中国煤层气勘探开发技术研究进展

我国煤层气勘探开发工作走过了十多年的探索历程,大致可以分为三个阶段：技术引进阶段、勘探评价阶段、开发试验及探索研究阶段。目前,制约煤层气商业开发的瓶颈技术问题在于寻找煤层气富集高渗区、提高煤层气产能的开发工艺技术。本文将着重介绍我国在煤层气勘探开发技术方面的研究进展,主要包括煤层气资源评价和区块优选评价技术、钻井技术、完井工艺技术、压裂工艺技术、注CO2增产技术、煤层气地球物理探测技术、煤层气井抽放技术、煤层气生产和评价技术等等。同时,提出了今后我国煤层气勘探开发技术存在的问题和发展趋势。     

澳大利亚煤层气开发工艺技术

参考当前国内外在煤层气开发方面的相关研究成果,对澳大利亚现今主要的煤层气开发工艺技术,包括钻采工艺技术和煤层气开采技术进行了重点重点调研,以期能够给予我国煤层气产业发展起到启示作用。研究表明:澳大利亚目前最主要的钻井类型是中等半径钻井,普遍运用欠平衡钻井工艺,其煤层气开采技术因地制宜,采用有针对性的工艺方法。对于与我国煤层气地质条件相似的区域,其煤层气开发技术值得我们借鉴。     

我国煤矿区煤层气地面开发现状及技术研究进展

回顾了我国煤炭企业组织实施和合作开展的煤矿区煤层气勘探开发进程。经过三十多年攻坚克难、不懈努力,我国煤矿区煤层气地面开发技术研究、工程试验和产业发展均取得了可喜的成绩,不仅在山西晋城矿区首次取得国内外无烟煤的煤层气开发成功,实现了煤层气规模化商业化生产,而且在安徽淮北矿区取得了碎软低渗煤层顶板水平井开发煤层气技术的重大突破,实现了碎软低渗煤层的煤层气水平井单井的高产稳产;煤矿区采动区煤层气井开发在安徽淮北、淮南,山西晋城等矿区实现了规模化工程应用。同时,梳理总结了依托“十一五”—“十三五”国家科技重大专项项目,在煤矿区煤层气地面开发理论及技术研究方面取得的主要成果及其应用效果,包括:煤层气井密闭取心技术与设备、碎软低渗煤层地面煤层气垂直井强化增产技术、碎软低渗煤层顶板和煤层水平井分段压裂开发技术、多煤层分层控压合层排采技术、低煤阶低气含量煤层地面煤层气开发技术、煤层气井极小半径多孔旋转射流侧钻水平井技术,以及煤矿采动区煤层气产量预测技术等。在此基础上,根据全国煤矿区煤炭开采发展趋势和需求,提出今后煤矿区煤层气研究应重点关注3个方向:穿浅部采空区/采动区的深部煤层气与煤炭资源协调开发、低...     

煤层气开发技术综述

目前国内外煤层气开发技术主要包括钻井技术(定向羽状分支水平井钻井技术和空气欠平衡钻井技术)、完井技术(裸眼洞穴完井和套管射孔压裂完井)以及排采技术(有杆抽油泵技术、螺杆泵技术和潜油电泵技术)。在国内煤层气研究开发中仍存在如基础研究薄弱,没有形成从钻井、完井、生产到集输一体化的煤层气生产规模,中央企业和地方企业之间的资料和技术不共享,设备利用率低等诸多问题。定向羽状水平井、空气钻井技术、洞穴完井技术和压裂技术是当前煤层气开发技术的发展趋势,但必须加以改进使之成为适宜中国煤层气储层条件的技术。     

构造煤U型对接井水平段钻井技术

煤层气是一种非常规天然气资源,传统的煤层气开采方式为地面直井排水降压开采,但这种方式开采煤层气单井产量低、经济效益比较差。U型对接井是一种煤层气开采钻井技术,是由一口直井和一口水平井对接组成,水平井可以在煤层或煤层顶底板与直井连通,目前大多数水平井沿着煤层钻进。煤层气水平井是一种成本不是很高但增产效果非常好的技术,已经越来越多地应用于煤层气的开采。文中主要介绍U型对接井构造煤水平段钻井技术,此地煤层结构形成了局部的碎裂煤、碎粒煤和糜棱煤等构造分层,煤层稳定性较差。在该地质条件下U型对接井钻完井取得成功,对进一步丰富煤层气开发技术和推动高、中、低煤阶煤层气的全面开发,具有非常重要的意义。     

新兴能源领域—煤层气研究开发的历史和现状

本文回顾总结了国内外对新兴能源——煤层气研究开发的历史和现状。从影响煤层产能的因素、储层特征以及开采技术等八个方面概述了近年来国内外煤层气研究与开发的主要进展,并就我国在这一领域研究中存在的问题提出了三点看法和建议。     

沁水盆地柿庄区块煤层气井压裂增产效果关键影响因素分析与实践

针对沁水盆地柿庄区块煤层气开发过程中低产低效问题,基于大量实际生产资料分析,探讨地质因素和工程因素对煤层气开发效果的影响。结果认为,地应力和煤体结构是影响煤层气井压裂增产效果的关键地质因素。其中,煤层气井压裂过程中,高地应力影响裂缝延伸和支撑,水平主应力差影响裂缝延伸方向和形态;煤体结构较差的煤层在压裂中易形成煤粉,堵塞导流通道,压裂效果变差。影响压裂效果的工程因素主要包括压裂液性能、施工排量、前置液占比和井径扩大率,针对研究区地质概况,提出"2% KCl+清水、阶梯排量注入、前置液量180~240 m3、优化射孔段和水力波及压裂"等系列优化技术,并指出煤层气压裂选井是决定压裂效果和开采经济性的重要环节。将优化技术在柿庄区块北部深部煤层气开发井中加以实践验证,取得很好的增产效果。研究成果及认识对沁水盆地及相同地质条件区域的煤层气开发具有一定的指导意义。      

中国煤层气勘探开发的进展与趋势

中国目前处于从煤层气资源大国转型为生产大国的关键时期，煤层气勘探与开发活动取得突破，但产业发展仍存在诸多问题。通过总结我国近期煤层气勘探开发活动的进展情况，指出了产业发展面临的主要技术问题，阐述了国家和国内主要煤层气企业今后五年的发展趋势，以期对我国煤层气勘探开发活动有所促进。     

煤层气不同开发方式的应用现状及适应条件分析

在对国内外煤层气勘探开发现状调研的基础上,分析了不同煤层气开发方式的技术特点、技术优势和存在问题,以及应用现状和应用效果,并根据不同开发方式的技术、工艺要求,从地质、储层、地形和投资等方面研究了主要开发方式的适应性。基于美国和我国煤层气地质条件的综合对比分析,并针对我国主要煤盆地的地质特征和地形条件等,提出了相应的煤层气开发方式:沁水盆地和鄂尔多斯盆地东缘比较适合地面垂直井和定向井开发方式;其他地区因地质条件大都比较复杂等原因,建议首选直井方式进行煤层气勘探开发。      

我国煤层气高效开发关键技术研究进展与发展方向

"十三五"期间,围绕"突破煤层气单井产量低"这一制约我国煤层气高效开发的重大难题,借助国家科技重大专项和其他技术攻关研究,煤层气勘探开发理论认识和工程技术都取得明显进展,表现在4个方面:(1)勘探理念从寻找富集甜点区向高产甜点区转变,开发部署由平铺式到精细化调整转变.(2)围绕高效增产技术方面,在实现由二维地震向三维地...     

安徽省煤层气勘查开发进展与发展方向

安徽省煤层气资源丰富,开发前景广阔,经过20多年的不断探索,近年取得了重要进展。本文系统总结了安徽省煤层气赋存特征,通过研究单纯的地面煤层气勘查试验进展,以及井下井上相结合的勘查开发进展,分析了目前面临的主要问题,提出了今后发展方向应以国有煤矿集团为主体,政府应继续保持和加大政策扶持力度,优先支持矿区煤层气（瓦斯）勘查开发,大力推行“一井三用”的开发模式,逐步实现煤层气地面勘查开发的技术突破。     

“十三五”期间我国煤层气勘探开发进展及下一步勘探方向

基于我国煤层气勘探开发项目、煤层气田生产现状以及科研技术成果的调研资料,分析了煤层气田稳产、提产综合治理技术措施,深层煤层气取得勘探突破的地质条件和潜力,支撑上述两方面进展的煤层气水平井技术以及相配套的井网优化、排采技术。结果认为,我国煤层气田稳产、低产井提产综合治理最有效的技术措施有四类,包括增加新层、调整开发方案扩大产量规模、水平井嵌入加密井网、老井增产改造技术。提出了“煤层气水平井+技术体系”概念,即水平井钻完井+套管分段压裂+无杆泵排采技术组合体系,强调在井网优化部署、钻完井、压裂工艺和排采技术设备等各个环节的相互匹配。界定了深层煤层气涵义,深层煤储层一般存在游离气,临界深度受地层温度梯度和压力影响。指出深层煤层气、低阶煤煤层气是下一步煤层气勘探重点领域和方向。      

芦岭井田煤层气开发地质条件及开发方式选择

我国煤层气地质条件复杂,针对不同地质条件,选择合理的煤层气开发方式,对煤层气抽采非常重要。分析研究芦岭井田煤层气开发地质条件显示:芦岭井田构造及水文地质条件较复杂;目标煤层发育层数多,厚度大,煤层埋藏较深,且分布较稳定;煤层主要为构造软煤,渗透性较差,气含量较高。通过对目前煤层气不同开发方式的适用性分析,结合芦岭井田的煤层气开发地质条件,在目前经济技术条件下,优选出地面垂直井为本区煤层气的首选开发方式。      

煤层气井压裂技术方法研究与应用

压裂工艺是实现煤层气井强化增产目标的关键工艺技术。煤层气特殊的储集及条件使煤层敢井区裂在许多方面具有不同于常规油气井压裂的特点和技术要求，本文概述了煤层气井压裂的作用与特殊问题，介绍了煤层气压裂前地层评价与压裂评井选层，设计与优化方法，压裂施工实时模拟分析技术，压裂压力分析技术以及压裂液试验评价技术的基本内容，这些技术在柳林等煤层气勘探开发试验区实验区实践中取得良好的应用效果，对我国煤层气井压裂施     

中国煤层气技术可采资源潜力

煤层气原地资源量和技术可采资源量的计算结果,可为国家制定煤层气开发战略提供决策依据,也可为煤层气开发的相关部门或单位提供参考依据,对推动我国煤层气产业发展具有重要意义。通过对我国褐煤分布区的煤层气资源量的计算,弥补了我国长期缺少褐煤煤层气资源量的缺陷,使我国煤层气资源量数据更加完整,我国陆上煤层埋深2 000 m以浅的煤层气原地资源量为32.86×1012m3,其中,褐煤主要分布区为1.40×1012m3,非褐煤地区为31.46×1012m3。利用已建立的煤层气技术可采资源量评价方法体系,并基于目前的开发技术,对我国煤层气技术可采资源量进行计算,结果为13.90×1012m3,占原地资源量的42%。      

高压水射流极小半径钻井技术研究现状与展望

高压水射流极小半径钻井技术是实现油气资源低成本、高效开发的重要技术手段。根据国内外高压水射流极小半径钻井技术研究及应用情况,系统分析了锻铣扩孔型液压式、锻铣扩孔型射流反推式和套管开窗型3种极小半径钻井技术的装备组成、钻进原理、工艺过程和应用效果,归纳了不同技术的优缺点和适用性。从应用于煤层气开发的角度,倡导锻铣扩孔型射流反推式极小半径钻井技术应作为一个进一步研究的方向,并提出了此技术在煤层钻进及转向过程中面临的难点问题和解决思路。针对极小半径钻井技术装备在地层适用性、钻进效率、增产效果等方面的瓶颈问题和新形势下能源开发对钻井技术装备的发展需求,建议应尽早开展煤层气井极小半径钻井复合增产技术、极小半径钻井提速增效技术、极小半径钻井-下筛管一体化钻完井技术以及自动化、信息化、智能化极小半径钻井技术的研究和工程试验。      

低渗煤层压裂机理及应用

构造煤由于煤层渗透性低,地面煤层气开发进程迟缓。通过研究低渗煤层的地质模型,结合以往工程实践经验分析,探讨了低渗煤层中采用水力压裂技术进行储层改造增产的机理,并在淮北矿区芦岭煤矿地面煤层气井中进行了应用。研究表明,采用高强度水力压裂技术工艺可在低渗煤层中产生比较长的裂缝,取得比较理想的产气效果。研究结果对我国碎软低渗煤层开展地面煤层气开发具有一定的推动作用。      

水平井分段压裂技术在煤层气开发中的应用实践

为了满足煤层气地面快速、高效抽采的技术需求,水平井分段压裂技术逐步应用于煤层气开发工程实践中。通过对煤层气水平井分段压裂技术的适应性分析,并结合煤层气压裂大规模大排量的技术要求,针对不同地质条件和不同完井方式,提出了裸眼完井封隔器滑套分段压裂技术、非固井套管完井油管拖动油套同注水力喷射分段压裂技术和碎软低渗煤层顶板水平井可钻桥塞分段压裂技术,并进行了现场工程应用实践,取得了良好的产气效果,为同类条件下的煤层气水平井压裂增产改造提供了理论和实践依据。     

煤层气开发U型井施工技术及增产措施试验研究——以寺河煤矿15号煤2014ZX-U-05V/H井组为例

煤矿区煤层气地面高效开发具有资源、安全、环保等多重效应。针对沁水盆地15号煤储层煤层气开发地质条件特点,提出并试验了地面U型井开发方案,钻成了第一口带分支的U型井,研究实践了新的增产措施,取得了良好产气效果,日产气量超过了2.0× 104 m3,为区域内15号煤层的煤层气地面高效开发提供了新的技术途径。介绍了试验井组的工程概况、井身结构设计、施工技术及完井工艺等,对同类型井组的实施具有重要借鉴作用。      

丰城矿区煤层气开发前景及试验的效果与思考

江西丰城矿区是江南煤层气试验开发最佳区段之一,具有良好的资源条件、市场条件和投资环境,并有了工作基础。开发该区煤层气具有重大的社会意义和好的经济效益。通过2口井的试验,效果明显提高,含气量、储层渗透率和储层压力及热值均处于高指标,产气量稳定接近工业气流。采用压裂改造储层工艺技术,寻找次要煤层和砂岩层中的煤层气意义重大。首次创造采用抽油机配合真空泵间隔排采法,取得了小水煤层稳产、增产煤层气的经验。存在的主要问题是储层被油汲水污染伤害。试验证明丰城矿区煤层气试验开发具良好前景,并提出加快试验开发、改进工艺,防止对煤储层污染伤害的建议。