煤层气开发——煤层气开采工程学习教案

1、会计学1煤层气开发煤层气开发(kif)煤层气开采工程煤层气开采工程第一页，共111页。一、煤层气排水降压一、煤层气排水降压(jin y)方方法法第1页/共110页第二页，共111页。第2页/共110页第三页，共111页。第3页/共110页第四页，共111页。常规气藏常规气藏煤层气储层煤层气储层气体在井筒的流动符合达西流动定律气体在井筒的流动符合达西流动定律气体在微孔隙内的流动为扩散流动，在气体在微孔隙内的流动为扩散流动，在裂隙中的流动符合达西流动定律裂隙中的流动符合达西流动定律气体储存于宏观孔隙中气体储存于宏观孔隙中气体以吸附的形式储存于微孔隙表面气体以吸附的形式储存于微孔隙表面产量符合递减曲

2、线产量符合递减曲线初期产量低，中期产量高，后期递减初期产量低，中期产量高，后期递减通过测井可解释气层含量通过测井可解释气层含量通过现场解吸可确定煤层气含量通过现场解吸可确定煤层气含量气水比随时间递减气水比随时间递减开采中期和后期，气水比随时间递增开采中期和后期，气水比随时间递增无机储集岩无机储集岩有机储集岩有机储集岩储集岩与源岩不同储集岩与源岩不同储集岩与源岩同层储集岩与源岩同层渗透率与应力无关渗透率与应力无关渗透率与应力有很大关系渗透率与应力有很大关系井间干扰对生产有害井间干扰对生产有害井间干扰对生产有利井间干扰对生产有利第4页/共110页第五页，共111页。煤层气井周围气水分布煤层气井周围

3、气水分布(fnb)及流动及流动状态径向剖面示意图状态径向剖面示意图第一节 煤层气开采(kici)方法与原理（2）煤层气的排水降压）煤层气的排水降压 煤层气主要以吸附状态存在于煤层气主要以吸附状态存在于煤基质的微孔隙中，其生产煤基质的微孔隙中，其生产过程就是先排水，后采气。过程就是先排水，后采气。 煤层气的生产一般可分为三个煤层气的生产一般可分为三个阶段：从煤基质孔隙的表面阶段：从煤基质孔隙的表面解吸、通过基质和微孔隙扩解吸、通过基质和微孔隙扩散到裂隙中、以达西流方式散到裂隙中、以达西流方式通过裂隙流向井筒通过裂隙流向井筒(jn tn)运移。运移。第5页/共110页第六页，共111页。 1）煤储

4、层原始渗透率与改造后渗透率差不大时，排采阶段划分为煤层有、无越流补给两种情况）煤储层原始渗透率与改造后渗透率差不大时，排采阶段划分为煤层有、无越流补给两种情况 。排采过程煤层无越流补给排采过程煤层无越流补给 排采过程煤层无越流补给时，压力传播仅在煤层中发生，传播轨迹无串层现象，排采过程中地层供液能力与煤层渗透率变化排采过程煤层无越流补给时，压力传播仅在煤层中发生，传播轨迹无串层现象，排采过程中地层供液能力与煤层渗透率变化(binhu)、煤层中传播影响半径关系密切，与围岩关系较小，而排采过程中相态变化、煤层中传播影响半径关系密切，与围岩关系较小，而排采过程中相态变化(binhu)对水相渗透率的影

5、响最大。对水相渗透率的影响最大。第一节 煤层气开采方法(fngf)与原理第6页/共110页第七页，共111页。第7页/共110页第八页，共111页。第8页/共110页第九页，共111页。第9页/共110页第十页，共111页。第10页/共110页第十一页，共111页。第11页/共110页第十二页，共111页。第12页/共110页第十三页，共111页。煤层气生产井的气、水产量煤层气生产井的气、水产量(chnling)变化曲线变化曲线第13页/共110页第十四页，共111页。第14页/共110页第十五页，共111页。第15页/共110页第十六页，共111页。第16页/共110页第十七页，共111页。

6、第17页/共110页第十八页，共111页。泄流半径继续泄流半径继续(jx)增大，解吸漏斗继续增大，解吸漏斗继续(jx)增大，原解吸漏斗范围内早已解吸的煤层气开始渗流，形成气和水的两相渗流流动。增大，原解吸漏斗范围内早已解吸的煤层气开始渗流，形成气和水的两相渗流流动。第18页/共110页第十九页，共111页。最后形成的解吸漏斗开最后形成的解吸漏斗开始始(kish)解吸，出现水解吸，出现水的非饱和流动，泄流半的非饱和流动，泄流半径以外的水不流动。径以外的水不流动。第19页/共110页第二十页，共111页。第20页/共110页第二十一页，共111页。煤层气存在煤层气存在(cnzi)补给边界补给边界第

7、21页/共110页第二十二页，共111页。 煤层气存在越流补给煤层气存在越流补给(b j)边边界界第22页/共110页第二十三页，共111页。第23页/共110页第二十四页，共111页。第24页/共110页第二十五页，共111页。开井排水，压力下降到解吸压力以上形开井排水，压力下降到解吸压力以上形成成(xngchng)压降漏斗，但只有单相压降漏斗，但只有单相水流动，与单井开采相同。水流动，与单井开采相同。 继续排水，压力下降到解吸压力以下继续排水，压力下降到解吸压力以下，未达到井间干扰，解吸漏斗内的气，未达到井间干扰，解吸漏斗内的气解吸，形成解吸，形成(xngchng)水的未饱和水的未饱和流动

8、，流动，这时也与单井开采相同。这时也与单井开采相同。 第25页/共110页第二十六页，共111页。当相邻井的泄流半径之和大于井距当相邻井的泄流半径之和大于井距时，由于井间干扰，井间压力都下时，由于井间干扰，井间压力都下降到临界解吸压力以下，井间都开降到临界解吸压力以下，井间都开始解吸气，同时始解吸气，同时(tngsh)先前解吸先前解吸的气扩散、溶解、渗流，形成两相的气扩散、溶解、渗流，形成两相流动流动 。当井间压力都下降到井底压力；井间的当井间压力都下降到井底压力；井间的气全部解吸、扩散气全部解吸、扩散(kusn)、溶解、渗、溶解、渗流，形成大面积的解吸和两相流动流，形成大面积的解吸和两相流动

9、 。第26页/共110页第二十七页，共111页。第27页/共110页第二十八页，共111页。第28页/共110页第二十九页，共111页。螺杆泵螺杆泵第29页/共110页第三十页，共111页。第30页/共110页第三十一页，共111页。第31页/共110页第三十二页，共111页。 三类三类(sn li)泵排水采气方法对比表泵排水采气方法对比表第32页/共110页第三十三页，共111页。第33页/共110页第三十四页，共111页。第34页/共110页第三十五页，共111页。智能控制系统智能控制系统(kn zh x tn)的典型结构的典型结构 参数自适应自组织控制参数自适应自组织控制第35页/共11

10、0页第三十六页，共111页。智能智能(zh nn)控制原理控制原理图图第36页/共110页第三十七页，共111页。控制排采系统控制排采系统(xtng)组成及结构组成及结构第37页/共110页第三十八页，共111页。导轮导轮(doln)结构示意图结构示意图离心泵结构示意图离心泵结构示意图第38页/共110页第三十九页，共111页。第39页/共110页第四十页，共111页。变频变频(bin pn)控制系统控制系统示意图示意图第40页/共110页第四十一页，共111页。第41页/共110页第四十二页，共111页。第42页/共110页第四十三页，共111页。第43页/共110页第四十四页，共111页。

11、第44页/共110页第四十五页，共111页。第45页/共110页第四十六页，共111页。第46页/共110页第四十七页，共111页。第47页/共110页第四十八页，共111页。第48页/共110页第四十九页，共111页。人工人工(rngng)举升示意图举升示意图第49页/共110页第五十页，共111页。第50页/共110页第五十一页，共111页。第51页/共110页第五十二页，共111页。第52页/共110页第五十三页，共111页。第53页/共110页第五十四页，共111页。第54页/共110页第五十五页，共111页。 JS1井排采曲线图井排采曲线图排采初期，排出的主要是水，气量极小排采初期，

12、排出的主要是水，气量极小，但水产量，但水产量(chnling)下降较快。当井下降较快。当井底流压达到底流压达到2.8 MPa时，气产量时，气产量(chnling)急剧上升，而水产量急剧上升，而水产量(chnling)对压差的敏感性不大。继续对压差的敏感性不大。继续降压，当井底流压达到降压，当井底流压达到1.6 MPa时出时出现产气高峰，并有一段相对稳定时间。现产气高峰，并有一段相对稳定时间。再继续降压，气产量再继续降压，气产量(chnling)则急剧则急剧下降，因此在图中出现了明显的拐点。下降，因此在图中出现了明显的拐点。 第55页/共110页第五十六页，共111页。第56页/共110页第五十

13、七页，共111页。第57页/共110页第五十八页，共111页。第58页/共110页第五十九页，共111页。第59页/共110页第六十页，共111页。第60页/共110页第六十一页，共111页。第61页/共110页第六十二页，共111页。第62页/共110页第六十三页，共111页。导致压裂液对煤储层的伤害程度加导致压裂液对煤储层的伤害程度加重的因素：重的因素：第一第一(dy)，压裂液经垂直裂缝，压裂液经垂直裂缝向薄煤层中侵入的距离较长；向薄煤层中侵入的距离较长；第二，单流阀效应引起孔隙压力第二，单流阀效应引起孔隙压力下降，割理闭合，导致侵入的压下降，割理闭合，导致侵入的压裂液滞留其中。裂液滞留其

14、中。第63页/共110页第六十四页，共111页。第64页/共110页第六十五页，共111页。上图直观地描述了压裂处理压力过高的机理，各机理或同时作用或单独作用。其中，孔隙弹性效应在井眼附近产生碎屑、井眼附近及外围形成的弯曲裂缝通道和多裂缝网络上图直观地描述了压裂处理压力过高的机理，各机理或同时作用或单独作用。其中，孔隙弹性效应在井眼附近产生碎屑、井眼附近及外围形成的弯曲裂缝通道和多裂缝网络(wnglu)可能是主要原因。可能是主要原因。第65页/共110页第六十六页，共111页。第66页/共110页第六十七页，共111页。第67页/共110页第六十八页，共111页。 浅煤层(micng)中的水平

15、裂缝第68页/共110页第六十九页，共111页。多层、薄煤层中的垂直多层、薄煤层中的垂直(chuzh)裂缝裂缝第69页/共110页第七十页，共111页。单一煤层单一煤层(micng)中的复杂裂缝中的复杂裂缝第70页/共110页第七十一页，共111页。第71页/共110页第七十二页，共111页。第72页/共110页第七十三页，共111页。第73页/共110页第七十四页，共111页。第74页/共110页第七十五页，共111页。根据地应力根据地应力(yngl)选择裂缝模型选择裂缝模型第75页/共110页第七十六页，共111页。第76页/共110页第七十七页，共111页。第77页/共110页第七十八页

16、，共111页。第78页/共110页第七十九页，共111页。压裂现场压裂现场(xinchng)设备设备第79页/共110页第八十页，共111页。第80页/共110页第八十一页，共111页。第81页/共110页第八十二页，共111页。第82页/共110页第八十三页，共111页。第83页/共110页第八十四页，共111页。第84页/共110页第八十五页，共111页。第85页/共110页第八十六页，共111页。第86页/共110页第八十七页，共111页。第87页/共110页第八十八页，共111页。第88页/共110页第八十九页，共111页。第89页/共110页第九十页，共111页。第90页/共110页

17、第九十一页，共111页。第91页/共110页第九十二页，共111页。第92页/共110页第九十三页，共111页。FZ-X井排采井身结构井排采井身结构(jigu)示意图示意图第93页/共110页第九十四页，共111页。第94页/共110页第九十五页，共111页。第95页/共110页第九十六页，共111页。第96页/共110页第九十七页，共111页。第97页/共110页第九十八页，共111页。第98页/共110页第九十九页，共111页。第99页/共110页第一百页，共111页。煤层气井自动监控系统总体结构框架第100页/共110页第一百零一页，共111页。第101页/共110页第一百零二页，共111页。第102页/共110页第一百零三页，共111页。第103页/共110页第一百零四页，共111页。第104页/共110页第一百零五页，共111页。第105页/共110页第一百零六页，共111页。第106页/共110页第一百零七页，共111页。沁水盆地煤层气井不同沁水盆地煤层气井不同(b tn)监测参数所对应的监