摘要：现阶段，我国对资源能源的使用量比较大，在煤炭资源的逐年减少情况下，以及使用煤炭带来的污染问题日益严重，人们对煤层气的利用就比较重视。在对煤层气的开采过程中就要注重开采的效率以及质量。本文主要就煤层气开采的问题以及优化策略详细研究，希望能通过此次研究对煤层气的开采质量提高起到保障作用。
关键词：煤层气；问题；方法
前言
煤层气属于新型能源的一种，其因具有高效清洁的特点，越来越受到各个国家和地区的关注。作为煤层气储量排名世界第三的资源大国，我国的煤层气开发技术也进入了不断发展和完善的进程中。我国在煤矿区的抽取采集煤层气量在2009年这仅一年的时间里达到了64.5亿平方米，利用量达到了19.3亿平方米。但在加大煤层气开发增加利用率的过程中，不能忽视煤层气开采的相关问题。
1影响我国煤层气采收率的主要因素
1.1 围岩因素
煤层气的保存条件与盖层突破压力的物性密切相关，对于含气性有重要的控制效果。盖层突破压力则是由围岩的稳定性、渗透性、厚度、岩性等所决定的。煤层气封堵的首个屏障是煤层的顶底板，在煤储层围岩组合中是最为关键的岩层之一，其中，砂泥岩互层、油页岩、泥岩、砂岩、碳酸盐岩等，都是主要的岩石类型。在煤层当中，灰岩主要是由生物碎屑灰岩构成，孔隙较多，煤层气会通过裂隙发生逸散。油页岩具有较大的韧性和较高的密度，裂隙不发育，具有较高含水量和含油量，且渗透率及孔隙率较低，因而作为封盖层较为理想。不过由于分布较为局限，缺乏普遍意义。
1.2煤层气开发技术的制约
当前，我国还没有先进的煤层气开发技术，在个性开发技术研究上仍有不足，缺乏相应的开采技术。我国煤层气地质条件复杂，技术适配性差，已开发区域普遍存在工程成功率低、单井产气效果差等问题，低阶煤、深部煤层气开发和低透气性煤层瓦斯抽采部分技术尚存在技术瓶颈，需要开展更为深入的理论探讨、技术创新及工程实践。
2煤层气开采的问题分析
2.1地质结构复杂
我国煤层气生产地主要位于山地丘陵等地，地质结构复杂，地貌险峻，断层结构较多，极不利于开采作业工作的进展，在煤炭聚集的地区，煤层机械程度较低，胶结性差，具有断层发育，直接影响着开采工作的展开，在煤层气的开采过程中，断层处的开采极易发生泄漏事件，对断裂层控制不当便会发生塌陷等安全生产事故，并发生井漏、井垮等难以预防的危险事故。
2.2地层压力变化较大
随着煤层气需求量的不断增加，煤层气的开采难度不断加大，侏罗系、石盒子组、石千峰组等层理构造开采难度巨大，煤层厚度较大，地层压力大，二叠系和石炭系均为地层压力较高的地层，且深度越深，地层压力随之增加，同时开采阶段地层压力受开采的影响变化加大，煤层气开采的难度加大，不稳定性增强，这大大增加了开采的危险性。
2.3煤层气渗漏严重
我国地质构造较为复杂，在山西地区煤层分布深受向斜构造的影响，容易发生断裂现象，煤层气漏失严重，渗透率较高，造成煤层气资源大量流失，同时，井眼承压能力较低，地层压力变化较大同样造成了煤层气漏失严重。
3提高煤层气采收率方法
3.1井下高压水力压裂增透助抽技术
水力压裂是一种通过外在机械力产生的高压水在原岩煤体中实现压裂造缝，形成流动的通道，能够有效的增加煤层透气性，使煤体卸压，提高抽放量的一种增透措施。该技术核心是利用松软煤体塑性延展的力学特性，通过高压水注入、压裂液保压、控制性排水等关键工序增强松软煤体内压裂微缝网的形成，进而提高松软煤层的透气性和抽采效果。
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3.2排水降压法
由于煤储层的结构特点，在其间隙中存在两种状态的煤层气，分别为游离态和吸附态，并且，以吸附态存在的煤层气占据了较大部分。当使用排水法进行采收时，根据煤储层的结构特点，当表面压力降低时，煤储层对于煤层气的吸附能力将大大降低，这就为处于吸附态的煤层气被释放出来提供了条件。并且，煤储层的结构裂隙因其表面压力的降低而减小，这导致煤储层渗透率的降低，煤层气的采收率将大大提高，这种情况随着煤储层深度的增加而愈发明显。
3.3顺煤层钻孔封孔提浓技术
由于井下煤层气（瓦斯）抽采钻孔（尤其是顺层钻孔）周围存在大量的原生裂隙，会形成外界空气进入抽采系统的漏气通道，因此作为抽采系统源头的抽采钻孔，其封孔效果好坏直接关系到抽采煤层气（瓦斯）浓度的高低。经过多年研究实践，抽采钻孔封孔技术逐步由经验指导向精细、量化确定转变，已经形成了一套包括合理封孔参数测定、高效封孔材料以及径向渗透式封孔工艺在内的顺煤层煤层气（瓦斯）抽采钻孔封孔提浓技术。
1）合理封孔参数测定。
抽采钻孔封孔参数包括封孔起始深度及长度，确定合理的封孔参数是保证封孔质量的关键。在抽采钻孔正常抽采状态下，通过测定钻孔内煤层气（瓦斯）抽采参数，如煤层气（瓦斯）及氧气浓度、压力的分布等，分析其变化规律可以确定合理的封孔长度及深度，达到封孔效果和成本的最优化。
2）高效封孔材料。
高效封孔材料一种新型无机复合封孔材料，核心是结合水泥砂浆和高分子封孔材料的特点，使其兼具高强度和高膨胀性，膨胀率可达 15% 以上；同时，高效封孔材料的膨胀反应发热量低、流动性好，可有效解决封孔材料失水收缩、发热量大等技术难题。
4 加强煤层气开采的对策
4.1优选钻头和施工提速工具
根据不同的地层选择不同型号的钻头，可以大大提高钻井施工的效率和速度，在侏罗系及以上地层压力较小的地层选择 PDC 钻头，采用五刀翼进行切割使钻头更加锋利，大大提高钻井速度，选用优质刀片如 X3、H3 刀片，增强钻头的耐高温能力，在二叠系地层，采用扭力冲击器和 PDC 钻头进行钻井提速作业，可以通过扭力冲击器的周向上对岩石的冲击破碎，使 PDC 钻头破岩效率提高，能够有效提高钻井的速度，为安全生产创造良好的条件。在二叠系以下的地层，主要分布着砂砾岩、火成岩等，这些岩层硬度较大，可钻性较差，钻井难度较大，在这种情况下，PDC 钻头的适应性较差，此时需要换成偏心距较小的钻头，牙轮钻头比较适用，这能够提高钻头的耐磨性，增强钻头的使用寿命，提高整个钻井的效率，既能保证安全的工作效率，又能够为企业创造更高的经济价值。
4.2多种钻具组合与开采技术的结合
受地层压力和地质构造的影响，需要采用不同的钻具组合方式和钻井技术进行煤层气的开采，以加快钻井进度，保证钻井的质量，在主井眼，一般采用动力钻具和 MWD 钻具相结合的的方式在斜井段进行钻进，而在分支井段，则采用单弯螺杆和 LWD 地质导向钻具组合进行钻进，这种钻井方式能够有效地实现多种地貌的开采，大大提高开采效率。另外，采取裸眼侧钻技术进行分支井段的煤层气开采，严格控制机械钻速，保证井眼的质量，以实现钻具在煤层安全有效的钻进，为煤层气增产打下坚实的基础。
总结
国家经济环境的发展和建设以及人们对能源需求能否满足和煤层气开采率有着很大联系，利用煤层气取代石油、煤炭等高污染的能源能够有效减少污染气体的排放，能够节省非可再生资源的开发利用。为此，本文首先分析了影响我国煤层气采收率的主要因素，并且就如何提高煤层气采收率的方法提出了自己的一些看法，希望本文的提出具有一定的价值。
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论文作者:魏鹏宇
论文发表刊物:《基层建设》2017年第34期
论文发表时间:2018/4/2
标签：煤层气论文; 煤层论文; 地层论文; 钻头论文; 收率论文; 钻孔论文; 技术论文; 《基层建设》2017年第34期论文;