高效煤层气开采工艺-煤层气开采工艺

与常规天然气气藏相比，煤层气藏最大的特点是大量的煤层气主要是以吸附状态赋存于煤基质间隙的内表面上，所以，开采煤层气，首先必须降低储层压力，而煤层中一般都含有水，通常在采气的同时要进行排水。由于主要以吸附状态赋存，煤层气的产出过程首先是气体分子从煤基质孔隙的表面解吸，然后通过基质和微孔隙扩散到煤裂隙中，再以达西流方式经过裂隙向井筒运移。

煤层流体的运移规律决定了煤层气排采的生产特点，煤层气井排采的气、水产量变化可分为3个阶段，即排水降压阶段、稳定生产阶段、气产量下降阶段。为实现尽快产气并提高采收率，煤层气排采时必须最大限度地进行排水作业，以降低储层压力，同时也降低储层含水饱和度，增加了气体的相对渗透率，从而增加解吸气体通过煤层裂隙系统向井筒运移的能力，提高产气量，所以，合理的排采制度和精细的排采控制是保证煤层气井排采成功的关键因素。

煤层气排采生产过程控制包括以下内容。

（1）产能模拟

对于所有的煤层气生产井，在排采生产以前，都要根据生产井所处的构造位置和煤层特点，对煤层的产水、产气能力给予评估，进行初步的产能模拟，为排采生产提供技术参考。

（2）排采试抽

由于影响煤层气井生产的因素比较多，产能模拟数据与煤层的实际产能有一定的差距，因此，在排水生产的初期阶段，需要用较小的排采制度进行排采生产，在煤层中逐步建立连续的压力降、逐步启动煤层流体的流动。

（3）排采调整

排采初期阶段，由于对煤层认识的局限性，很难迅速找到合理的排采生产制度。所以，必须由小到大逐步调整排采生产制度，逐步达到排采降液的设计要求。

（4）稳定降液

经过初期的排采生产，基本掌握了煤层的产水、供水能力后，就可以确定比较合理的排采生产制度进行排采生产。由于煤层的供水能力随着井底压力的变化而变化，所以，稳定降液阶段还需要对排采生产制度进行调整，不断满足稳定降液的排采要求。

（5）产气初期

随着排采生产的持续进行，井底流动压力和煤层的压力都会逐步下降，当煤层的压力降到甲烷的临界解吸压力时，吸附在煤岩表面的甲烷就会脱离煤岩的吸附随煤层水进入煤层裂隙，依靠特殊排采管柱的作用，煤层产出的甲烷气将从水中分离进入油、套管环形空间，现场生产表现为油、套管环形空间的压力上升。产气初期是煤层气井排采生产最重要的阶段，可以利用此时的井底压力确定煤层在原始条件下的临界解吸压力，求解多个煤层地质参数，还可以了解煤层在气、水双相流动的条件下水产量的变化。这个阶段煤层的供水能力会有很大的起伏，排采生产制度难以控制，需要不断地调整排采生产制度以稳定液面的波动，有效控制井底流动压力。(https://www.xing528.com)

（6）稳定排采

当煤层压力降到甲烷的临界解吸压力以下后，随着排采生产的持续进行，近井区域的煤层甲烷就会连续不断地解吸，煤层介质内的流体就会由原来的单相流变为两相流。气、水两相流体对煤屑和固相颗粒的携带能力就会大大加强。由于气相渗透率的逐步升高和水相渗透率的不断下降，煤层的供水能力也会有所下降，这时，必须控制好排水采气的强度，一般情况下要逐步降低排水的速度，保持井底流动压力和煤层的压力相对稳定，防止气、水混合流体在煤层中流速过快，引发煤层内固相颗粒的运移，避免煤层受到伤害。

（7）控压排水

随着排水采气生产的持续进行，煤层的压力不断下降，煤层甲烷的解吸面积不断扩大，煤层解吸的甲烷量逐渐增加，现场生产表现为油、套管环形空间的压力持续上升。这时，为了继续有效地排出煤层内的压裂液和游离水，需要控制好油、套管环形空间的压力，尽量保持煤层裂隙流体一定的压力，控制好煤层裂隙和围岩的应力差，使煤层中的游离水更顺畅、更多地从煤层的深部排出地面，为后期的采气做准备。

（8）控压产气

根据现场综合分析判断，当煤层内的游离水已经被大量地排出，煤层的产水量也已经基本稳定后，可以控制套管压力进行采气生产。在此阶段，由于煤层的压力降逐步向煤层的深部扩展，煤层内更大面积的甲烷气开始解吸，煤层的供气能力逐步加强，煤岩中的气相组分不断增加，气相渗透率快速提高，水相渗透率急剧下降。现场生产表现为套管压力快速上升、产气量也会迅速上升，而产水量会快速下降。这个阶段排水采气生产的要点是务必控制好套管的生产压力，防止由于生产压差过大造成煤层伤害。

（9）控压稳产

经过一段时间的连续排水采气生产，煤层的压力降范围会进一步扩展，煤层的供气面积逐渐增加，煤层的供气能力不断增加、供水能力逐渐稳定，这时，就要稳定排水采气的生产制度，保持煤层气井的稳定生产。

（10）产能测试

煤层气井稳定生产一段时间后，就可以根据需要，按照设计进行产能测试。产能测试阶段的主要任务是保持稳定的生产工作制度，取得稳定生产工作制度条件下的稳定的气、水产量和生产压力，获得准确的水样、气样化验分析数据。

（11）稳定生产

根据产能测试取得的生产数据和产能模拟的生产趋势，按生产计划的要求对生产井进行配产，配产产量要科学合理，尽量使煤层气生产井能够保持较长时间的稳定生产。