开发和利用煤层气技术优化措施

（一）地面开发技术

在开发煤层气地面时，主要有两种方法。第一个，在未开采的煤层中回收煤层气。所使用的技术类与常规的天然气生产技术大体一致。对于低渗透率的煤层来说，通常采用煤层压裂增产措施。第二个，是在采矿区采矿。天然气生产与煤炭开采的关系非常密切，特别是在回收煤层气时，应该采用采空区和采矿区井。由于采矿效应的作用，使煤层和含气岩层的渗透性得到显著改善，此时解吸大量的煤层气，使抽气变得简洁方便，煤层压裂处理这方面的内容就不需要再进行了。所以，相对于地面垂直井而言，采空区和采动区井的单井投资明显降低。

1.空气钻进技术

人们为什么会使用空气钻井呢？主要的优点就是对地层的污染是最小的，而且能够快速地钻井，经济效益非常大。但是并不是所有的地方都采用空气钻井，主要是在地质年代较大，煤层埋深（小于120m），地层较完整的地区。在空气钻井技术中，钻煤层气井主要利用空气或空气泡沫作为循环介质来完成这一过程的。

结合地层岩性和气层、水层等综合因素，直井段空气钻井提速优化方案选择如下：

①开采用空气钻，遇水层转泡沫钻井。

②开采用空气钻井钻至造斜点。

③考虑到经济性等因素，暂不考虑氮气钻井技术。因此，空气钻遇天然气含量超过安全标准时，立即转换为钻井液钻进。早期的焦页1HF井涪钻完井周期167d，其中二开直井段机械钻速只有1.7m/h。为了提高钻井速度，在涪陵焦石坝区块页岩气开发先导试验井区，第轮井均采用空气钻井技术作为提速的主要措施。

2.泥浆钻井技术

一般用于目标煤层埋藏深地质年代新，在泥浆钻井中，最大的缺点就是应用于地层不完整的地区时，由于使用泥浆排屑，这样做法的直接后果就是塞产气通道，因为泥浆具有污染煤层气的作用，进而影响产气通道，轻则减少产气量，重则直接导致煤层气井报废。(www.xing528.com)

3.钻井技术的应用

美国黑勇士煤田主要采用空气钻井技术钻煤层气井，取得了巨大的成功。我国煤层气井钻井绝大多数采用石油工业普遍采用的泥浆钻井技术，这有可能是我国煤层气井成功率低的原因之一。

煤层气井钻井的目的是确保煤层气井与煤层天然裂隙和割理系统之间有效地建立联系。常用的完井方法主要有裸眼完井和下套管完井两种。裸眼完井技术比较简单，成本低，但一般只适用于埋藏浅、厚度大（5～10m）和渗透率高的煤层。在美国圣胡安煤田，人们普遍采取的是裸眼洞穴完井，这项技术最具优势的地方在于能够增加产量，所以受到当地人们的推崇。在这里还要介绍一种技术即下套管完井技术，这项技术钻穿煤层时，主要利用的是完井液，固井的工具主要是利用下套管，用套管将煤层紧紧地封起来，然后在煤层部位射孔，进而使煤层与煤层气井之间能够产生连通。下套管完井技术适用范围广，我国煤层气井绝大多数采用这种技术。

煤层压裂的目的是提高煤层渗透率，从而实现煤层气增产。煤层气压裂分清水压裂和凝胶压裂两种。我国煤层气井多采用清水加砂压裂，在两淮煤田，清水压裂的效果明显优于凝胶压裂。

在煤层气井中，将煤层气排出的途径主要是利用套管与生产油管之间的环行空间。气井生产时，往往是在最小的回压的状态之下，此时的气体得到优化，能够顺利地从煤层中实现解吸及水的抽排。气体到达地面后，被泵入气水分离器，再经气体洗涤器，然后经压缩进入输气管线。

我国已钻了200多口煤层气井，但只有30多口井的煤层铁法采空区井气单井产量超过200m3/d，许多煤层气井因技术问题而失败。在地面采空区井技术方面，铁法项目取得了成功，煤层气抽出率从21%上升到50%。

（二）煤层气井下抽放技术

煤层气井下抽放的目的主要是为煤矿安全生产服务，煤层气抽放率较低，煤层气产量有限。最近几年，我国井下煤层气平均抽放效率低于24%，煤层气产量的年增加值低于5 000万/m3。对于我国煤层气井下抽放来说，已经具备几十年的经验了，在抽放理论和技术体系方面，可以说已经相当完整了。在我国煤矿中，主要采用的井下抽放方法包括：采空区煤层气抽放、邻近层煤层气抽放、本煤层煤层气抽放和综合抽放，其中本煤层抽放和邻近层抽放应用最为广泛。

除了常规的井下抽放技术外，井下定向水平长钻孔技术越来越被人们所重视。自联合国开发计划署援助的铁法定向水平长钻孔项目后，淮南和平顶山等矿区积极从国外引进这种新技术用于井下煤层气抽放。煤炭科学研究总院重庆分院和西安分院积极进行科研攻关，目前分别开发出适合我国矿井地质条件的井下水平长钻孔抽放设备和技术，并在淮南和阳泉矿区获得了成功应用。