煤层气开采方法与技术-简化版

煤层气地质学煤层气地质学中国矿业大学（北京）能源地质系主讲：主讲：鲁静13381235301一、一、课程简介与煤层气概念课程简介与煤层气概念三、三、煤储层物性特征煤储层物性特征五、五、煤层气资源与评价煤层气资源与评价六六 、煤层气资源开采方法与技术、煤层气资源开采方法与技术四、四、煤层气富集与成藏煤层气富集与成藏课程提纲课程提纲二、二、国内外煤层气勘探开发现状国内外煤层气勘探开发现状一、一、课程简介与煤层气概念课程简介与煤层气概念三、三、煤储层物性特征煤储层物性特征五、五、煤层气资源与评价煤层气资源与评价六六 、煤层气资源开采方法与技术、煤层气资源开采方法与技术四、四、煤层气富集与成藏煤层气富集与成藏课程提纲课程提纲二、二、国内外煤层气勘探开发现状国内外煤层气勘探开发现状1 1 煤层气开采原理与特征煤层气开采原理与特征2 2 煤层气钻井与完井煤层气钻井与完井3 3 煤储层改造（压裂）煤储层改造（压裂）4 4 煤层气排采煤层气排采5 5 煤层气地面集输与处理煤层气地面集输与处理4.1 4.1 排采机理排采机理4.2 4.2 排采管理排采管理4.3 4.3 存在问题与发展方向存在问题与发展方向六、煤层气资源开采方法与技术六、煤层气资源开采方法与技术4 煤层气排采4.1 排采机理4.1.1 排采过程中渗透率变化一、一、课程简介与煤层气概念课程简介与煤层气概念三、三、煤储层物性特征煤储层物性特征五、五、煤层气资源与评价煤层气资源与评价六六 、煤层气资源开采方法与技术、煤层气资源开采方法与技术四、四、煤层气富集与成藏煤层气富集与成藏课程提纲课程提纲二、二、国内外煤层气勘探开发现状国内外煤层气勘探开发现状1 1 煤层气开采原理与特征煤层气开采原理与特征2 2 煤层气钻井与完井煤层气钻井与完井3 3 煤储层改造（压裂）煤储层改造（压裂）4 4 煤层气排采煤层气排采5 5 煤层气地面集输与处理煤层气地面集输与处理4.1 4.1 煤层气排采与阶段划分煤层气排采与阶段划分4.2 4.2 排采管理排采管理4.3 4.3 存在问题与发展方向存在问题与发展方向六、煤层气资源开采方法与技术六、煤层气资源开采方法与技术4 煤层气排采4.1 煤层气排采与阶段划分-视频六、煤层气资源开采方法与技术六、煤层气资源开采方法与技术4 煤层气排采4.1 煤层气排采与阶段划分六、煤层气资源开采方法与技术六、煤层气资源开采方法与技术4 煤层气排采4.1 煤层气排采与阶段划分六、煤层气资源开采方法与技术六、煤层气资源开采方法与技术4 煤层气排采4.2 煤层气排采原则六、煤层气资源开采方法与技术六、煤层气资源开采方法与技术4 煤层气排采4.2 煤层气排采原则六、煤层气资源开采方法与技术六、煤层气资源开采方法与技术4 煤层气排采4.2 煤层气排采原则六、煤层气资源开采方法与技术六、煤层气资源开采方法与技术4 煤层气排采4.3 煤层气排采控制理论（1）液面控制（2）套管压力控制六、煤层气资源开采方法与技术六、煤层气资源开采方法与技术4 煤层气排采（2）排采过程中煤粉的监控（3）排采过程中井底流压的监控4.3 煤层气排采控制理论一、一、课程简介与煤层气概念课程简介与煤层气概念三、三、煤储层物性特征煤储层物性特征五、五、煤层气资源与评价煤层气资源与评价六六 、煤层气资源开采方法与技术、煤层气资源开采方法与技术四、四、煤层气富集与成藏煤层气富集与成藏课程提纲课程提纲二、二、国内外煤层气勘探开发现状国内外煤层气勘探开发现状1 1 煤层气开采原理与特征煤层气开采原理与特征2 2 煤层气钻井与完井煤层气钻井与完井3 3 煤储层改造（压裂）煤储层改造（压裂）4 4 煤层气排采煤层气排采5 5 煤层气地面集输与处理煤层气地面集输与处理5.1 5.1 集输工艺流程集输工艺流程5.2 5.2 集输管网集输管网5.3 5.3 井场工艺井场工艺5.4 5.4 集气增压站工艺集气增压站工艺5.5 5.5 煤层气处理煤层气处理5 煤层气集输与处理4MPa 4MPa 4MPa 4MPa 结结合合煤煤层层气气开开发发的的井井间间距距小小、井井口口压压力力低低、井井数数多多等等特特点点，通通常常采采用用“低压集气、多井串接、两级增压、集中脱水低压集气、多井串接、两级增压、集中脱水”的集输工艺。的集输工艺。集气站集气站集气站集气站（分离增压）（分离增压）（分离增压）（分离增压）进站：进站：进站：进站：0.05MPag0.05MPag0.05MPag0.05MPag出站：出站：出站：出站：3.6MPa3.6MPa3.6MPa3.6MPa左右左右左右左右集气干线集气干线集气干线集气干线采气干线采气干线采气干线采气干线井场井场井场井场（多井场串接）（多井场串接）（多井场串接）（多井场串接）0.1 0.1 0.1 0.1 0.2MPaMPaMPaMPa左右左右左右左右中央处理厂中央处理厂中央处理厂中央处理厂（增压脱水）（增压脱水）（增压脱水）（增压脱水）进厂：进厂：进厂：进厂：2MPa 2MPa 2MPa 2MPa 出厂：出厂：出厂：出厂：9.5MPa9.5MPa9.5MPa9.5MPa左右左右左右左右10MPa 10MPa 10MPa 10MPa 外输管道外输管道外输管道外输管道六、煤层气资源开采方法与技术六、煤层气资源开采方法与技术5.1 集输总工艺流程一、一、课程简介与煤层气概念课程简介与煤层气概念三、三、煤储层物性特征煤储层物性特征五、五、煤层气资源与评价煤层气资源与评价六六 、煤层气资源开采方法与技术、煤层气资源开采方法与技术四、四、煤层气富集与成藏煤层气富集与成藏课程提纲课程提纲二、二、国内外煤层气勘探开发现状国内外煤层气勘探开发现状1 1 煤层气开采原理与特征煤层气开采原理与特征2 2 煤层气钻井与完井煤层气钻井与完井3 3 煤储层改造（压裂）煤储层改造（压裂）4 4 煤层气排采煤层气排采5 5 煤层气地面集输与处理煤层气地面集输与处理5.1 5.1 集输工艺流程集输工艺流程5.2 5.2 集输管网集输管网5.3 5.3 井场工艺井场工艺5.4 5.4 集气增压站工艺集气增压站工艺5.5 5.5 煤层气处理煤层气处理1）放射式采集气管网适用范围：气田面积较小、气井相对集中，也可作为多井采集气流程中的一个基本组成单元。集气管网的形式集气管网的形式5 煤层气集输与处理六、煤层气资源开采方法与技术六、煤层气资源开采方法与技术5.2 集输管网2）枝状式采集气管网适用范围：当气井在狭长的带状区域内分布且井间距较大，管道长度短、投资低且管网便于扩展。集气管网的形式集气管网的形式5 煤层气集输与处理六、煤层气资源开采方法与技术六、煤层气资源开采方法与技术5.1 集输管网3）放射枝状组合式采集管网适用范围：适用于各类气田,其适用性较广。集气管网的形式集气管网的形式5 煤层气集输与处理六、煤层气资源开采方法与技术六、煤层气资源开采方法与技术5.1 集输管网4）井间串接工艺管网 适用范围：适于井数多、分布密集，低产、低压、低渗气田。集气管网的形式集气管网的形式5 煤层气集输与处理六、煤层气资源开采方法与技术六、煤层气资源开采方法与技术5.1 集输管网1 1）阀组集气）阀组集气 阀阀组组即即是是对对煤煤层层气气田田单单井井或或多多井井生生产产煤煤层层气气进进行行汇汇集集的的单单元元。早早期期应应用用于于单单井井井井场场，这这种种管管网网形形式式特特点点是是辖辖井井数数多多,简简化化了了采采气气管管网网的的建建设设,可分区管理。可分区管理。煤层气采集气管网的形式煤层气采集气管网的形式5 煤层气集输与处理六、煤层气资源开采方法与技术六、煤层气资源开采方法与技术5.1 集输管网集气站2 2）多井串接）多井串接 简化采气管网建设,增加集气站辖井数,串接灵活,采气管线流量较大,流速较高,携液能力强，相对压降小,适应低压、低产气田的开发。煤层气采集气管网的形式煤层气采集气管网的形式5 煤层气集输与处理六、煤层气资源开采方法与技术六、煤层气资源开采方法与技术5.1 集输管网集气站 3 3）多井串接与阀组串接相结合）多井串接与阀组串接相结合 阀阀组组与与单单井井相相结结合合的的方方式式是是把把相相邻邻的的井井或或井井场场串串接接后后集集中中输输送送至至附附近近的的阀阀组组，再再统统一一输输送送至至集集气气站站，阀阀组组的的功功能主要具有集气、截断的功能。能主要具有集气、截断的功能。煤层气采集气管网的形式煤层气采集气管网的形式5 煤层气集输与处理六、煤层气资源开采方法与技术六、煤层气资源开采方法与技术5.1 集输管网一、一、课程简介与煤层气概念课程简介与煤层气概念三、三、煤储层物性特征煤储层物性特征五、五、煤层气资源与评价煤层气资源与评价六六 、煤层气资源开采方法与技术、煤层气资源开采方法与技术四、四、煤层气富集与成藏煤层气富集与成藏课程提纲课程提纲二、二、国内外煤层气勘探开发现状国内外煤层气勘探开发现状1 1 煤层气开采原理与特征煤层气开采原理与特征2 2 煤层气钻井与完井煤层气钻井与完井3 3 煤储层改造（压裂）煤储层改造（压裂）4 4 煤层气排采煤层气排采5 5 煤层气地面集输与处理煤层气地面集输与处理5.1 5.1 集输工艺流程集输工艺流程5.2 5.2 集输管网集输管网5.3 5.3 井场工艺井场工艺5.4 5.4 集气增压站工艺集气增压站工艺5.5 5.5 煤层气处理煤层气处理井口螺杆泵井口螺杆泵分离器分离器太阳能发电装置太阳能发电装置水表安全阀气管线水管线5 煤层气集输与处理六、煤层气资源开采方法与技术六、煤层气资源开采方法与技术5.3 井场工艺水产出通道：水产出通道：进入泵筒内的地层水从油管排出；气气产出通道：产出通道：煤层气从油管环形空间产出。充分利用油管排水，套管采气的井筒结构，优化简化地面工艺流程和设施。5 煤层气集输与处理六、煤层气资源开采方法与技术六、煤层气资源开采方法与技术5.3 井场工艺计量计量去集气站去集气站集水池集水池套管：气套管：气油管：水油管：水井场单井集输工艺流程 井场工艺流程井场工艺流程5 煤层气集输与处理六、煤层气资源开采方法与技术六、煤层气资源开采方法与技术5.3 井场工艺n井口一般不设紧急截断阀和分离器，对于井口产水量大的井场可在井口设置溶解气井口一般不设紧急截断阀和分离器，对于井口产水量大的井场可在井口设置溶解气回收设施。回收设施。丛式井场单井计量丛式井场单井计量井口溶解气回收设施井口溶解气回收设施多井自动轮换计量多井自动轮换计量5 煤层气集输与处理六、煤层气资源开采方法与技术六、煤层气资源开采方法与技术5.3 井场工艺n井口井口工艺管线未保温，易造成冬季气体流量计腔内结工艺管线未保温，易造成冬季气体流量计腔内结冰，流量变化大，计量结果冰，流量变化大，计量结果明显失真。明显失真。n严寒地区的井口工艺设施和管道应采取防冻保温措施，严寒地区的井口工艺设施和管道应采取防冻保温措施，如地面如地面管线及流量计腔体做保温层管线及流量计腔体做保温层及电伴热及电伴热带。带。井场工艺设备管道保温井场工艺设备管道保温5 煤层气集输与处理六、煤层气资源开采方法与技术六、煤层气资源开采方法与技术5.3 井场工艺一、一、课程简介与煤层气概念课程简介与煤层气概念三、三、煤储层物性特征煤储层物性特征五、五、煤层气资源与评价煤层气资源与评价六六 、煤层气资源开采方法与技术、煤层气资源开采方法与技术四、四、煤层气富集与成藏煤层气富集与成藏课程提纲课程提纲二、二、国内外煤层气勘探开发现状国内外煤层气勘探开发现状1 1 煤层气开采原理与特征煤层气开采原理与特征2 2 煤层气钻井与完井煤层气钻井与完井3 3 煤储层改造（压裂）煤储层改造（压裂）4 4 煤层气排采煤层气排采5 5 煤层气地面集输与处理煤层气地面集输与处理5.1 5.1 集输工艺流程集输工艺流程5.2 5.2 集输管网集输管网5.3 5.3 井场工艺井场工艺5.4 5.4 集气增压站工艺集气增压站工艺5.5 5.5 煤层气处理煤层气处理进站进站一级分离一级分离增压增压二二级分离级分离计量计量外输外输5 煤层气集输与处理六、煤层气资源开采方法与技术六、煤层气资源开采方法与技术5.4集气增压站工艺流程n煤层气进压缩机前后均应设置分离器。对煤粉量大的区域，压缩机前分离器宜采用煤层气进压缩机前后均应设置分离器。对煤粉量大的区域，压缩机前分离器宜采用过滤分离；压缩机后分离器可采用重力分离或旋流分离。过滤分离；压缩机后分离器可采用重力分离或旋流分离。5 煤层气集输与处理六、煤层气资源开采方法与技术六、煤层气资源开采方法与技术5.4集气增压站工艺流程一、一、课程简介与煤层气概念课程简介与煤层气概念三、三、煤储层物性特征煤储层物性特征五、五、煤层气资源与评价煤层气资源与评价六六 、煤层气资源开采方法与技术、煤层气资源开采方法与技术四、四、煤层气富集与成藏煤层气富集与成藏课程提纲课程提纲二、二、国内外煤层气勘探开发现状国内外煤层气勘探开发现状1 1 煤层气开采原理与特征煤层气开采原理与特征2 2 煤层气钻井与完井煤层气钻井与完井3 3 煤储层改造（压裂）煤储层改造（压裂）4 4 煤层气排采煤层气排采5 5 煤层气地面集输与处理煤层气地面集输与处理5.1 5.1 集输工艺流程集输工艺流程5.2 5.2 集输管网集输管网5.3 5.3 井场工艺井场工艺5.4 5.4 集气增压站工艺集气增压站工艺5.5 5.5 煤层气处理煤层气处理商品天然气的质量要求主要有以下几项：商品天然气的质量要求主要有以下几项：l 热值 l 水露点 l 二氧化碳含量l 其他（如氧含量）l 烃露点l 硫含量l 机械杂质（固体颗粒）商品天然气质量要求5 煤层气集输与处理六、煤层气资源开采方法与技术六、煤层气资源开采方法与技术5.5 煤层气处理 商品天然气质量要求 我国对长距离输送管道天然气的质量要求：我国对长距离输送管道天然气的质量要求：p 进入输气管道的气体必须清除其中的机械杂质。进入输气管道的气体必须清除其中的机械杂质。p 水露点应比输送条件下最低环境温度低水露点应比输送条件下最低环境温度低55。p 烃露点应低于最低环境温度。烃露点应低于最低环境温度。p 气体中的硫化氢含量不应大于气体中的硫化氢含量不应大于20mg20mgm m3 3。如输送不符合上述质量要求的气体，则必须采取相应的保护措施。如输送不符合上述质量要求的气体，则必须采取相应的保护措施。5 煤层气集输与处理六、煤层气资源开采方法与技术六、煤层气资源开采方法与技术5.5 煤层气处理 商品天然气的质量指标应从提高经济效益出发，在满足国家关于安全卫生商品天然气的质量指标应从提高经济效益出发，在满足国家关于安全卫生和环境保护等标准的前提下，由供需双方按照需要和可能，在签订供气合同和环境保护等标准的前提下，由供需双方按照需要和可能，在签订供气合同或协议时具体协商确定，但同时需满足管道输送要求。或协议时具体协商确定，但同时需满足管道输送要求。水露点水露点nGB/T 22634GB/T 22634天然气水含量与水露点之间的换算。天然气水含量与水露点之间的换算。商品天然气质量要求5 煤层气集输与处理六、煤层气资源开采方法与技术六、煤层气资源开采方法与技术5.5 煤层气处理n用来防止在输气或配气管道中有液态水析出。用来防止在输气或配气管道中有液态水析出。n水露点要求一般也是各国根据具体情况而定。在我国，对商品天然气要求在水露点要求一般也是各国根据具体情况而定。在我国，对商品天然气要求在天然气交接点的压力和温度条件下，天然气的水露点应比最低环境温度低天然气交接点的压力和温度条件下，天然气的水露点应比最低环境温度低55。也有一些国家是规定天然气中的水含量。也有一些国家是规定天然气中的水含量。n液态水的存在会加速天然气中酸性组分（液态水的存在会加速天然气中酸性组分（H2SH2S、CO2CO2）对钢材的腐蚀，还会形成）对钢材的腐蚀，还会形成天然气水合物，堵塞管道和设备。天然气水合物，堵塞管道和设备。n液态水聚集在管道低洼处，也会减少管道的流通截面。冬季水会结冰，也会堵液态水聚集在管道低洼处，也会减少管道的流通截面。冬季水会结冰，也会堵塞管道和设备。塞管道和设备。二氧化碳含量二氧化碳含量n二氧化碳是天然气中的酸性组分，在有液态水存在时，所生成的碳酸对管道和设备有腐蚀二氧化碳是天然气中的酸性组分，在有液态水存在时，所生成的碳酸对管道和设备有腐蚀性。尤其当硫化氢、二氧化碳与水同时存在时，对钢材的腐蚀更加严重。此外，二氧化碳性。尤其当硫化氢、二氧化碳与水同时存在时，对钢材的腐蚀更加严重。此外，二氧化碳还是天然气中的不可燃组分。因此，一些国家规定了天然气中二氧化碳的含量不高于还是天然气中的不可燃组分。因此，一些国家规定了天然气中二氧化碳的含量不高于2%2%3%3%（体积分数）（体积分数）机械杂质机械杂质n国标国标天然气天然气（GB 17820GB 17820）中虽未规定商品天然气中机械杂质的具体指标，但明确指出）中虽未规定商品天然气中机械杂质的具体指标，但明确指出“天然气中固体颗粒含量应不影响天然气的输送和利用天然气中固体颗粒含量应不影响天然气的输送和利用”，这与国际标准化组织天然气技，这与国际标准化组织天然气技术委员会（术委员会（ISISTC 193TC 193）19981998年发布的年发布的天然气质量指标天然气质量指标（IS 3686IS 3686）是一致的。固体颗）是一致的。固体颗粒指标不仅应规定其含量，也应规定其粒径。粒指标不仅应规定其含量，也应规定其粒径。n中国石油企业标准中国石油企业标准天然气长输管道气质要求天然气长输管道气质要求（Q QSY 30-2002SY 30-2002）对固体颗粒的粒径明确）对固体颗粒的粒径明确规定应小于规定应小于5m5m，俄罗斯国家标准（，俄罗斯国家标准（OCT5542OCT5542）则规定固体颗粒）则规定固体颗粒1mg1mgm3m3。商品天然气质量要求5 煤层气集输与处理六、煤层气资源开采方法与技术六、煤层气资源开采方法与技术5.5 煤层气处理n根据总硫、硫化氢和二氧化碳含量将天然气分为三类。一、二类气体主要用作民根据总硫、硫化氢和二氧化碳含量将天然气分为三类。一、二类气体主要用作民用燃料和工业原料或燃料；三类气体主要作为工业用气。用燃料和工业原料或燃料；三类气体主要作为工业用气。商品天然气质量要求5 煤层气集输与处理六、煤层气资源开采方法与技术六、煤层气资源开采方法与技术5.5 煤层气处理序号序号项目项目一类一类二类二类三类 1 1高位发热量，高位发热量，MJ/mMJ/m3 3 31.431.4 31.431.4 31.42 2总总硫硫 (以以硫硫 计计)，mg/mmg/m3 3 100100 200200 4603 3硫化氢，硫化氢，mg/mmg/m3 3 6 6 2020 4604 4二氧化碳，二氧化碳，y%y%3.03.0 3.03.0 3.05 5水露点水露点在交接点的压力和温度条件下，应比最低环境在交接点的压力和温度条件下，应比最低环境温度低温度低 5 5。6 6烃露点烃露点在天然气交接点的压力温度条件下，天然气中在天然气交接点的压力温度条件下，天然气中应不存在液态烃。应不存在液态烃。天然气气质标准天然气气质标准（GB17820-1999GB17820-1999）3939国外商品天然气的部分质量指标国外商品天然气的部分质量指标 商品天然气质量要求5 煤层气集输与处理六、煤层气资源开采方法与技术六、煤层气资源开采方法与技术5.5 煤层气处理 煤层气脱水工艺煤层气脱水工艺煤层气脱水工艺煤层气脱水工艺液液体体吸吸收收法法（DEGDEG、TEGTEG）：采采用用DEGDEG露露点点降降25253434时，时，采用采用TEGTEG露点降露点降40405050时。时。固固体体吸吸附附法法（分分子子筛筛脱脱水水装装置置）：脱脱水水后后的的天天然然气气露点降可达露点降可达100100。西南脱水装置西南脱水装置西南脱水装置西南脱水装置低温分离法：低温分离法：低温脱水一般需注入水合物抑制剂，低温脱水一般需注入水合物抑制剂，用于冷却温度不是很低的天然气脱水过程。用于冷却温度不是很低的天然气脱水过程。5 煤层气集输与处理六、煤层气资源开采方法与技术六、煤层气资源开采方法与技术5.5 煤层气处理三甘醇脱水流程示意图三甘醇脱水流程示意图 煤层气脱水工艺煤层气脱水工艺煤层气脱水工艺煤层气脱水工艺5 煤层气集输与处理六、煤层气资源开采方法与技术六、煤层气资源开采方法与技术5.5 煤层气处理祝大家学习进步、考试顺利祝大家学习进步、考试顺利张掖丹霞地貌张掖丹霞地貌