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 ）O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；另一种是从地而先打直井再造斜，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,
图门煤层甲烷井类型图图门-2排泄孔钻井工艺图热值降低。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。
、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"1500mo
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。试验井（组）是通过井（组）降压试采，评价工业性开采价值。开发过程中以采气为目的的井称生产井。监测井主要用于生产过程中压力监测。
二、钻井工艺
煤层气井类型和钻井工艺的选择取决于煤储层的埋深、厚度、力学强度、压力及地层组合类型、井壁稳定性等地质条件。
1、钻机类型
浅煤层钻井一般采用旋转或冲击钻钻井，用空气、水雾、泡沫液做循环介质，也可以使用轻便自行式液压钻机、顶部驱动钻机和小型车载钻机或普通钻机，宜采用非泥浆体系循环介质。浅煤层区地层压力低，不必采用泥浆控制压力，采用空气钻井，钻速高，基木费用低，在欠平衡和极欠平衡方式下钻进，对地层伤害小，采用空气钻进和泥浆钻进相结合的方法，即先利用空气钻井液直至泥浆贮备池装满采出水，再改用采出的水做钻井液到贮备池排空，如此交替直到完钻。
深煤层区一般采用常规旋转钻机。由于地层压力高，不能采用空气钻井技术。如美国西部含煤盆地的某些层段压力超高，具井喷危险，所以在大多数情况下，采用泥浆系列，利用泥浆密度控制可能发生的水涌和气涌。还可在预测煤层深度范围内，放慢钻速，发现钻井异常立即停钻，上提钻具，用小排量循环；进行煤层取心时，采用低钻、低转速和低泵压。钻厚煤层时，采取每钻进0.3~0.6ni上提一次钻具，进行多次循环等措施，及时防止和解决钻井过程中常遇到的煤层坍塌、严重扩径、卡钻和岀水。
2、欠平衡钻井技术在钻井过程中，利用自然条件和人工方法在可控条件下使钻井流体的压力低于要钻地层的压力，在井筒内形成负压。这一钻井过程和工艺叫做欠平衡钻井。欠平衡钻井是继水平井之后又一钻井新技术革命，欠平衡钻井在提高勘探开发水平，降低钻井成木，保护储层等多方而都有其自身的优势，其主要特点如下：
1）减少地层伤害欠平衡钻井过程中，驱使钻井液中的固相和液相进入产层的正压差消除了，因此，减少了固相和液相侵入产层近井地带造成的地层伤害，从而提高了裸眼测井解释的准确性。欠平衡钻井可以采用气基流体（必要时还可以对气体进行脱水、干燥），使工作液极少失水或不失水而无伤害或低伤害地打开储层。
2）提高钻速欠平衡钻井井筒液柱压力的降低，使得井底正在被钻的岩石更容易破碎，也有助于减少“压持作用”，使钻头继续切削新岩石而不是碾压已破碎的岩屑，从而提高了机械钻速。
3）延长钻头寿命欠平衡钻井时，消除了过平衡钻井时的井底压力效应，降低了井底岩石的强度，并有利于井底清洗，理所当然地提高了钻井效率，在钻头达到临界磨损之前，钻井进尺更多。
4）避免井漏
井漏可能大大增加钻井工程的成本，若钻井液漏进储层裂缝就增加了额外的钻井液成木，同时堵漏费工、费钱，且漏失的钻井液会造成严重的地层伤害。欠平衡钻井可以减小或避免井漏问题，对于复杂地质条件下的储层，漏、喷、塌、卡均可能同时发生，欠平衡钻井技术是对付这类储层的有效技术。
5）减少压差卡钻常规钻井中，在过平衡压差的驱动下，在井壁上，滤液进入高渗地层，而固相颗粒则形成了滤饼。若钻柱嵌入泥饼，井筒与泥饼内液体的压差作用，使钻柱要运动的轴向力可能超过其抗拉强度，造成压差卡钻。而欠平衡钻井时，井壁上没有泥饼和压差力“粘住”钻柱。
6）改善地层评价
欠平衡钻井可以改善对产层的评价，甚至可以发现产层而常规钻井时可能被错过。欠平衡钻井时，地层流体从 裸眼井段的地层进入 井筒，只要所钻地层具有一定的驱动力和渗透性，钻井液中的气含量会增大并随钻井液到达地面。在钻井时，用适当的测井工具和钻井记 录，就能指示产层的潜在能力。
煤层气钻井的另一个重要特点是要求在每口井的最低开采层段以下打一个大的“井底口袋” ，“井底口袋”直
径约为20cm,深度一般在30^60m 之间，用于安置人工举升设备，加速排水，降低井底压力至煤层吸附气解析产岀的临界点。此处便于聚 集回流到井筒中的煤粉等碎屑物质。
殊的工艺，即在注水泥时，当水泥达到生产层时，封隔器将水泥挤入井内，然后，在非生产层处又将水泥挤到套管以外。这种方法使水泥 避免水泥渗人煤层。套管尺寸须适应生产井气.水产量的需要，根据预测气、
水产出量，选用抽水设备，再决定套管尺寸。
3 混合完井 混合完井即裸眼完井与套管完井方式在同一口井中使用。依地层条件而定，一般用于多煤层，最深部煤层采用 裸眼完井，上部煤层
均采用套管完井。该方法综合了裸眼完井与套管完井的特点，保证有一煤层不受水泥污染，且减少部分套管.水泥和射孔或割缝费用。
4.水平排孔衬管完井
完井
煤层气井完井有三种基本方式，即裸眼完井、套管完井、混合完井（或称裸眼/套管完井，图11-4 ） o 此外，还有针对深部低渗
煤层的水平排孔衬管完井。
裸眼完井是钻到煤层上方地层，下套管固井，再钻开生产层段的煤层，产气煤层保持裸眼（图 11-4 ）,这种完 井方式是煤层气井中费用最低的一种。但增产作业时，井控条件降低，煤层坍塌会导致事故。此种完井方式一般用于单煤层井。
裸眼完井早期煤层段直接采用裸眼或砾石充填或筛管，现发展为裸眼洞穴完井，即人为地在裸眼段煤层部分造
成一个大洞穴。此种方式适用于高压高渗地层，缺点是井眼稳定性差，风险性比套管完井大。其优点是:
1）消除 了钻井污染和水泥对煤层的侵入;
2）造成的大洞穴使洞穴直径 5倍左右的地应力降低，扩大了煤层的暴露而积, 提髙了自然裂隙的渗透率; 4）节约部分下套管和固井费用，免去了射孔或割缝作业。其缺点是: 1）易出现地层坍
塌，井筒极度充填；2）隔离地层控制困难; 3）不易解决生产井段地层岀水问题; 4）风险性大，后期井筒维护及 修井作业费用难以预测。
2、套管完井
套管完井是对煤层上方地层和产气煤层均下套管，然后在产气煤层处射孔或割缝（图 11-4 ）的一种完井方式。
其优点是1）保持井筒稳定性，减少了修井作业和管理费用;
2）利于隔离煤层，允许对多煤层进行选择性完井; 3) 确保强化生产时对气井的控制; 4）解决了生产井段的出水问题，降低了煤粉的产量。其缺点是: 1）注水泥作业时, 由煤压裂引起水泥侵入会造成煤层污染; 2 ）由于强化期间煤粉的磨蚀或由于生产过程中套管外围煤粉的运动，造
成地层进入点（射孔或割缝）的堵塞;
3）增加了套管和固井费用; 4）需要射孔或割缝作业。目前正在使用一种特 不和煤层接触, (off “ 檸眼/eft 4
图1—4煤层甲烷井完井类型
图
水平排孔衬管完井适用于深层低渗厚煤层，一般适用于厚 1.52m以上的煤层。其优点是能够提供与煤层的最大
接触而积，尤其是各向异性煤层，有利于提高产量，促进煤层气解吸采出，提高总脱附气量和采收率。缺点是在钻井完井过程中易发生裂隙系统
堵塞、闭合等现象，伤害煤层渗透率。
第二节煤层气的开采技术
一、地面排水降压开发煤层气
1、洗井洗井是在完井之后或在压裂前进行。目的是清洗完井后留在井筒的各种碎屑物，如煤粉、泥岩和页岩等岩屑、残留水泥等，以避免这些碎屑物对地层造成的伤害。
洗井方法包括-清水洗井和高速气流洗井。清水洗井分正洗与反洗。高速气流洗井通常用空气或氮气，也有正洗与反洗之分。
2、排水采气工艺技术
煤层气排水采气要求：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。
目前开采煤层气排水的方法有：游梁式有杆泵、电潜泵、螺杆泵、气举、水力喷射泵、泡沫法、优选管柱法等。
1）有杆泵有杆泵在各种深度和排量下都能有效工作，适应性强，操作简单，几乎不需保养。它需要天然气发动机或电动
机作动力，来带动抽油机驱动的活塞泵抽水，水由油管排出，气靠自身能量由油套环形空间排出井筒。如果气压很低，进不了集输流程，就要考虑用真空泵和压缩机来抽吸和增压输送。
2）电潜泵排水采气它需要有高压电源供电至井下电动机，由井下电动机带动井下离心泵，将煤层水抽入油管而排至地面。甲烷气也是靠自身能量由油套环形空间排出井筒。
3）气举排水采气可分为气举凡尔法和柱塞法。气举凡尔法是用高压气源向井内注气，以气混水将井内的水及甲烷排出井筒至地而。气举管柱有单管（开式、半闭式、封闭式）、双管并列式、双管同心式三种结构。柱塞气举需要靠气井自身能量，亦可靠注入气补充能量来推举油管内的柱塞，将柱塞以上的液体排到地面。
4）螺杆泵排水采气按驱动方法分为地面驱动和井下驱动。地而驱动螺杆泵需要电动机来转动抽液杆，从而使螺杆泵工作，将井内液体排到地而，而甲烷气由油套环形空间排出井筒。
5）水力喷射泵排水采气它需要有高压大排量泵向井内注入清水循环，经过喷嘴产生抽汲作用，将地层流体混入清水而带至地面。
6）优选管柱排水采气根据气井产气能力，利用储层自身能量，优选合适的排水采气油管直径，使气流速度达到带水的要求。
3、煤层气开发地面设备煤层气井一般是在较低的井底压力条件下采气。在完成人工举升排水之后，还需要一整套地而设备，包括气、水分离设备和集气增压设施等。
从井中采出的气体到达地面后，压力一般不足1.5大气压，需要采取低压采集、脱水、高压输送方式才能将气体送到用户。
低压采集系统一般包折一个脱水分离器，一个压力控制器，一个水蒸气分离器，一个装有标准压力补偿器的涡
轮流量计，一个泄压安全阀（图11-5 ）。该系统将低压气体输送到中央增压压缩站，将压力增至2. 0^3. 4MPa （图11-6 ）。
被压缩的气体经过脱水器后，气体中的蒸气含量降低，获得的干燥气体通过输气管线供给用户。
美国煤层气田使用的压缩机主要有两种：一种是旋转式压
缩机，另一种是三级往复式压缩机。旋转式压缩机利用螺旋叶片 H II
在管线中旋转、压缩和推进气体。其优点是体积小，操作保养简 单，压缩气量大；缺点是压缩压力较低，压力脉动范围较窄。往 复式压缩机由一个活塞和一个气缸组成，优点是压缩压力咼，压 力脉动范围大，能适应压能波动。
黑勇士盆地采用这种压缩机应 用效果良好。
在美国的黑勇士和圣胡安盆地一般以
20 口井为一组，配备一 套地而加压设备和相应的管路，用以供气。
随着美国煤层气开发活动的不断扩大，煤层吸附气产量不断提高，煤层 气开
采配套技术更加迅速得到发展和完善，煤层气井开始实现遥控和连片自动 化操作运
行。 1987年以来，美国 Burlington 资源公司的子公司 ---------------
Meridian 石油公司一直致力于圣胡安盆地的煤层吸附气开采自动化，并取得 了重大
成果。
这套生产自动化系统由遥控器、中继线系统、计算机监控三大部分组 成。遥
控器具有遥控、数据采集、综合、计算、报警和通迅等功能。中继线系 统起通讯作
用，可为多个用户提供作用。通过中继线系统，可提供生产井和地 而气水处理装置
的大量信息和需要实时修正的作业参数。计算机监控包括一 台主操作计算机，一套
应用软件和个人计算机兼容工作 11-6气体压缩站图
站。主操作计算机是现场自动化系统的数据采集与处理中心，提供报告，观察各个井场，利用键盘向各个遥控操作器发出指令等等。煤层 气井实现生产自动化的优点很多，特别是在高台深谷、气候恶劣的圣胡安盆地更显示出优越性，能大大节省人力、物力、财力，改善井的 管理条件和质量等等。然而最令人感兴趣的是，它可以对天然气生产系统的任何故障作出判断，并迅速作出反应口： 一旦集输系统压力增 大，遥控器通过接收压力传感器检测到这一情况后，立即自动从控制该井流量变换到控制集输系统的压力，这对于煤层气井正常生产极为 重要，可保护集输系
统免于突然燃烧。据测算，由于处理不及时引发的突然燃烧的天然气量每小时可高达化系统消除了气1万美兀，而实施了这种自动
体的突然燃烧。
4、排水采气方法的优化选择
为了使煤层气开采获得较高的经济效益，应根据区域水文地质条件，预测产水量，然后优化选择排水采气方法及其设备。选择要
求：① 气井的产水量变化大，早期会产出大量的水，往后产水量相对减少，甚至很小，所选用
的排水采气方法应兼顾前后期变化，适用范围较大；② 必须满足在最小井底压力下采出最大水量的要求，以保证
在尽可能短的时间里，将储层压力降到解吸压力以下，使气井尽早产气；③
提高采收率，降低煤层气生产成本。 5^无水产气方法
无水气井一般井口压力较低，属无水低压气井。一般表现为甲烷气产量下降的生产阶段，可以用无水气藏消耗式开采方法来开采。
盘」们百
图门?5 低压采气系统图 ⑦脫水器 ④吸入ft 汇 ⑧巾场 ②通凤轻竹 ①集弋系统
③过it 林
③％伍安全阀
煤层气地球物理测井技术的思考
煤层气地球物理测井技术的思考 发表时间：2018-08-06T10:35:55.557Z 来源：《科技中国》2018年3期作者：唐万亨 [导读] 摘要：近一二十年来，随着大气污染，环保形势越来越严峻，煤层气作为一种热值高，燃烧后清洁，被重新审视，成为国际国内崛起的洁净、优质能源和化工原料。作为传统的煤田地质勘探行业，对煤层气这一新型的非常规能源的开采利用须要引起足够的重视。煤层气可以作为能源利用的开采方法，现在主要参照天然气开采模式，即采用地面钻井抽采。作为非传统能源，煤层气的勘探开采工艺肯定区别于传统煤田的工艺，这对勘探开采中起重要作用的 摘要：近一二十年来，随着大气污染，环保形势越来越严峻，煤层气作为一种热值高，燃烧后清洁，被重新审视，成为国际国内崛起的洁净、优质能源和化工原料。作为传统的煤田地质勘探行业，对煤层气这一新型的非常规能源的开采利用须要引起足够的重视。煤层气可以作为能源利用的开采方法，现在主要参照天然气开采模式，即采用地面钻井抽采。作为非传统能源，煤层气的勘探开采工艺肯定区别于传统煤田的工艺，这对勘探开采中起重要作用的测井工作也提出了新的要求。煤层气作为煤田伴生的一种非传统能源，因其的环保性，越来越受到广泛重视，本文就煤层气勘探开采过程中需要用到的测井技术浅谈下想法。 关键词：煤层气；测井技术；勘探开采 煤层气，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，俗称“瓦斯”，瓦斯是古代植物在堆积成煤的初期，纤维素和有机质经厌氧菌的作用分解而成。在高温、高压的环境中，在成煤的同时，由于物理和化学作用，继续生成瓦斯。瓦斯是无色、无味的气体，但有时可以闻到类似苹果的香味，这是由于芳香族的碳氢气体同瓦斯同时涌出的缘故。瓦斯对空气的相对密度是0.554，在标准状态下瓦斯的密度为0.716kg/m3，瓦斯的渗透能力是空气的1.6倍，难溶于水，不助燃也不能维持呼吸，达到一定浓度时，能使人因缺氧而窒息，并能发生燃烧或爆炸。瓦斯在煤体或围岩中是以游离状态和吸着状态存在的。瓦斯是煤的伴生矿产资源，属非常规天然气，其主要成分是烷烃，其中甲烷占绝大多数，另有少量的乙烷、丙烷和丁烷，此外一般还含有硫化氢、二氧化碳、氮和水气，以及微量的惰性气体，如氦和氩等。在标准状况下，甲烷至丁烷以气体状态存在，戊烷以上为液体。如遇明火，即可燃烧，发生“瓦斯”爆炸，直接威胁着矿工的生命安全。因此，矿井工作对“瓦斯”十分重视，除去采取一些必要的安全措施外，有的矿工会提着一个装有金丝雀的鸟笼下到矿井，把鸟笼挂在工作区内。原来，金丝雀对“瓦斯”或其他毒气特别敏感，只要有非常淡薄的“瓦斯”产生，对人体还远不能有致命作用时，金丝雀就已经失去知觉而昏倒。矿工们察觉到这种情景后，可立即撤出矿井，避免伤亡事故的发生。瓦斯爆炸一直是煤矿安全生产的一个重大隐患。近一二十年来，随着大气污染，环保形势越来越严峻，煤层气作为一种热值高，燃烧后清洁，被重新审视，成为国际国内崛起的洁净、优质能源和化工原料。 作为传统的煤田地质勘探行业，对煤层气这一新型的非常规能源的开采利用须要引起足够的重视。煤层气可以作为能源利用的开采方法，现在主要参照天然气开采模式，即采用地面钻井抽采。作为非传统能源，煤层气的勘探开采工艺肯定区别于传统煤田的工艺，这对勘探开采中起重要作用的测井工作也提出了新的要求。下面就煤层气的勘探开采对于测井工作所需要解决的的技术需求，浅谈下想法。 一、勘探过程中的测井 众所周知，气体能够长期保存在地下，有其必要的条件，因而应该从其赋存条件选择合适的测井方法。煤层气作为一种气体，评价其储量，必须有含气量、饱和度、孔隙度、渗透率（绝对渗透率和相对渗透率）、储层压力等。常规的煤田地质测井参数双侧向（DLL）、自然伽玛（GR）、自然电位（SP）、补偿密度（DEN）、补偿声波（AC）、井温（TEMP）、顶角（DEV）、方位角（AZIM）、双井径（CAL）等曲线。这些曲线显然不能满足对煤层气的评价，应引入新的测井参数，对煤层及所赋存的煤层气进行综合评价。补偿中子（CNL）测井，是在贴井壁的滑板上安装同位素中子源和远、近两个热中子探测器，用远、近探测器计数率比值来测量地层含氢指数的一种测井方法。目前广泛使用补偿中子来进行孔隙度测井。利用孔隙度和其它参数结合可以推算出渗透率、饱和度等相关评价参数。这些参数可以有效的对煤层气钻孔中煤层气的储量进行评价。 二、完井开采过程中的测井 固井阶段 煤层气开采井在裸眼井完工后，为了保证抽取生产，需要进行固井完井工艺。在此过程中，需要对固井完井质量进行检查，需要引入水泥胶结测井（CBL）和声波变密度测井（VDL）。两种方法的原理是通过声波幅度进行测井。水泥胶结测井（CBL）可以判断固井水泥环和套管的胶结程度，再引入声波变密度测井（VDL）可以评价水泥环和地层、套管的胶结程度。这些基本上可以解决固井质量评价。基于这两种原理的基础上，最新发展起来了水泥评价测井（CET）和脉冲回声测井（PET）,可以更好的不受外界微小环境及自身所处环境状态的影响，更好的完成水泥胶结评价。 射孔阶段 射孔是采用特殊聚能器材进入井眼预定层位进行爆炸开孔让井下地层内流体进入孔眼的作业活动。煤层气裸眼井固井完成后，需要进行目的层射孔。参考中国石油天然气集团对旗下的五大钻探工程公司（大庆、川庆、西部、渤海、长城）的测井分公司及中国石油天然气集团测井公司的分工，射孔属于测井公司业务的一部分。目前世界各国的射孔技术按输送方式可以分为两类：一是电缆输送射孔；二是油管输送射孔。按其穿孔作用原理可分为子弹射孔技术、聚能式射孔技术、水力喷射射孔技术、机械割缝式射孔技术、复合射孔技术等。煤层气抽采井在固井完成之后，要投入生产阶段，必须要进行目的层的射孔作业，因此射孔作业，也是煤层气测井需要关注的一个方面。 三、结语 煤层气测井是指根据煤层气储层(煤层) 与围岩在岩性物性上的差别，利用自然电位、双侧向（或感应）、微电极、补偿密度、自然伽马、声波时差、声波全波列、中子孔隙度以及井径测井等对其进行测井，煤层不仅是储存甲烷的储层，而且是生成甲烷的源岩。煤层的物理结构是一个双重孔隙，即煤层中有由基质孔隙和裂缝孔隙的孔隙系统，其裂缝孔隙又由主割理(面割理)和次级割理(端割理)组成。煤层甲烷呈三种状态存在于煤中，即以分子状态吸附在基质孔隙的内表面上；以游离气体状态存在于孔隙和裂缝；或溶于煤层的地层水中。由于煤层的物理结构以及煤层气(甲烷)的存储、运移等方面区别于常规天然气，因而传统的常规天然气储层的评价方法不适合于评价煤层气层。综上所述，煤层气测井对于我们传统煤田地质勘探系统的测井工作，面临诸多的新技术、问题和挑战，但是也有我们自身的优势。我们对
煤层气利用技术简介通用版
安全管理编号：YTO-FS-PD501 煤层气利用技术简介通用版 In The Production, The Safety And Health Of Workers, The Production And Labor Process And The Various Measures T aken And All Activities Engaged In The Management, So That The Normal Production Activities. 标准/ 权威/ 规范/ 实用 Authoritative And Practical Standards
煤层气利用技术简介通用版 使用提示：本安全管理文件可用于在生产中，对保障劳动者的安全健康和生产、劳动过程的正常进行而采取的各种措施和从事的一切活动实施管理，包含对生产、财物、环境的保护，最终使生产活动正常进行。文件下载后可定制修改，请根据实际需要进行调整和使用。 煤层气简介 煤层气俗称煤矿瓦斯，是一种以吸附状态为主，生成并储存在煤系地层中的非常规天然气。其成分与常规天然气基本相同(甲烷含量大于95%，发热量大于8100大卡)，完全可以与常规天然气混输、混用，井下抽放的煤层气不需提纯或浓缩就可直接作为发电厂的燃料，可大大降低发电成本。 煤层气是近20年来崛起的新型洁净能源，它在发电、工业和民用燃料及化工原料等方面有广泛的应用，对煤层气的合理利用可以缓解当前能源短缺的状况，改善能源结构，降低温室气体排放，提高煤矿生产的安全性并带动相关产业的发展。 煤层气利用技术 世界主要产煤国都十分重视开发煤层气，英国、德
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。煤层气可以用作民用燃料、工业燃料、发电
煤层气的开采与利用
煤层气的开采与利用 （包括不限于新旧技术的介绍与对比、国内外技术对比，目的是搞清楚煤层气作为一种自然资源是如何实现经济效益的）； 一.煤层气背景介绍 1.我国煤层气资源分布 我国大型煤矿区煤层气资源丰富,13个大型煤炭基地煤矿区埋藏深度1500m以浅,煤 ,煤 2. 12起,。3. 程等。 地质载体特殊性 煤层气的地质载体为煤层,煤炭本身就是能源开发的重要对象,这一自然属性更是有别于其他所有的化石能源矿产。煤层气与煤炭资源的同源同体的伴生性决定了这2种资源的开发必然有密不可分的内在关联。煤矿区煤炭资源的开采引起矿区岩层移
动的时空关系,影响着煤层气资源开发的钻井(孔)的布设、采气方法的选择和抽采效果等多个方面。 鉴于上述特殊性,煤层气勘探开发技术既有常规天然气勘探开发技术的来源、借鉴甚至直接移植,又有自己的独特性,还有与采煤技术交叉融合的耦合特性,是一个与常规天然气和煤炭开发技术既有联系又有区别的复杂技术系统。 1. 三(多) , 2. 创新, 3. 前提下，协同开采技术得以发展和进步。如解放层开采、井上下联合抽采、煤炭与煤层气共同开采等就是其典型实例。 4.煤层卸压增透技术
对于煤层渗透率低和含气饱和度低的矿区须探索应用煤层卸压增透技术,提高煤层气 抽采率。此类技术主要包括保护层开采卸压增透技术、深孔预裂爆破技术、深穿透 射孔技术、高能气体压裂技术和高压水力增透技术等。 三.近年来我国煤层气开采技术发展 1.勘探技术手段深化 （eg 2~3倍； 管、。）2. 活性 变排量控制缝高技术、前置液粉砂多级段塞降滤失技术、前置液阶段停泵测试技术、大粒径/高强度支撑剂尾追技术、压后合理放喷控制技术等。 针对多煤层地区,采用煤层和岩层组合分段压裂技术,可以有效提高单井产量和资源 利用效率。
煤层气资源勘查
一名词解释 1矿产资源总量：指天然产出的具有经济意义的且具有一定地质确定性的矿物原样的富集体。 2煤炭储量：指蕴藏于地下，经过一定地质勘查工作，确定符合储量计算标准，具有一定工业开发利用价值的煤炭资源量。 3煤炭资源量：是可开发利用或具有潜在利用价值的煤炭埋藏量。 4保有储量:截至统计报告期止，煤田、矿区、井田内实际拥有的探明储量。 5可采储量:指在工业储量中，可以采出来的那部分储量，即工业储量减去设计损失量。 6设计可采储量：在开发利用方案或初步设计中设计到的可以采出来的储量。 7暂不能利用储量：由于煤层厚度小、灰分高（或发热量低），或因水文地质条件及其它开采技术条件特别复杂等原因，目前开采有困难，暂时不能利用的储量。8煤层气预测储量：经过钻探工程控制，用所获得的有关煤层几何形态、含气量等方面的实测数据而计算的已发现的煤层气资源量。 9探明储量:地质勘查报告提交、经储量审批机关批准的能利用储量，是反映煤田地质勘查工作成果的主要指标。 10工业储量：在能利用储量中，可以作为设计和投资依据的那部分储量。 11 A级储量：在精查勘探阶段，通过较密的勘探工程控制和详细地质研究所圈定的储量。 12地质原始编录：在煤田勘查工作中，对勘查工程所揭露的各种地质现象进行描述和记录 并整理成原始图件、数据和文字表格等。 13地质综合编录：在煤田勘查过程中，把所获得的各种原始地质资料进行系统的分析和综合研究，然后用文字、图件表格等形式表示出来的一项综合性工作。14煤自燃倾向性：煤由于氧化放热而导致温度逐渐升高，至70～80℃以后温度升高速度骤然加快，达到煤的着火点（300～350℃)，从而引起燃烧，这就是煤的自燃倾向性，即煤在常温下氧化能力的内在属性。 15开采技术条件：指影响煤矿建设、生产与安全的各种地质因素，包括：煤层的厚度、结构、煤的物理性质、煤层的产状及其变化、煤层顶底板、工程地质
煤层气地球物理测井技术现状及发展趋势
第33卷 第1期 2009年2月 测 井 技 术 WELL LO GGIN G TECHNOLO GY Vol.33 No.1Feb 2009 基金项目:国家科技大专项大型油气田及煤层气开发课题煤层气地球物理测井技术研究(2008ZX50352002)作者简介:张松扬,男,1963年生,博士,高级工程师,现为煤层气地球物理测井技术研究课题组组长。 文章编号:100421338(2009)0120009207 煤层气地球物理测井技术现状及发展趋势 张松扬 (中国石化石油勘探开发研究院,北京100083) 摘要:在煤层气勘探开发中,地球物理测井是识别煤层、分析煤层特性、评价煤层气储层的重要手段。煤层气储层具有非均质性和各向异性较强、孔隙结构复杂的特点,常规油气勘探中测井解释评价的基本模型在煤层气解释中不能直接套用,必须建立适合煤层气测井的解释方法和模型,才能对煤层气做出正确评价。通过煤层气勘探开发测井技术应用调研,对煤层气测井采集技术、解释评价技术及面临的技术难题进行了阐述,指出当前煤层气勘探开发测井技术的发展趋势。认为我国未来煤层气测井技术的发展将向成像测井技术的应用、煤心刻度测井技术的应用,井中和井间地球物理技术的结合等方向发展。关键词:测井技术;煤层气;解释评价;发展趋势中图分类号:P631.81 文献标识码:A Actualities and Progresses of Coalbed Methane G eophysical Logging T echnologies ZHAN G Song 2yang (Petroleum Exploration and Production Research Institute ,SINOPEC ,Beijing 100083,China ) Abstract :The geop hysical logging technologies are important means to identify coal bed ,analyze coal bed t rait and evaluate t he coalbed met hane reservoir in t he process of coalbed met hane explo 2ration and develop ment.The conventional log interp retation and evaluation models for oil explo 2ration can not be directly used in coalbed met hane evaluation ,because t he coalbed met hane reser 2voir is different from t he oil reservoir in t he following aspect s.It has higher heterogeneity ,higher anisot ropy ,and more complex porosity.The interpretation met hod and model suitable to t he coalbed met hane logging should be established to correctly evaluate t he coalbed met hane reser 2voir.After st udying t he coalbed met hane exploration and develop ment technologies in recent years ,expounded are data acquisition technology ,data interp retation technology in coalbed met h 2ane logs ,t he technology challenges we face and coalbed gas develop ment t rend.It is believed t hat t he coalbed met hane log technology in China should make p rogress by applying imaging logging ,coal core calibration logging ,and combined in 2well and between 2well seismic technologies.K ey w ords :logging technology ,coalbed met hane ,interp retation &evaluation ,develop ment t rend 0 引 言 地球物理测井是煤层气勘探开发配套工艺技术之一,可以提供高精度的煤层气储层测井地质信息。开展煤层气地球物理测井评价技术的研究具有重要意义和广阔应用前景[1210]。近年来,我国煤层气地球物理测井技术研究已取得长足发展[11220]。原地质 矿产部华北石油地质局数字测井站自1991年率先开始在安徽淮南、河南安阳、山西柳林等地区开展了地球物理测井在煤层气储层评价中的应用研究,取得了定性识别煤层特性等方面的一些进展[5,11212]。中国石油集团测井有限公司自1997年开始,先后在山西大城、晋城、吴堡、大宁-吉县和安徽淮北地区对煤系地层应用测井新技术开展相应的煤层气储层
地质录井技术在煤层气勘探中的应用
地质录井技术在煤层气勘探中的应用 摘要：工程现场测井技术服务采用岩矿分析、地球化学、地球物理等方法，对 钻井中固体、液体、气体等油井排放物的信息进行观测、收集、记录、分析，建 立测井地质剖面，发现油气标志，评价油气层，进行工程(投资者目前我国经济结构和能源结构都在变化)，煤层气和油气储层但是目前国内对煤层气测井方法的研究很少。因此，本文研究了地质录井技术在煤层气勘探中的应用，供相关从业人 员参考。 关键词：地质录井技术；煤层气勘探；应用 引言 煤层气是指以甲烷为主要成分的煤层中氢气，吸附煤基颗粒表面，或部分分 离煤层气或溶解在煤层水中，是煤的关联矿产资源，也是煤化工过程中的额外产品。大多数主要分布在地层中，其余在一定温度和压力下自由或溶解。近年来， 中国在煤田勘探中发展了技术登录技术，在甲烷含量检测和煤层分析方面比传统 技术有更大的发展，但其投资高、周期长的问题尚未得到解决，总体还有更大的 改进空间。 一、煤层气勘探与开发技术的分析 煤层气能源主要是在地下的土层中进一步形成的，然因煤层本身具备一定的 优势及特性，可以使得钻井的技术与常规的技术有所不同，过去的钻井方式在复 杂的一些地质层中使用是十分不合适的，从而造成勘探部彻底的情况，所以，在 煤层气的开采的过程中，对相关的问题也是做了相应的完善和改进。针对煤层支 撑压力大的问题，一般为了对煤层气的能源进行有效的保护，同时确保一定的安全，现场会用清水取代一定的钻井的液体，然而由于清水自身有一定的缺陷，从 而会造成一定的安全事故，因此需要研究相关的液体，来取代清水，进一步促进 行业的发展和进步。我国煤层的地质一般都不是很优质，一不小心就容易产生一 定的损伤，煤层的缝隙是很少，不能承受太大的压力，渗透的效果也不是很很好，除此之外，煤层会出现一些固体物质，从而导致一定的困难，现时期，运用的技 术会造成煤层出现损害的现象，由此对煤层的保护工作出现问题，还有因为煤层 受不了太大的压力，钻井液会逐渐的进入到煤层里边，一旦进去之后是很难再出 来的，煤层气会因此而出现堵塞的现象，降低煤层气进一步的勘探和开采。 二、录井技术的应用 2.1岩屑录井 所谓头屑测井是指以一定的间隔收集头屑，通过系统的观察、分析等模拟原 始地层的剖面。在整个煤炭勘探过程中，煤层屑的特点明显。例如颜色浅，植物 碎屑增加，云母发育，黄铁矿结核等，通过这些特征可以准确判断煤层的具体位置。 2.2钻孔循环介质测井 根据测量范围测量钻井设备性能数据(例如钻井周期支撑类型、密度、粘度、 过滤器损耗、泥浆饼、切向力、PH值、沉积物浓度、氯化离子含量等)，并对其 进行准确记录。对钻井过程中发生的煤屑破裂、泄漏速度等进行详细观察和记录。煤层气钻井后，液体表面煤屑的损伤和地层损失可作为确定煤层瓦斯含量和煤层 储压大小的辅助依据。 2.3核心(煤炭心脏)测井 岩芯(煤层)测井是通过对钻井过程中获得的岩芯(煤层)的技术描述，达到设定
中国煤层气勘探开发的哲学思考
自然辩证法研究 Vol115,No110,1999 ?博士文苑? 中国煤层气勘探开发的哲学思考 傅 雪 海 八十年代以来,由于在圣胡安盆地地面勘探开发煤层气取得了巨大的成功,我国引进了这一技术,并在煤层气地质理论研究和勘探开发实践中经历了曲折的探索,逐渐形成了适合我国地质特征的煤层气地质理论和勘探开发技术方法。这一成果的取得经历了由实践、认识、再实践、再认识的多次循环往复,目前正在向更高一级的认识迈进。本文试图从认识论、真理相对性和矛盾的普遍性与特殊性规律等方面来阐述中国煤层气勘探开发的历程和未来的发展前景。 1 煤层气的基本概念和 勘探开发的意义 煤层气是成煤和煤化作用过程中生成并储集在煤层内的一小部分气体,俗称瓦斯,主要成分是甲烷(CH4)。由于煤层气勘探开发具有能源、煤矿安全生产、环境保护等多重意义,日益受到我国政府和有关工业部门的高度重视。中国现代化建设面临能源问题的严重挑战,由于中国人口、资源、环境以及经济、科技等因素的制约,能源供应长期以来不能满足经济迅速增长的需要。因此,我国可持续发展的能源战略不同于发达国家,也有别于其他发展中国家。我国煤炭资源量(包括探明储量和远景资源量,-2000米以浅)约5157万亿吨左右〔1〕,1994年全国煤炭产量为12129亿吨〔2〕,资源量和产量均居世界前列。煤炭在我国能源结构中一直占70%以上。煤层气资源量约14万亿米3(甲烷含量大于4米3/吨,-2000米以浅)〔3〕,煤层气地面开发尚没有取得实际产能,但井下瓦斯抽放每年约6亿米3左右(146个矿井总计)〔2〕,其中利用的约4亿米3,其它2200多个矿井,煤层气(瓦斯)直接向大气中排放,年排放量约达100亿米3,既浪费了能源,又污染了环境。因此,地面勘探开发煤层气为保护我国能源战略的可持续发展有着深远的现实意义。 2 煤层气勘探开发的早期实践与认识 实践是认识的来源,人的正确思想只能从社会实践中来,人们在实践活动中,通过自己的感觉器官同客观世界相接触,获得大量材料、信息,经过整理、加工,便形成了认识。离开人的实践活动,切断了主体和客体的联系,任何认识都是不能产生的。生产活动是最基本的实践活动,人类在煤矿开采实践活动中经历了一次又一次的煤与瓦斯突出,或瓦斯爆炸等灾害性事件,逐渐认识了煤内瓦斯气体是事故的主要原因,为了减少其对矿工的危害并改善矿井安全,人们尝试着从井下抽取瓦斯并获得了巨大的成功。并在此基础上系统地研究了煤中瓦斯的产生、储存和释放,瓦斯在煤层内流动方式及煤层开采前和开采期间的脱气机制等。 认识的深化,固然以正确的思维作指导很重要,但更重要的是事实资料的发现和积累,而这些是同新工具、新技术和新方法的应用有着密切的联系。井下瓦斯抽放早期只能在采空区和巷道内进行,随着钻探技术水平的提高,在井下施工垂直和水平钻孔进行目的层抽放或临近层排放。抽放技术由开采后老窑抽放发展到边掘边抽和预抽,由自然抽放排空到水力压裂、爆破致裂,人工卸压抽放、运输、储集和利用。我国煤层气含量测试五十年代采用的是磨口瓶法,六十年代采用的是真空罐集气法(前苏联引进),八十年代以后,采用的是解吸法(美国引进),并颁布了标准M77-84(原煤炭部),统一了煤样的采取和测试步骤与方法,测试精度有了明显改善,近年 26
浅谈煤层气测井技术
因其具有改善能源结构，缓解能源压力，保障煤矿安全生产，保护环境等优点，近年来，煤层气开发利用成为能源勘探的一个亮点。为进一步加大煤层气抽采利用力度，强化煤矿瓦斯治理，减轻煤矿瓦斯灾害，国务院办公厅于2006年6月发布了《关于加快煤层气（煤矿瓦斯）抽采利用的若干意见》。在煤炭资源勘探日趋减少的情况下，煤层气勘探给煤炭地质勘探带来了一个新的发展机遇。 1煤层气测井现状 ①早先国内各大石油勘探局（公司）凭着技术、 仪器设备的优势和固井、射孔、压裂方面的能力，率先进入煤层气测井市场，测井项目、测井参数、报告格式均按照石油测井模式进行。现行的唯一一个煤层气测井规程--《煤层气测井作业规程》（中联煤层气有限责任公司企业标准Q/CUCBM 0401-2002）基本照搬了石油测井的标准。测井仪器系统有CSU- D 、SKD-3000、SKH-2000、SKN-3000等等。 ②随着煤层气测井市场的不断扩大，许多煤田 勘探测井队伍进入煤层气测井市场，测井仪器设备主要有美国蒙特系列Ⅲ数字测井仪、渭南煤矿专用设备厂的TYSC 型和北京中地英捷物探仪器研究所的PSJ-2型数字测井仪系统。 2煤层气测井仪器对比分析 ①石油测井仪器设备具有组合化程度高、可测 参数多等优点，如感应测井、地层产状测井、微球聚焦等仪器。但仪器体积大、笨重，施工成本高，采样间隔大，解释精度低。 ②美国蒙特系列Ⅲ数字测井系统方法仪器多， 配备有中子、全波列、产状仪等，基本可以满足煤层气测井参数要求；渭南煤矿专用设备厂的TYSC 型数字测井仪需要另外配备其它仪器厂的补偿中子、双侧向、全波列等测井探管；北京中地英捷物探仪器研究所基本可以配全煤层气测井仪器系统。这些煤田测井仪器设备均具有轻便灵活的特点，虽然组合化程度比石油测井仪器低，但对于煤层气钻孔只是 n ×100m 的孔深来说，效率并不低，而采样间隔密，解 释精度高，施工成本低，适用于煤层气测井。 3测井地质成果 煤层气测井的主要地质任务为： ①划分钻井岩性，进行岩性分析；②确定煤层的深度、厚度及其结构； ③进行煤质分析，计算目的煤层的固定碳、灰 分、水分及挥发份，计算目的煤层的含气量； ④进行含水性、渗透性分析； ⑤测量钻井的井斜角和方位角，计算钻孔歪斜 情况； ⑥测量井温，了解储层温度； ⑦检查固井质量，评价水泥环的胶结情况等。 对于钻井岩性的划分和煤层深度、厚度及其结构的确定，可以说是煤田测井仪器的强项，其较高的仪器分辨率可以划分煤层中10cm 左右的夹矸，井温、井斜测量也可以进行连续测量。在煤质分析、碳、灰、水及含气量计算中，其关键是选择计算参数。在一个地区实施煤层气测井，要尽量收集目的煤层的各项实验室指标，并将其与测井的各项参数进行对比，找出相关关系，以便使测井计算出的煤层各项指标更客观、更接近实际。 作者简介：赵保中（1956—），男，物探工程师，长期从事地球物理测 井、地质勘探等工作。 浅谈煤层气测井技术 赵保中，郑应阁，吴正元 （河南省煤田地质局二队，河南洛阳471023） 摘要：目前用于煤层气测井的主要设备有美国蒙特系列Ⅲ数字测井仪、渭南煤矿专用设备厂TYSC 型和北京中地英捷物探仪器研究所PSJ-2型数字测井仪系统。煤层气裸眼井常测的参数有自然伽马、长短源距人工伽马、自然电位、双侧向、双井径、声波、补偿中子、井温、井斜等，而固井质量检查测井则用自然伽马、声幅、声波变密度和磁定位等方法。受井径过大的影响，密度三侧向测井、声速和补偿中子测井会存在较大误差。另外《煤层气测井作业规程》是单一企业标准，其中有些规定在实际执行过程中存在诸多问题，需在实践中进行修正。关键词：测井仪器；测井方法；固井；测井规范；煤层气中图分类号：P631.8 文献标识码：A 文章编号：１674－1803（２００8）12－００32－０2 中国煤炭地质 COAL GEOLOGY OF CHINA Vol．20No．12Dec ．２００8 第20卷12期２００8年12月
煤层气开采模式探讨
编订：__________________ 审核：__________________ 单位：__________________ 煤层气开采模式探讨 Deploy The Objectives, Requirements And Methods To Make The Personnel In The Organization Operate According To The Established Standards And Reach The Expected Level. Word格式 / 完整 / 可编辑
文件编号：KG-AO-2143-96 煤层气开采模式探讨 使用备注：本文档可用在日常工作场景，通过对目的、要求、方式、方法、进度等进行具体的部署，从而使得组织内人员按照既定标准、规范的要求进行操作，使日常工作或活动达到预期的水平。下载后就可自由编辑。 20xx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
煤层气开发技术及产出规律特征
煤层气开发工艺及排采技术 一、产出理论（前言） 煤层气开采通过抽排煤层及上覆岩层中的地下水，从而降低煤储 层的压力，促使煤层中吸附的甲烷气体解吸释放出来。煤储层条件和 煤层气赋存环境条件是煤层气开发的基本地质条件，煤层气开发是在 充分认识这些基本地质条件基础上通过特定的工程（钻井、压裂、排 采等工艺）改变煤层气赋存环境条件（地应力、地下水压力、地温环境）使煤储层条件发生变化的过程，从而使煤层中吸附的甲烷气解吸 出来。煤层气的排采是一个“解吸-扩散-渗流”的连续过程，在实际 排采中可分为三个阶段，Ⅰ阶段为排水降压阶段，煤储层压力高于煤 层气解吸压力，该阶段主要是产水，并有少量的游离器和溶解气产出；Ⅱ阶段为稳定生产阶段，煤储层压力降至煤层气解吸压力之下，产气 量相对稳定，并逐渐达到产量高峰（一般在3年左右），产水量下降 到较低水平；Ⅲ阶段为产气量下降阶段，产少量水或不产水，该阶段 的开采时间最长。由于煤层气抽采目的、对象、条件和资源条件的不同，形成了不同的煤层气开发模式，总体上分为煤矿井下抽采和地面 钻井抽采两大类。
图表 1典型煤层气井的气、水产量变化示意图 时间 产 量 Ⅰ Ⅱ Ⅲ 产气量 产水量 临界解 压力 压力
二、煤层气的开发工艺 煤层气开发的目的主要是有效地开发和利用煤层气资源、最大 限度的改善煤矿安全生产条件（降低瓦斯）、更好的保护环境等几 个方面。按照煤层气开发服务目的不同，煤层气开发总体上分为煤 矿井下抽采和地面钻井开发两大类，而我们公司目前所实行的“采 煤采气一体化”的瓦斯治理模式是把上述两种开发方式的有效结合，它不仅有效的服务了煤矿的安全生产而且实现了煤矿瓦斯利用的最 大化。 （一）、煤矿井下抽采 目前煤矿井下抽采技术已由单一的本煤层抽采发展到本煤层抽采、邻近层抽采、采动区抽采等多对象抽采；抽采技术也由单一的 钻孔抽采发展到钻孔、巷道、地面井和混合抽采等。 按抽采对象的不同 煤矿井下抽采开采层抽采 邻近层抽采 围岩抽采 采空区抽采 采动区抽采 废弃矿井抽采
山西煤层气测井解释方法研究
山西煤层气测井解释方法研究 一煤层电性响应特征 煤层是一种特殊沉积岩，煤层在煤热演化过程中主要产生的副产品是甲烷和少量水，而煤的颗粒细表面积大，每吨煤在0.929×108m2以上，因此煤层具有强吸附能力，所以煤层的甲烷气含量和含氢指数很高。由于煤层的上述特性，反映在电性曲线上的特征是“三高三低”。 三高是：电阻率高、声波时差大、中子测井值高（图1）。 三低是：自然伽马低、体积密度低、光电有效截面低。 根据多井资料统计，煤层的双侧向电阻率变化一般100—7000Ω·m，变质程度差的煤层电阻率一般30—350Ω·m。 测井曲线反映煤层的声波时差一般370—410μs/m；中子值30%—55%；自然伽马一般20—80API；密度测井值1.28—1.7g/cm3；光电有效截面0.35—1.5b/e之间。 不同类型的煤，在电性上的响应有较大的变化。表1中列出了几种煤类与测井信息的响应值。 表1 不同煤类骨架测井响应值
图1 晋1-1井煤层电性典型曲线图
二煤层工业参数解释 煤的重要参数有：煤层有效厚度、镜质反射率、含气量、固定碳、水分、灰分、挥发分等，这些参数是研究煤层组分，评价煤层气的地质勘探、工业分析及经济效果的依据。上述参数一般由钻井取芯后对煤层岩心进行实验测定得出。 1、煤层厚度划分 煤层有效厚度根据电性曲线对煤层的响应特征，以自然伽马和密度或声波时差曲线的半幅度进行划分（见图1），起划厚度为0.6m。2、含气量计算 煤层含气量与煤层的厚度、煤的热演化程度、煤层深度、温度和压力等参数有密切的关系，由于煤的内表面积大，储气能力高，据国外资料统计，煤层比相同体积的常规砂岩多储1～2倍以上的天然气，相当于孔隙度为30%的砂岩含水饱和度为零时的储气能力。据此应用气体状态方程和煤层密度计算含气量： P1V1＝RT1（1） P2V2＝RT2 （2） 则V1＝T1·P2·V2/ P1T2（3） 式中：P1——地面压力，0.1MPa； V1——地面气体体积，m3； T1——地面绝对温度，273.15℃+15℃；
煤层气开发钻井工艺及设备选择方案讲解
煤层气开发钻井工艺及设备选择方案 APE OGGO 李向前 2010-12 煤层气简介 煤层气(Coal Bed Methane/CBM。煤层气俗称“ 瓦斯” ,其主要成分是甲烷,它是在煤的生成和煤的变质过程中伴生的气体。在成煤的过程中生成的瓦斯是古代植物在堆积成煤的初期,纤维素和有机质经厌氧菌的作用分解而成。甲烷通常是由水压支撑在煤层气中。煤层气的主要组成部分(95%是天然气。因此,煤层气具有热值/每立方米与天然气几乎一样,可与天然气混合运输。
煤层气就像天然气,相对便宜,是清洁燃料。 CBM 是 21世纪重点发展的替代能源。 CBM 开发技术基本成熟,在中国潜力巨大。 煤层气储量 中国煤层气产业数据概览: 36.8万亿立方米可开采资源总量占世界总量的 12% 41. 5万平方公里煤层气产区面积 2010年地面产量为 15亿立方米; 2015年地面产量为 110亿立方米; 2020年达240亿立方米。 中国 9大煤层气富集盆地: 沁水盆地,鄂尔多斯盆地、准噶尔盆地、滇东黔西、二连、吐哈、塔里木、天山和海拉尔等含气盆地(群、 121个含气区带。
中国煤层气资源丰富,发展前景广阔,资源分布集中,适于开发资源比例大, 煤层气产业刚刚起步,煤层气市场逐步步入商业化阶段,煤层气资源量与常规天然气相当,有效勘探开发可以对常规天然气形成重要补充。 目前能够商业化的煤层气主要目标市场为山西沁水、韩城、河南、湖北、湖南等中部地区 储存特点:低渗透,低压力,开发难度较大。 煤层气开发与常规天然气开发技术不同
煤层气开发流程 -地面开发 第一步:勘查规划(国家投资带动外资 第二步:招商引资(区块开采权:中石油,中联,煤业集团第三步:钻井、固井、压裂、排采(承包商承包:煤田地质勘探队; 钻井工程公司等等 第四步:运输(井口压缩机,管道输送 第五步:应用(煤层气发电,加气站,工厂,民用
浅谈煤层气勘探井录井技术方法
浅谈煤层气勘探井录井技术方法 摘要：我国煤层气能源的总量是挺多的，虽然研究的时间起步相关来说比较晚一点，然而经过一定的深入探究，我国在煤层气能源的很多方面取得了一定的发展和进步，但是煤层气整体的产量并不是很多，后期还是需要进行一定的开发，所以，对煤层气的技术进行研究是十分有价值的。我国需不断在煤层气勘探的技术方面进一步分析和统计，加大一定的重点关注，但是同时还需确保工作的安全，避免一定的安全安全隐患。由于经济也是在不断的进步和扩大，油气资源的需求量也是在逐渐的增加，但是因为油气开采的数量是有限度的，因此还是需要进行一定的分析，并找到一定的解决问题的方法，从而促进煤层气行业的进一步发展。煤层气是并不是一种常规性的天然能源，但是在一定的生活中它还是必不可少的，因为它能够给人民的生活带来一定的支持和保障。而且其特有的地质的特征对煤层气的勘探和开采来说是有一定的难度，所以我们需对其进行不断的研究，完善相关的方案，进一步可以提升煤层气能源开采量。 关键词：煤层气；勘探与开发；地质录井技术；应用 随着科学技术的发展，各行业在不断的进行创新，同样煤层气也不例外，他是和煤资源共生的一种的资源，同样也是一种前景应用十分好的天然气，在不断的发展的过程中同时也是存在着一定的问题，比如说环境污染的问题。因为污染问题在不断地增加，人们
的生活质量在不断地提升，更多的人考虑关于健康方面的问题，这一点对于煤层气是十分占据优势的。煤层气是十分的优质和干净的资源，已经成为能源的主要组成的部分。然而这种能源同时也是具有一定的危险性，容易出现一定的安全事故。从煤层气能源的勘探和地质录井技术进一步进行分析，对其进行详细的分析，希望会对相关行业的发展带来一定的理论性的支持和帮助。 1煤层气勘探与开发技术的分析 煤层气能源主要是在地下的土层中进一步形成的，然因煤层本身具备一定的优势及特性，可以使得钻井的技术与常规的技术有所不同，过去的钻井方式在复杂的一些地质层中使用是十分不合适的，从而造成勘探部彻底的情况，所以，在煤层气的开采的过程中，对相关的问题也是做了相应的完善和改进。针对煤层支撑压力大的问题，一般为了对煤层气的能源进行有效的保护，同时确保一定的安全，现场会用清水取代一定的钻井的液体，然而由于清水自身有一定的缺陷，从而会造成一定的安全事故，因此需要研究相关的液体，来取代清水，进一步促进行业的发展和进步。我国煤层的地质一般都不是很优质，一不小心就容易产生一定的损伤，煤层的缝隙是很少，不能承受太大的压力，渗透的效果也不是很很好，除此之外，煤层会出现一些固体物质，从而导致一定的困难，现时期，运用的技术会造成煤层出现损害的现象，由此对煤层的保护工作出现问题，还有因为煤层受不了太大的压力，钻井液会逐渐的进
煤层气勘探开发测井技术及应用发展
第31卷第6期2008年12月 勘探地球物理进展 Progress in Exploration G eophysics Vol.31,No.6 Dec.,2008 收稿日期:2008205204;改回日期:2008207223。 第一作者简介:张松扬(1963—),男,博士,高级工程师,长期从事测 井技术研究工作。 文章编号:167128585(2008)0620414205 煤层气勘探开发测井技术及应用发展 张松扬,秦绪英 (中国石油化工股份有限公司石油勘探开发研究院南京石油物探研究所,江苏南京210014) 摘要:在煤层气勘探开发工作中,地球物理测井作为主导工程技术之一,是识别煤层、分析煤层特性、评价煤层气等的不可缺少的重要手段。通过煤层气勘探开发测井技术应用调研,阐述了煤层气测井采集技术、解释评价技术的发展现状,分析了煤层气测井技术面临的问题和挑战,指出了当前煤层气勘探开发测井技术的发展趋势。 关键词:煤层气;测井方法;评价技术;应用前景;发展趋势 中图分类号:P631.8文献标识码:A 地球物理测井可以提供高精度的煤层气储层测井地质信息,是煤层气勘探开发中不可缺少的一个重要组成部分,开展煤层气测井评价技术的研究具有重要意义和广阔应用前景[1～8]。 我国煤层气测井技术研究已有了较大的发展[9～20]。1991年,原地质矿产部华北石油地质局数字测井站率先开始在安徽淮南、河南安阳、山西柳林等地区开展了测井在煤层气储层评价中的应用研究,在定性识别煤层特性等方面取得了一些进展[5,9,10]。1997年开始,中国石油天然气总公司华北石油管理局测井公司先后在山西大城、晋城、吴堡、大宁—吉县和安徽淮北等地区,对煤系地层应用测井新技术,开展相应的煤层气储层测井评价技术研究,在利用测井确定吸附等温线等方面取得了一些成果[13,16,21]。但总体而言,我国煤层气测井技术研究尚处在初始阶段,缺乏系统性研究,起点低,时间短,资料少,远远满足不了我国对煤层气勘探开发工作的要求。要进一步加快我国煤层气的勘探开发和利用速度,跟上国际煤层气技术发展的步伐,在测井技术方面还需要进行大量的开拓性基础研究工作[19,22～30]。 1 煤层气测井技术发展现状 与常规油气储层相比,煤层气储层不但具有复杂的双孔隙结构系统,而且煤层气只有少量以游离态存在,大部分以单分子吸附于煤层的表面上。吸附气不像常规油气那样以一种独立空间存在的气体对测井曲线产生影响,而是依附于煤的其他四种工业分析组分[15～20,31～34]。因此,复杂的煤层气勘探开发问题需要有针对性的测井技术作为保障,才能更好、更有效地确定煤层气储层特性,为煤层气资源的地质评价提供重要的基础数据。 煤层气测井技术是基于石油测井和煤田测井技术发展起来的。石油测井在油气勘探开发中发挥了重要作用,现代高精度测井技术的发展,特别是成像测井技术的应用,大大提高了精细分析与描述油藏地质特性的能力;煤田测井一般仅用于标定煤层,使用方法相对单一。国内外测井工作者紧密结合煤层气储层的特点,相继开展了有关研究和探索[8～20,31～33],这里主要就煤层气测井数据采集技术和煤层气储层测井评价技术进行简要分析和总结。 1.1 煤层气测井采集技术 一般地,根据煤层气勘探开发的不同阶段、研究目的和地质条件综合选择应用煤层气测井采集技术系列[18～28,31～37]。基于不同勘探开发阶段评价目的,我们总结了目前国内外煤系地层常用的测井采集技术系列(表1)。 表1 煤系地层常用的测井采集技术 目的基本测井技术系列辅助测井技术系列 识别 自然伽马、密度、 中子、声波、井径 评价 自然伽马、密度、 中子、声波、双侧向、 微侧向、岩性密度、 自然电位、井径 开采 自然伽马、密度、 声波、双侧向、井径 核磁共振成像、多极阵 列声波、自然伽马能谱、 井周声波成像、微电阻率 扫描成像、长源距声波、 地层倾角、温度、压力等 从表1不难看出,现在使用的煤层气测井方法基本上还是在常规油气藏和煤田应用的测井方法,到目前为止,还没有专门为探测煤层气储层而设计