提高煤層氣采收率的方法和技術(shù)進(jìn)展

張吉祥(貴州省煤田地質(zhì)局一四二隊(duì)， 貴州 貴陽 550000)

提高煤層氣采收率的方法和技術(shù)進(jìn)展

張吉祥(貴州省煤田地質(zhì)局一四二隊(duì)， 貴州 貴陽 550000)

煤層氣資源評價和勘探工作的最終結(jié)果是查明煤層氣資源量，煤層氣資源量的多少和分布情況，能夠作為編制勘探計(jì)劃、開發(fā)計(jì)劃、能源調(diào)度以及投資決策的最重要參考因素之一。工程技術(shù)研究人員、決策者以及相關(guān)主管部門都非?？粗孛簩託赓Y源地質(zhì)儲量以及資源的經(jīng)濟(jì)開采量，因此如何更好的提高煤層氣的采收率才是我們應(yīng)該研究的重點(diǎn)。

提高；煤層氣；采收率；方法；技術(shù)

我國擁有非常豐富的煤層氣資源，煤層氣不但是一種有巨大儲量的綠色資源而且還是接替資源，同時煤礦災(zāi)害中發(fā)生的主要原因就是煤層氣，也是導(dǎo)致大氣污染和溫室效應(yīng)的重要源頭，因此，開發(fā)和利用煤層氣不但可以將我們對資源的選擇種類增多，還能從本質(zhì)上解決煤礦生產(chǎn)的安全性問題，同時還能減少污染環(huán)境的現(xiàn)象。

1 影響我國煤層氣采收率的因素分析

(1)煤層儲層條件的限制 煤層氣采收率的影響因素主要是煤層儲層的條件，包含滲透率、儲層壓力和含氣飽和度等等，我國的煤層呈現(xiàn)的大多是低滲透率，極有可能出現(xiàn)煤層氣產(chǎn)量過早衰減的情況，從而導(dǎo)致的結(jié)果就是停止開發(fā)，致使煤層氣采收率直線降低的情形。水和氣體從煤層裂縫流向井筒的動力是儲層壓力，含氣飽和度主要是各種不同條件包含溫度、壓力等的產(chǎn)生綜合作用的結(jié)果，直接對煤層氣的解吸量進(jìn)行作用，相同的廢氣壓力前提下，壓力比較高的飽和煤層要比壓力比較低的飽和煤層解吸量大。

(2)煤層氣開發(fā)技術(shù)的制約 導(dǎo)致煤層氣采收率低的開發(fā)技術(shù)條件包含布置井網(wǎng)不合理、鉆完井技術(shù)不成熟、排采工作技術(shù)以及增產(chǎn)的技術(shù)手段落后等。井網(wǎng)布置的不同方法、井間干擾、廢氣壓力直接對煤層氣的采收率帶來了影響，總體來講，井距離越小，那么總產(chǎn)量就會高，那么出現(xiàn)井廢棄情況的概率就會變小，同時采收率得到提高。鉆完井技術(shù)主要是利用破裂儲層、加大泄流面積以及增加儲層滲透率等對采收率進(jìn)行的。當(dāng)前的一些新型鉆完井技術(shù)在降低鉆井成本的同時，也大幅度降低了井液傷害煤儲層的概率、加大了泄流面積，對煤層氣采收率影響非常大。然而，工作制度的不合理、壓裂技術(shù)選擇不當(dāng)、操作人員技能低下可能導(dǎo)致煤層氣井經(jīng)濟(jì)性生產(chǎn)的提前結(jié)束，不能切實(shí)有效的產(chǎn)出氣體，直接影響煤層氣的整體采收率。

(3)經(jīng)濟(jì)因素對采收率的影響 煤層氣采收率的影響因素包含經(jīng)濟(jì)因素，經(jīng)濟(jì)因素主要包含不同的投資成本、費(fèi)用和操作成本以及氣價。前面的成本、費(fèi)用和操作成本都是呈現(xiàn)了反相關(guān)的影響，可是氣價是從正面來直接影響了煤層氣的最后的采收率，利用敏感性的分析，發(fā)現(xiàn)投資成本對煤層氣開發(fā)的影響程度處于次要地位，可是操作的成本費(fèi)用以及技術(shù)處理時水的成本反而對煤層氣開發(fā)的影響程度很大。

2 提高煤層氣采收率的方法和技術(shù)

(1)注熱開采煤層氣技術(shù) 注熱開采煤層氣技術(shù)主要依靠水蒸氣注入到煤層中，達(dá)到煤層增產(chǎn)的目標(biāo)，在實(shí)際的開采流程中。實(shí)踐表明，要將煤層進(jìn)行壓裂改造之后，才可以往煤層中注入熱量，才能更好的提高煤層氣的產(chǎn)出量。

(2)注二氧化碳提高煤層氣采收率 通過煤層氣分子的運(yùn)動特征以及吸附解吸附的特點(diǎn)可以了解，煤層氣生產(chǎn)最便捷的方式之一就是排水降壓，可是實(shí)際運(yùn)用效果并不是很好。排采流程中，降低儲層壓力讓儲層中的流體丟失了井筒中力的水平，可是一旦儲層水飽和之后，大量水促使甲烷的產(chǎn)出時間嚴(yán)重落后。然而通過注入二氧化碳?xì)怏w到煤層中可以更好的解決這些問題，提高煤層氣的采收率。

提高煤層氣采收率的技術(shù)中使用注二氧化碳的形式機(jī)制是：向煤層中注入二氧化碳來提升煤層的滲透性，使甲烷的吸附和解吸以及擴(kuò)散達(dá)到更高的效率，通過將氣體注入到煤層中增加了煤層總體的割理壓力，部分降低了割理中甲烷的分壓，從而更好的提高解吸速度和擴(kuò)散速度，二氧化碳的分子結(jié)構(gòu)特性直接決定了二氧化碳分子對煤基質(zhì)的吸附作用大于甲烷分子，二者對煤基質(zhì)的吸附存在競爭作用，通過這種競爭吸附置換作用，將更多的甲烷從煤基質(zhì)中解吸出來。

(3)聲震法提高煤層氣采收率技術(shù) 提高煤層氣采收率的技術(shù)還有聲震方法。主要是依靠兩個方面來實(shí)現(xiàn)的，第一，煤層微孔中解吸擴(kuò)散作用的增強(qiáng)是通過聲波震動進(jìn)行的，第二，煤層間隙滲流特性的改善是通過聲音震動進(jìn)行的。

(4)多分支水平井鉆井技術(shù) 多分支水平井鉆井是一種全新的煤層氣鉆井技術(shù)，所謂的多分支水平井主要是在一個主要的水平井眼兩旁側(cè)鉆多個分支井眼來作為泄氣的渠道，同時為了更好的滿足排水降壓采氣流程中采氣的需要，在距離主水平井井口的200m左右鉆一個直井，同時連通主水平井眼，使用這個井眼來進(jìn)行排水降壓采氣工作。

(5)水力壓裂技術(shù) 提高煤層氣采收率的重要技術(shù)手段還有水力壓裂技術(shù)，煤層水力壓裂能更好的創(chuàng)造出非常多同時比較發(fā)達(dá)的裂縫網(wǎng)絡(luò)，從而實(shí)現(xiàn)排水降壓的效果，同時在降低井筒周圍壓力的同時增大了儲層壓力，因?yàn)槭艿搅嗣簩咏祲旱淖饔?，甲烷氣體解吸表面面積提高，保證了氣體可以長久的泄放，實(shí)際數(shù)據(jù)表明，此時產(chǎn)量和壓裂之前相比較，增加了5到20倍。

總而言之，為了更好的提高煤層氣采收率，提高低透氣性煤層的產(chǎn)氣量，重點(diǎn)要使用注氣、注水、壓裂、鉆井以及這些方法的綜合運(yùn)用來提高煤層氣采收率，對產(chǎn)氣的效率來講，未來最有希望的煤就是煙煤或者更高級的煤炭。我國作為一個富含煤層氣的國家，煤田中無煙煤占據(jù)了非常大的比例，怎樣開發(fā)煤層氣的無煙煤區(qū)域，是需要深入研究探討的另一個問題。

[1]劉盈,白興家.火燒煤層提高強(qiáng)水敏儲層煤層氣采收率初探[J].煤礦安全,2016,10:180-183.

[2]白優(yōu).提高煤層氣采收率方法研究[J].石化技術(shù),2016,03:130.