文档介绍：煤层气井排水采气技术调研报告
北京雅丹石油技术开发有限公司
报告人:岳晶晶
目录
第一章煤层气井生产特征
第二章国内外煤层气井排采设备研究 第三章煤层气井排采设备分析 第四章煤层气井排水采气方式优化设计
煤层气的概念
煤层气又称煤层甲烷气,煤炭工业称之为煤层瓦斯,是在成煤过程中形成并赋存于煤层中的一种非常规的天然气。这种天然气大部分(70%-90%)以吸附状态赋存在煤岩基质中,少量成游离状态存在于煤的割理和其它孔隙、裂隙中,还有少许溶解在煤层水中。
煤的吸附性导致煤层气成藏机制和开发技术与常规天然气截然不同。
第一章:煤层气井生产特征
煤层气井的采气机理
煤层气井的生产是通过抽排煤储层中的承压水,使得煤层压力降至煤的解吸压力以下,吸附态的甲烷解吸为大量游离态甲烷,并通过扩散和流动两种不同的机制运移到井筒。
第一章:煤层气井生产特征
从煤表面解吸
通过煤基质和微孔隙扩散
通过割理系统的达西流动
煤层气井的采气机理
煤层气井采气前,井中液面高度为地下水头高度,此时井筒与储层之间不存在压力差,地下水系统基本平衡,属于稳定流态;
当煤层气井开始排采后,井筒中液面下降,井筒与煤储层之间形成压力差,地下水从压力高的地方流向压力低的地方,地下水就源源不断地流向井筒中,使得煤储层中的压力不断下降,并逐渐向远方扩展,最终在以井筒为中心的煤储层段形成一个地下水头压降漏斗,随着抽水的延续该压降漏斗不断扩大和加深;
当煤储层的出水量和煤层气井井口产水量相平衡时,形成稳定的压力降落漏斗,降落漏斗不再继续延伸和扩大,煤储层各点压力也就不能进一步降低,解吸停止,煤层气井采气也就终止。
第一章:煤层气井生产特征
煤层气井的生产过程
煤层气的产出过程
根据煤层气储层流体的地下流动,可将煤层气的产出过程分为三个阶段:
第一阶段:单相流阶段。随着井筒附近地层压力降低,首先只有水产出,因为压力降低较小,煤层气尚未开始解吸,井筒附近只有单相流动。
第一章:煤层气井生产特征
煤层气井的生产过程
煤层气的产出过程
第二阶段:非饱和的单相流阶段。当煤储层压力进一步下降,有一定数量的煤层气从煤基质块微孔隙表面解吸,开始形成气泡,阻碍水的流动,水的相对渗透率下降,但气体不能流动。
第一章:煤层气井生产特征
煤层气井的生产过程
煤层气的产出过程
第三阶段:气、水两相流阶段。随着煤储层压力进一步降低,有更多的煤层气解吸出来,并扩散到煤中裂隙系统中。此时,水中含气已经达到饱和,气泡互相连接,形成连续流动,气的相对渗透率大于零。随着储层压力下降和水饱和度降低,水的相对渗透率不断减小,气的相对渗透率逐渐增大,气产量也随之增加。在这一阶段,在煤中裂隙系统中形成气、水两相达西流动。
第一章:煤层气井生产特征
煤层气井的生产过程
煤层气井生产阶段
煤层气井的生产排采是一个长时间排水降压采气过程,煤层气单井生产年限一般为15~20年。从煤层气井生产过程中气、水产量的变化特征可把生产分为三个阶段:
第一章:煤层气井生产特征
早期排水降压阶段:主要产水,随着压力降到临界解吸压力以下,气体开始解吸,并从井口产出。这一阶段所需的时间取决于井点所处的构造位置、储层特征、地层含水性、排水速度等因素,持续时间可能是几天或数月。
煤层气井的生产过程
煤层气井生产阶段
中期稳定生产阶段:随着排水的继续,产气量逐渐上升并趋于稳定,出现高峰产气,产水量则逐渐下降。该阶段持续时间的长短取决于煤层气资源丰度(主要由煤层厚度和含气量控制),以及储层的渗透性。
第一章:煤层气井生产特征