李丙茂
新疆维吾尔自治区煤田地质局156煤田地质队 830009
摘要：随着经济和各行各业的快速发展，煤层是一种双重空隙结构的储层，具有割理空隙和基质空隙，我国的煤层气资源有巨大的潜力，但是受地质条件等的影响，开采工作进展比较缓慢。我国大部分聚煤盆地的煤层构造比较复杂，是受多时期构造运动影响形成的，成煤的时代比较高，渗透率普遍比较低，煤储层的非均质性比较强，煤储层对地层压力的敏感度比较高，因此煤层气的开发是一个排水降压的连续过程。排采是煤层气开发中的一个重要环节，主要是利用油管抽水，利用套管产气，在排采中需要加强技术管理，建立合理的工作制度，才能实现高产稳产，提高开采产量。
关键词：煤层气；排采；技术管理
引言
煤层气与常规油气的开发有着较大的不同，煤岩储层具有特殊的应力敏感性和成藏富集规律，所以开采难度也相对较大。我国有着丰富的煤层气资源，且具有明显的多煤层发育特征。若想合理进行煤层气开采，首先要制定合理的排采制度。可以说，如何有效排水及如何优化排水降压制度，是决定煤层气发展的最重要问题。以下笔者就结合实际例子来谈谈煤层气排采制度的相关问题。
1煤层气排采特点
煤层气排采过程是一个对煤层排水降压，而使煤层中的吸附气解吸释放的过程。排采过程中，井底流压、动液面、套压决定着煤层气井的压降速度以及煤层气的解吸速度，从而影响最终的产气量。因此，通过对区块煤层气排采特征的分析制定相应的排采模式显得尤为重要。相较于单一煤层的排采曲线，多煤层合采煤层气的过程中会存在多个解吸节点。因多煤层排采时，上部煤层先解吸，且由前期单井排采数据发现试验井组20#煤层的解吸压力与煤层埋深呈较好的线性关系，即说明该地区影响煤层解吸压力的各因素中，埋深为最主要因素。开采单一煤层不同深度的水平井也应存在多个解吸节点，这在工区水平井的排采曲线上得到验证：Z2U1P井为工区内一口U形井，水平段钻探目的层为27#煤层，长度519.1m，A、B靶点高差84.32m，一共在8个井段钻遇27#煤层，钻遇率52.1%，其中斜厚较厚（超过10m）且气测情况较好的有3段。而在为期4a的排采曲线上可发现3个较为独立且明显的产气尖峰，分析认为出现的3个产气尖峰是由钻遇的3段主要煤层解吸后大量产气产生的，故可结合水平段录井数据，以及产气曲线尖峰的启动点，计算不同深度下的27#煤层解吸压力与深度的关系式。
2排采过程需注意的问题
煤层气产气的重要环节是钻井、压裂和排采，排采关系着钻井和压裂的效果。在排采过程中，存在着工作制度不合理的问题，有的过快，有的过慢。煤气层排采过快，会出现严重的吐粉、吐砂问题，导致煤层激励，堵塞渗流通道，有可能使井完全报废。排采过快，井筒附近快速降压，很快解吸出煤层气，但同时会快速降低渗透率，不能充分扩展煤层气井压降漏斗，地层中后期也可能会出现压力恢复的状况，只有距离井筒较近的小范围，可以解吸煤层气。如果井的含水量较大，渗透率比较高，排采过于缓慢，就无法在合理的时间降低液面，无法达到临界解吸压力，采气成本过高，很可能放弃原本产量不错的井。快速排采条件下，很短的时间内，产量能够到达一个较高的值，但是气源有限，有效泄压的范围小，无法长久实现高产。不合理的开采就会造成煤层气不能持续的问题，需要建立合理的制度控制排采。在排采过程中，要注意煤层气井间井结构，先套管，再加入排采泵，实现水气的初步分离，降低液体的上返压力。井斜坡度对排采有一定的影响，坡度大，会损坏油管和抽油杆，使液体外露，由于设备的磨损，增加电阻，影响抽油机的正常工作。大部分排采都经过压裂改造，容易出现防砂问题，而且排采强度越高，越容易出现泵被砂卡的问题，需要选择筛管比较宽的双层砂滤管。在排采过程中，管式泵容易受气体影响，严重的会产生气锁，无法排出液体，因此要注意防止气体进入。
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3排采技术管理
3.1加强地面采集设备管理
设备是排采的基础，关系着排采技术的顺利实施，在排采中，要加强设备的管理，保证排采的安全和顺利。煤层气井的采气条件是井底压力较低，在人工举升排水完成后，还需要其他的地面设备的配合，比如机器增压设施，气水分离设备等。低压采集系统包括水蒸气分离器、压力控制器、脱水分离器、涡轮流量计、泄压安全阀等。随着科学技术的发展，煤层气自动化开采发展迅速，出现了多种生产自动化系统，能够有力地节省人力、物力、财力等，改善井的质量和管理条件。在排采过程中，要严格按照机器设备的要求，规范操作，并对设备进行定期检修，保证作业质量。
3.2建立流体动力学模型
建立合理的煤层上下地层流体动力学模型，明确地下水力联系，是优化煤层气排采制度的关键。根据煤层、上下地层水力联系的强弱，将其流体动力学模型分为三种类型：一种类型属于煤层、上下地层水无直接水动力联系，其对于煤层气排采来说最为有利；一种类型是含水量大、补给充足，煤层、上下地层水联系密切，其对于煤层气排采来说最为不利；还有一种介于两者之间的，虽含水量不大、补给不充足，但煤层、上下地层存在水力联系的类型。综合分析后，建议建立第一种类型的流体动力学模型。
3.3完善排采制度
煤层气排采过程中，可能会出现各种问题，比如煤粉，影响开采的效率和质量，堵塞通道。要避免煤粉，需要制定完善的排采制度。煤层气的开采和天然气不同，煤层气需要降压、渗流、排采、解析等许多过程，最重要的是排采。要完善排采制度，根据地区的情况，以定量化和稳定性为原则，保证排采工作的顺利进行。在排采前，要对目标区域的煤层情况进行模拟，通过实验获取可靠的数据，进行科学的分析，确定排采强度的模型，以及渗流的参数，制定科学的排采管理制度。相关人员要做好数据的记录，分析数据，寻求合理的措施，提高排采的质量和效率。充分利用科学的参数模型，进行排采活动。
3.4逐级降压
煤层气由于其本身产出机理的特殊性，所以在制定排采制度时不能套用常规的试井理论。煤层气排采制度的合理性主要表现为对生产压差的控制，因此提出逐级降压排采的制度。在进行排采时，应分级逐次降低井底流压，每层均持续一定时间，这样一来就能够保证降压漏斗的充分扩展。且期间由于降压的幅度小，所以煤层的渗透率不会降低很大，通过延长该级降压时间，可促进降压漏斗的扩展，待充分扩展后再进行下级降压。这样一来，压力波就能传播得更远，从而最大限度地提高泄压体积，增大解吸范围，最终提高煤层气单井采收率。同时，这样还有利于缓解煤粉迁移现象和裂隙吐砂现象，从而减轻对井筒的伤害。
结语
在煤层气排采过程中，要加强技术管理，根据地区的地貌、气候等条件，选择合适的设备和排采方法，制定合理的工作制度，提高排采的工作效率。要适当控制排采的速度，调整组合方式，根据实际情况，开发排采软件，实现排采的自动化，优化工艺和技术，提高排采的质量。
参考文献：
［1］崔彬.织金区块煤层气井产能差异主控地质因素分析［J］.煤炭技术，2016，35（11）：115-117.
［2］李国富，田永东.煤层气井排水采气机理浅探［J］.中国煤炭，2002，28（7）：33-35.
论文作者:李丙茂
论文发表刊物:《防护工程》2018年第11期
论文发表时间:2018/9/29
标签：煤层论文; 煤层气论文; 气井论文; 制度论文; 地层论文; 过程中论文; 压力论文; 《防护工程》2018年第11期论文;