煤层气开发钻井工艺及设备选择方案讲解

1、煤层气开发钻井工艺及设备选择方案APE OGGO李向前2010-12煤层气简介煤层气（Coal Bed Methane/CBM。煤层气俗称 “瓦斯”其主要成分 是甲烷，它是 在煤的生成和煤的变质过程中伴生的气体。在成煤的过程中生成的瓦斯是古代植物在堆积成煤的初期，纤维素和有机质经厌 氧菌的作用分解而成。甲烷通常是由水 压支撑在煤层气中。煤层气的 主要组成部分（95%是天然气。因此，煤层气具有热值 /每立方米与天然气几乎一样，可与天然气混合运输。煤层气就像天然气，相对便宜，是清洁燃料CBM是21世纪重点发展的替代能源CBM开发技术基本成熟，在中国潜力巨大。煤层气储量中国煤层气产业数据概览：36.

2、8万亿立方米 可开采资源总量占世界总量的12%41.5万平方公里煤层气产区面积2010年地面产量为15亿立方米;2015年地面产量为110亿立方米;2020年达 240亿立方米。中国9大煤层气富集盆地：沁水盆地,鄂尔多斯盆地、准噶尔盆地、滇东黔西、二连、吐哈、塔里木、天 山和海拉尔等含气盆地（群、121个含气区带中国煤层气资源丰富，发展前景广阔，资源分布集中，适于开发资源比例大，煤层气产业刚刚起步，煤层气市场逐步步入商业化阶段，煤层气资源量与常规 天然气相当, 有效勘探开发可以对常规天然气形成重要补充。目前能够商业化的煤层气主要目标市场为山西沁水、韩城、河南、湖北、湖南 等中部地区储存特点：低

3、渗透，低压力，开发难度较大。煤层气开发与常规天然气开发技术不同煤层气开发流程-地面开发第一步:勘查规划（国家投资带动外资第二步:招商引资（区块开米权 冲石油，中联，煤业集团第二步:钻井、固井、压 裂、排采（承包商承包：煤田地质勘探队；钻井工程公司等等第四步:运输（井口压缩机，管道输送第五步:应用（煤层气发电，加气站，工厂，民用煤层气钻井工艺简介“井下抽采”与地面钻采”是煤层气开采的两种方式。地面钻采”煤层气机理：地面钻采煤层气就是利用垂直井或定向井技术来开采原始储层中的煤层气资源。当储层压力降低到临界解吸压力以下时，甲烷气体从煤基质微孔隙内表面解吸出来；由于瓦斯浓度差异而发生扩散到煤的裂隙系统

4、，最后 以达西流形式流到井筒。解吸是煤 层气进行地面钻采的前提，降压是解吸的前提。 所以必须钻井后安装磕头机”排水降压，使煤层气析出。煤层气钻井-设备方案钻机全液压多工艺车载钻机：RD20,T130XD2000米水井回转钻机（不太适合石油钻机（不太适合最适合市场需要的钻机是全液压多工艺车载钻机，可进行泥浆牙轮空气牙轮空气潜孔锤泡沫潜孔锤煤层气钻井-设备方案压缩空气要求压力 24bar-150bar排气量 35-100m3min根据钻井的孔径，深度选择气压和气量一般煤层气钻井孔径：一开311mm , 50-80米；二开 215.9mm , 80-300-500米;三开 152.4mm , 300

5、/500米 -700-1000 米完井空压机型号：XRVS1300;XRVS1350;XRXS1275;XRYS1260 增压机型号:B7-41/1000;B15-62/2175煤层气钻井-空压机选择分析利用最小动能法计算：煤层气钻井-空压机选择分析实际工况，有效气举排渣所需的空气量受到很多因素影响，非常复杂,很难通过公 式表达，只能假设一些条件而估算出大概的空气量。影响因素包括：气体和固体混合物的不同密度固体颗粒的大小和形状；不同井段的温度；钻杆和井壁的粗糙度；大气压或空气的重度；湿度或涌水大小等。上表计算忽略的很多影响因素，而给出的最低有效气举排渣速度也仅供参考，换算出的15.25m/s的

6、最小环空流速实际是效率较低的，大些的岩屑不能直接被 空气循 环带出，而是需要钻头重复破碎后才能被循环带出，或岩屑与水结合形 成泥圈粘接在 潜孔锤与钻杆的轴间部位，易造成卡钻事故。建议气举排渣空气 流速为1200- 2000m/s并根据情况适当调整。煤层气钻井-设备方案配置与连接液压钻机RD20II 1台移动空压机XRXS1350 1台移动增压机B7-41/1000 1台 钻具:QL80 QL120煤层气市场-十二五规划”的商机2015年中国天然气缺口达1600亿立方米，非常规天然气将加速发 展,弥补空 缺。2010年煤层气地面产量约为15亿立方米，钻井合计5000多口，十二五”规划 2015年

7、地面产量要达到110亿立方米，折算需要钻井约4-6万口井。十二五”规划为沁水盆地,鄂尔多斯盆东缘地为煤层气商业开发示范区块。煤层气开发成本为1元/立方米，国家补贴0.2元/立方米，市场目前价 格3.64元 /立方米，具备商业价值优势。中国及世界能源公司合作已经具备了开发中国煤层气的基本技术和经验。国家政策逐渐倾斜，法规逐渐规范。能源巨头已经采取行动，中石油，中石化，中联煤，晋煤集团已经瓜 分了煤层气区 块开发权。煤层气市场-格局中石油煤层气有限责任公司总经理接铭训在接受媒体采访时表示 ，中石油未来 几年内将投资100亿元以上，用于煤层气产能的扩张,到2015年，中石油煤层气销量 有望占到全国市

8、场40%。日前晋煤集团获得国土资源部授予的成庄和寺河 （东区区块煤层气 采矿许可证, 这在煤炭行业尚属首例。晋煤目前每年抽采煤层气12亿立方米，从1993年至今已累计投入50多亿元。2009年中石油撤资后，中联煤层气的实力更不如从前：开采区块少了 一半,打井 数量更少，与中石油相比，无论是开发规模还是整体效益 上，都难以比肩，但是与外资 合作比较多。中石化占领了南方各省的煤层气开发权，如云南,贵州，淮南,鄂尔多斯等。华东 分公司为中石化专业煤层气开发公司。煤层气钻井承包商-已经有意向采购设备晋煤集团蓝焰煤层气开发有限公司 2套在用,3套在执行或计划 格瑞克（郑州煤 层气技术有限公司25套正在计

9、划河南豫中地质勘察有限公司5套在用，根据市场增加计划奥瑞安能源技术开发 有限公司6套在用，正在计划直井设备 山西煤田地质局各队4套在用，正在计划2套 山西潞安集团地质公司已经购买2套未到货中石油华北油田煤层气公司 正在考察车载钻机贵州安顺112地质队正在考察车载钻机云南煤田地质局及工程勘察公司 正在考察车载钻机中煤集团中联煤层气，大地技术 有意向考察河北煤田地质局 有意向考察宁夏煤田地质局 有意向考察煤层气钻井设备提供商阿特拉斯.科普柯集团是全球唯一能够提供从钻机、空压机、增压机、潜孔锤、钻头的一揽子解决方案提供商。美国雪姆SCHRAMM是国内车载钻机用户最多的专业钻机生产商，在中国的 代理商是：北京金地雪姆技术有限公司，配套寿力和阿特拉斯.科普柯空压机，争取为 唯一战略合作伙伴。石家庄煤矿机械有限公司钻探装备分公司获得国家“863车载钻