煤层气排采工艺：排水→降压→采气
煤层气排采工艺
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煤层气排采就是排水采气，煤层气在煤层中主要有溶 解气，游离气和吸附气三种形态存在。所谓溶解气就是少 量溶解在煤层水中煤层气，游离气就是游离状态存在的气 体，我们目前在做的采气，就是采煤层中的吸附气。要把 吸附于煤层内吸附气最大限度的开采出来，首先就是要不 断降低煤层的液柱压力而排水工作就是在降压，因为吸附 气的解析与压力有非常直接的关系，压力越低越容易解析 ，反之相反。
煤层气排采工艺 • 动液面的测试
• 检查和准备 • 1、仔细察看原始数据 （音标、泵深、吸入口 、煤层及完井数据）和 近期套压及动面深度记 录。 • 2、选择合适的测试仪 ，认真检查校对好测试 仪、井口连接器等相关 配套设施。 • 3、认真检查测试区域 、判断是否具备测试条 件。
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• 动液面的测试 • 1.侧身将套管和井口连接器连接好，并拧紧。缓慢将套管 阀门打开，严禁正对闸门操作。 • 3.用通讯电缆将井口连接器与记录仪相连接。 • 4.打开记录仪电源，选择液位测试，调节闭记录仪开关，拔下连接电缆。 • 7.关闭套管阀门。 • 8.打开放空阀，释放压力。 • 9.将井口连接器卸下。 • 10.液面测试完成
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• 煤层气的开采方式： • 一是地面钻井开采；二是井下煤层气抽采。 • 地面钻井开采的煤层气和抽放瓦斯都是可以利用的，通过 地面开采和抽放后可以大大减少风排瓦斯的数量，降低了 煤矿对通风的要求，改善了矿工的安全生产条件。
原始条件煤层气地面开发
煤矿区煤层气开发
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• 煤层气的排采
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• "贾敏效应"
• 解吸产气后，发生长时间 停抽，近井地带地层压力 逐渐恢复，煤储层裂隙被 再次填充，使得煤层喉道 处的流动空间变下，甲烷 气体流动阻力增大，在喉 道处发生“贾敏效应”， 致使气体不能顺利通过喉 道，阻止煤层气继续向井 筒运移，造成供气能力不 足，产气量下降。
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• “速敏效应”
• 排采过程中，煤储层内流体流速快，地层流体携带大量煤 粉，发生停抽后流体流速减小，煤粉原地沉淀堵塞裂缝通 道，产生“速敏效应”。“速敏效应”使储层渗透性严重 降低，其可致使多分支水平井产气、产水快速下降。
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综上，大家可以看出非连续性排采对井的影 响是非常大的，对于一些必须要进行作业的井， 我们要做到的就是尽量缩短作业时间，尽快恢复 生产。
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• ③严密检测泵的排量。如果产液量迅速下降,就必须使用 测试仪器进行示功图的监测; • ④严密监测环空液面的变化。开抽后,必须定时进行环空 液面的监测; • ⑤当液面降至泵的吸入口或者附近时,打开井口球阀,让气 的产出速度能够维持井口压力基本稳定。从而有力于保持 井底流压,以防止气和水产出时对地层的冲击;若环空压力 下降过快,应迅速关闭球阀; ⑥连续监测环空压力,通过逐渐调节井口球阀控制产气量, 保持环空压力的基本稳定; ⑦继续泵排,降低液面。
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• 正确的“井口、液面”定位位置：波形由中间开始跳变的 拐点处
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• 排采工作制度
• 可以通过定压排采和定产排采两种方式实现： • （1）定压排采 • 为确保煤层气生产井能够稳定、持续高产，在煤层气 排采的初期采用定压排采。定压排采关键性工艺技术是指 有效地控制井底流动压力与储层压力之间的压差，适度控 制井筒附近流体的流动速率，以保证煤粉等固相颗粒物、 水、气的正常产出。在排采过程中主要通过调整产水速率 以控制动液面，并通过控制井口套管压力和液柱高度来控 制井底流动压力，从而通过控制井底与储层的压差来保证 煤层气井的长期、稳定产气。
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• 煤层气生产的特点
• 一是煤层气在煤中的储集是以吸附状态附着在煤的表面； • 二是在进行大量开采之前，必须降低平均储层压力； • 三是储层中一般都有水，在采气的同时，必须进行排水。 • 由于煤层气生产的这些特点，在从事煤层气的开采时，涉 及以下几个方面： • 1.最大限度地降低井底压力； • 2.水气的地面分离； • 3.采出气压缩到输送压力； • 4.采出水的处置或处理。
排气流程：井下分离器→气→油管环空环→大四通→高压输 气管线→集输装置或火把
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• 煤层气井排采伤害
• 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.裂隙容易被水再次填充，阻碍气流； 3.“贾敏效应”； 4.“速敏效应”。
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• 排采前的准备工作 • 1、准备工作: ①准备井下气砂锚、泵、 抽油杆光杆、油管, 以及其 它的油管短节、变径、音标 等; ②准备适当型号的抽油机 、井口装置、地面管线、阀 门分离器、气体及液体的计 量仪表、计量箱; ③准备容量合适的污水排 放池。
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• 2、检查工作: • ①地面管线及井 口装置是否密封无 渗漏; ②阀门是否灵活 可靠 ,井口至计量 煤层气井排采工作 制度仪表的阀门是 否打开; ④计量仪表是否 完好。
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• 中期稳定生产阶段：随 着排水的继续，产气量 逐渐上升并趋于稳定， 出现高峰产气，产水量 则逐渐下降。 • 该阶段持续时间的长短 取决于煤层气资源含量 （主要由煤层厚度和含 气量控制），以及储层 的渗透性。
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• 后期气产量下降阶段： • 当大量气体已经采出，煤 基质中解吸的气体开始逐 渐减少，尽管排水作业仍 在继续，产气量下降，产 出少量或微量水。 • 该阶段延长的时间较长， 可以在10年以上。
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• 套压的控制：放大阀门，套压下降，气量上升；反之，减 小阀门，套压上升，生产压差减小。当套压降为零时，由 于空气密度大于甲烷的密度，空气有可能进入井中，与煤 层接触发生氧化作用，形成薄氧膜阻止气体的解吸，不利 于煤层气的产出。套压过高，不利于气体的解吸。综合考 虑，排液时井口压力不应低于0. 01Pa。 • 下泵深度选择：对于煤层气井，要求液面接近煤层或降到 煤层以下，这样生产压差就接近地层压力。在排采初期， 基本以排压裂液为主，产液量较大，因此，泵挂不宜过深 ，过深则易造成煤粉和砂卡泵。在排采的过程中，根据实 测的动液面确定适当的生产压差，当环空液面下降逐渐相 对稳定的情况下，泵才能下至煤层中部以下30 – 40m。
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• 在排采初期，由于压裂液未排完，水量很大，而随着 压裂液的排出，产水量下降。当液面降到解吸压力以下后 ，随着气体的产出，水相渗透率减少，产水量下降，泵的 工作制度也需相应调整。另外，由于煤层一般较浅、煤层 的闭合压力较低及煤体结构不同，合理的工作制度应保证 煤层不出砂及煤粉的前提下的最大排量。调整实际上是生 产压差的控制。 煤层气的产出与煤层水的产出密切相关，因此，可以 用调节煤层水的产出来控制煤层气的产出，使生产制度更 为合理，可用泵挂深度、泵径、冲程、冲次以及抽汲时间 、套管压力等来控制压差。
• 煤储层中的甲烷气体主要以物理吸附状态储存于煤岩 之中，连续不断的排水将使煤储层中的压力持续下降，当 煤储层中的孔隙、裂隙压力低于煤储层的临界解吸压力时， 主要在压力差的作用下，煤层甲烷气便从煤岩表面解吸出 来，解吸出的甲烷气体在压力差和浓度差的双重作用下扩 散、运移、渗流到大的裂隙中，最终通过井筒采出地面。
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• 煤层气基本知识
• 煤层气又称煤层瓦斯，煤层甲烷，它是成煤过程中经 过生物化学热解作用以吸附或游离状态赋存于煤层及固岩 的自储式天然气体，属于非常规天然气，它是优质的化工 和能源原料。 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。1立方米纯煤层气的相当于1.13kg汽 油、1.21kg标准煤，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。
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梁式泵
气井系统
井下设备
螺杆泵
电潜泵 发电机 控制柜 排液系统 采气系统
排采系统
动力系统设备
地面排采流程
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• • • • • 井下泵挂结构： 1.油管 2.回音标 3.管式泵 4.尾管又称缓冲管，可以起到沉砂 和异物的作用，可以防止水流直接 进泵易出现泵卡现象。 • 5.筛管作用是防砂。 • 6.沉砂管 • 7.丝堵
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• 地面排采流程
• 1.地面排采系统： • 单井采气系统：油、套环空出口，套管压力表，气管线， 放空火炬 • 单井排液系统：油管出口，水管线，水流量表，渗水池
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• 2.工艺流程： • 油管内排水的流程和油管环形空间采气流程 排水流程：水→分离器→深井泵→抽油机（或螺杆泵）→抽 吸水→油管→油管头→高压三通→油管出口线→地面→渗 水池
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• 3、 排液降压 • 在压裂后,随着泵的排液,井筒附近的水产出,会使地层 压力逐渐降低并使气和水向井筒方向流动,使井筒附近的 含气饱和度增高。随着油套环空压力的逐渐升高,井筒附 近气体的浓度也增大,如果在此时以很高的日产气量进行 投产,气和水就会高速流向井筒,同时携带大量的煤粉及砂 ,从而造成煤粉及砂迅速堵塞微细裂缝,严重降低煤层裂缝 的导流能力,影响该层的产气量及产液量;同时,一部分煤 粉及砂进入泵筒,造成煤粉及砂粒磨损泵筒或卡泵,另一部 分煤粉及砂随着液体到达地面,在地面流程中堆积,堵塞管 线或仪表,造成检泵和生产停止。因此,必须严格执行管理 规程和作业程序。其作业程序为: ①关闭井口环空球阀; ②开机泵排地层水 ,使井筒液面降低;
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• 测试注意事项
• 1.测试套压大于0.1Mp井的液面时，采用内压声波发生器 ，击发时候在手柄上迅速击打一下，使阀门打开时间在 0.1~0.3秒范围内，不允许在测试过程中一直将阀门打开 。 • 2.测试套压小于0.1Mp的油井液面时，采用氮气或空气方 式发声，充满一定压力的气体后，拍动手柄激发，产生声 波信号即可。 • 3.若采用内压声波发生器的液面不明显时，可采用空气或 氮气声波发生器。 • 4.当液面信号不明显时，可适当增加充气压力。