分析等方法，了解煤层的地质特征和分布情况。地球物理勘探则利用地震、电磁、重力和磁力等物理勘探方法，探测煤层气的存在及分布情况。工程勘探则通过钻探、取芯和煤样分析等技术手段，具体了解煤层的物性参数和煤层气的性质。地下构造是影响煤层气储集和富集程度的关键因素之一。研究发现，水压圈闭和气压圈闭是常见的煤层气藏类型。水压圈闭气藏多分布在向斜底部或单斜底部，其富集机制与裂缝发育有关；而气压圈闭气藏则将煤层气储存在煤层的微孔隙中。火山岩活动可能对煤层产生影响，强烈的活动会破坏煤层而较小幅度的活动则有利于煤质升高和有机质向气态的转化。

1.2钻井工程技术

常用的钻井工程技术有两种：欠平衡钻井法和定向钻井法。欠平衡钻井法是一种钻井技术，其中钻井流体的压力维持在低于地层压力的水平，以形成负压环境，从而提高开采效率、增加产量，减轻对储层的损害。这种技术适用于欠压煤层气田，可以有效地控制油气井的产量和压力，提高采收率。定向钻井法是一种钻井技术，通过使用特殊的钻头和导向工具，以一定的角度或弯曲控制钻孔的方向和轨迹。这使得钻井可以在目标区域准确地进行，并可以避开地下障碍物和提高钻进效率。在煤层气开发中，定向钻井法可以改善排水能力，增加开采面积，提高煤层气的采集效果。

1.3煤层气净化及增产技术

煤层气净化及增产技术主要有两种：超短半径水平井技术和降压开采技术。超短半径水平井技术通过控制钻井参数和使用弯曲钻杆等工具，实现在垂直井中开展水平井钻探，进一步增大井壁穿越的煤层面积，提高煤层气的开采效率和产量。超短半径水平井技术可有效减少煤层气开采的井数和对地表的干扰，具有节约成本、提高煤层气产量的优势。降压开采技术是通过降低煤层气层内部的压力来促使煤层气向井筒流动，进而提高采收率。该技术将煤层气层稳态失衡，通过设备控制和操作手段，降低井筒内压力，使煤层气从煤层中释放出来，实现开采目的。

1.4压裂技术

在煤层气开采过程中，压裂技术扮演着至关重要的角色。它的主要目的是通过对产层进行改造，以提高产量。目前，常用的压裂技术包括加砂或不加砂水力压裂技术、交联凝胶压裂技术以及氮气泡沫压裂技术等。每种技术都有其独特的特点和适用范围。加砂或不加砂水力压裂技术是最常见的技术之一。通过将高压液体注入井筒，产生压力使岩石裂缝扩张，并在裂缝中注入砂粒，以固定裂缝并增加通道面积，从而改善煤层气的渗透性和产量。交联凝胶压裂技术则在水力压裂的基础上进一步发展。通过添加交联剂和其他添加剂，使水基液体形成高强度的凝胶，改善了液体在裂缝中的携砂能力和渗透能力，从而提高煤层气的采收率。氮气泡沫压裂技术则是一种相对较新的技术。在压裂液中注入氮气和表面活性剂，形成气泡液体混合物，在施工过程中形成泡沫状结构，具有低密度、高渗透能力和增加煤层气渗透性的特点。此外，通过多次压裂、注水和注氮等复合技术，也可以显著提高煤层气的采收率。这些技术的应用可以根据具体情况选择，并综合考虑地质条件、煤层特性以及经济可行性等因素，以实现最佳的开采效果和经济效益。

1.5排采技术

排采，即排水采气，是实现煤层气生产的关键环节。目前，在煤层气开采过程中，常用的排采技术主要包括气举和管式泵磕头机两种方式。相比于气举技术，管式泵磕头机方式具有许多优势。首先，它可以实现更精确的数据记录，提供更详尽的情报支持。通过自动化仪表，实时监测并记录各项参数，可以更加准确地评估煤层气资源的产出情况，为生产决策提供科学依据。其次，管式泵磕头机方式还具备更高的生产效率和稳定性。采用电机或小型燃气动力装置作为动力源，能够提供更稳定的动力输出，保证了排采设备的正常运行，提高了生产的连续性和可靠性。在管式泵磕头机方式中，自动化仪表的作用至关重要。它能够监测水温，及时反馈温度变化，避免因温度过高对设备造成损害。同时，它还可以记录排水量和气体埋深等数据，帮助工作人员了解煤层中水的排放情况和煤层气的埋藏深度，进一步指导生产调控。此外，自动化仪表还可以记录产气量等关键数据，为排采效果评估和气田管理提供依据。管式泵磕头机方式在煤层气开采中具备较高的技术水平和自动化程度。通过准确的数据记录和稳定的动力输出，它为煤层气生产提供了可靠的技术手段和重要支持。在未来的煤层气开采中，我们可以进一步完善和优化这种方式，不断提高排采效率和能源利用效益。

2 提高煤层气开采量措施分析

2.1净化增产技术

净化增产技术包括超短半径水平井和降压开采技术，可显著提高煤层气开采量和产量，其中超短半径水平井可实现在垂直井内进行水平井开采，降压开采技术成本较低且易操作，是常用的煤层气净化增产技术。

2.2 气井改造技术

导致煤层气井产量不高的原因主要包括完井作业不当、射孔堵塞和压裂阶段砂支撑剂缺失等问题。为提高产量，可以通过改造气井和实施二次完井措施来增加煤层储气量。

2.3 压裂技术

压裂技术是通过不同方式对煤层气产层进行改造，以提高开采量。目前我国煤层气增产常采用压裂技术，包括水力压裂技术（加砂和不加砂）、交联凝胶压裂技术和氮泡沫压裂技术。选择最佳的压裂方式需要结合具体情况。

3 煤层气开采技术发展趋势

我国煤层气开采行业面临产业建设规划、外商投资和管理等重要问题。为了加快发展速度，需要制定科学完善的投资融资体系，并依靠技术创新和高素质人才。未来煤层气勘探开采将面临规模扩大、煤层埋藏深度增加和水平井数量增多的趋势。

结束语

通过对煤层气增产技术和发展趋势的分析，可以得出结论：为了满足能源需求和环保要求，煤层气的开采技术正不断创新和发展。在未来将继续优化煤层气开采技术，加快技术创新步伐，提高开采产量和效率。同时，也应注重煤层气的净化和综合利用，以实现煤层气资源的可持续开发和利用。通过不断努力，将为能源可持续发展和环境保护做出更大贡献。

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第一作者：李全（1983-），高级工程师，长期从事煤系天然气勘探开发研究工作。地址：（830000）新疆乌鲁木齐市沙区西山东街63号新疆煤田地质局一六一队。

项目名称：新疆“天山英才”培养计划