煤层气勘探开发流程与技术课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,#,试井是一种以渗流力学理论为基础，以各种测试仪表为手段，通过对油气井或水井生产动态的测试来研究油、气、水层和测试井的各种物理参数、生产能力，以及油、气、水层之间的连通关系的方法。 试井可以提供包括渗透率和储层压力在内的、用于评价煤层甲烷气井生产潜能、采收率和经济可行性的重要资料，并可进行水力压裂井裂缝长度和裂缝导流能力的估算。 试井过程包括现场测试和试井解释两个阶段。,6,、煤层气试井技术,煤层气勘探、开发与集输技术,试井是一种以渗流力学理论为基础，以各种测试仪表为手段，,1,注入,/,压降试井,是以恒定排量将水注入储层，在井筒周围形成水饱和状态后关井。注入和关井阶段都用井下压力计记录井底压力，根据注水排量和压力数据求得渗透率、储层压力等参数。,进行,注入,/,压降试井,最关健的考虑因素是地层破裂压力。,如果在注入阶段超过了破裂压力，则计算出的渗透率偏高。,注入,/,压降试井曲线,6,、煤层气试井技术,煤层气勘探、开发与集输技术,注入/压降试井是以恒定排量将水注入储层，在井筒周围形,2, 流体的注入提高了地层压力，保证了在测试过程中为单相流；它适用于负压、正常压力和超压等各种情况的煤层气井。 不需要井下机械泵送设备，简化了操作步骤，降低了成本。 可以用标准试井分析方法来分析，结果比较可靠。 探测半径较大；时间相对较短。,注入,/,压降试井的主要优点,6,、煤层气试井技术,煤层气勘探、开发与集输技术, 流体的注入提高了地层压力，保证了在测试过程中为单相流；,3,第一，地层伤害,。,其一，由于注入的流体可能与地层的化学环境不相容，发生反应，产生伤害。其二，有可能注入了会堵塞产层的微粒，产生伤害。因此，把取自被测试层位的地层水回注到测试井中是很理想的。至少应当采用与地层和气藏流体相容的淡水。,第二，压开地层,。,由于注入过程中排量控制不好，使井底压力超过了测试层的破裂压力就可能会压开地层，产生裂缝。这种裂缝会产生认为是自然渗透率或井筒伤害的假象，使测试不可靠。因此，在注入压降过程中一定要保证井底压力低于地层破裂压力。,注入,/,压降方法主要缺点,6,、煤层气试井技术,煤层气勘探、开发与集输技术,第一，地层伤害。其一，由于注入的流体可能与地层的化学环境,4,两种模型：,描述径向流的模型和描述水力压裂井的模型。,径向流模型,描述的是裸眼井或未经水力压裂激化的套管井中的水流。,线性流模型,用来描述水力压裂井中的流动状态，因为水力压裂改变了近井地带的水流状态，形成了较强的线性水流。,试井分析模型,6,、煤层气试井技术,煤层气勘探、开发与集输技术,两种模型：描述径向流的模型和描述水力压裂井的模型。,5,原地应力测试，一般采用微型压裂法。测试时用注入泵以大排量向煤层注水，迅速使煤层产生裂缝，对压降曲线进行分析，获得裂缝的,闭合压力,。,原地应力测试,6,、煤层气试井技术,煤层气勘探、开发与集输技术,原地应力测试，一般采用微型压裂法。测试时用注入泵以大,6,美国煤层,增产措施发展趋势,射,孔、,压,裂,压裂,液的,多样,化及,改进,压 裂、,洞穴完井,压裂、裸眼,洞穴，羽状,井、注气置换,7,、煤层气增产改造技术,煤层气勘探、开发与集输技术,美国煤层增产措施发展趋势射压裂压 裂、压裂、裸眼7、煤层气,7,煤层压裂形成的复杂裂缝,7,、煤层气增产改造技术,煤层气勘探、开发与集输技术,煤层压裂形成的复杂裂缝7、煤层气增产改造技术煤层气勘探、开发,8,压裂液对煤储层伤害情况对比,7,、煤层气增产改造技术,煤层气勘探、开发与集输技术,压裂液对煤储层伤害情况对比7、煤层气增产改造技术煤层气勘探、,9,水力携沙压裂,氮泡沫压裂,7,、煤层气增产改造技术,煤层气勘探、开发与集输技术,水力携沙压裂氮泡沫压裂7、煤层气增产改造技术煤层气勘探、开发,10,7,、煤层气增产改造技术,注,N,2,/CO,2,提高煤层气采收率技术,煤层气勘探、开发与集输技术,7、煤层气增产改造技术注N2/CO2提高煤层气采收率技术煤层,11,压裂工艺技术,分层压裂工艺技术,多薄层限流压裂技术,射流分层压裂技术,7,、煤层气增产改造技术,煤层气勘探、开发与集输技术,压裂工艺技术分层压裂工艺技术多薄层限流压裂技术射流分层压裂技,12,加拿大。多薄煤层。大排量氮气（无支撑剂）连续油管压裂技术。效果良好。,连续油管压裂技术,7,、煤层气增产改造技术,煤层气勘探、开发与集输技术,加拿大。多薄煤层。大排量氮气（无支撑剂）连续油管压裂技术。效,13,施工参数,施工排量：,7m,3,/min,量比：中砂：粗砂,2:1,加砂规模：每米射孔段加砂量,9-11m,3,前置液比例：携砂液的,35%,平均砂比：,15%,特点,工艺简单，安全,施工成本低,能满足大排量的要求,(,大于,7m,3,/min),光套管压裂技术,7,、煤层气增产改造技术,煤层气勘探、开发与集输技术,施工参数光套管压裂技术 7、煤层气增产改造技术煤,14,压裂层,压裂层,闸门,返排管线,丝堵,接泵车,压力表,防喷器,闸门,水力锚,压井阀,滑套射流器,射流器,接球器,单流阀,压井阀,高速流区,粘滞区,粘滞区,静液区,静液区,喷嘴,特点,不动管柱一次压两层,不用额外射孔作业,较少的压裂液可满足,压两层要求,满足,4-5m,3,/min,排量的,要求,射流分层压裂技术,7,、煤层气增产改造技术,煤层气勘探、开发与集输技术,压裂层压裂层闸门 返排管线 丝堵 接泵车 压力表 防喷器,15,特点,一次压两层,保护煤层上部套管,满足煤层压裂,5-7m,3,/min,排量的要求,水力锚,Y344,封隔器,脱接喷砂器,Y244,封隔器,低强度套管,高强度套管,压裂层,压裂层,一趟管柱分压两层工艺技术,7,、煤层气增产改造技术,煤层气勘探、开发与集输技术,特点水力锚Y344封隔器脱接喷砂器Y244封隔器低强度套管,16,活性水压裂液,活性水压裂液特点, 分子量小：,200,400,粘度低：,1.0mPa/s, 残渣：无, 对煤层伤害：低, 摩阻高：清水,100%, 应用于常规煤层压裂,7,、煤层气增产改造技术,煤层气勘探、开发与集输技术,活性水压裂液活性水压裂液特点7、煤层气增产改造技术煤层气勘,17,特 点,分子量小：,300,400,粘度较高：,15.0mPa/s,残渣：较少, 对煤层伤害：低, 摩阻低：约为清水的,30%,应用于井场较小、施工压力较,高的煤层气井,清洁压裂液的扫描电镜照片,清洁压裂液,+,盐,”,体系的扫描电镜照片,低成本清洁压裂液,7,、煤层气增产改造技术,煤层气勘探、开发与集输技术,特 点清洁压裂液的扫描电镜照片清洁压裂液+盐”体系的扫描电镜,18,特 点, 对煤层伤害低, 使煤粉在压裂液中均匀分,布，降低施工压力, 在排液时，煤粉随着压裂液,排出地层，避免堵塞裂缝通道, 应用于井径扩径较大、煤质疏,松的煤层,未添加煤粉分散剂,已添加煤粉分散剂,煤粉分散压裂液技术,7,、煤层气增产改造技术,煤层气勘探、开发与集输技术,特 点未添加煤粉分散剂已添加煤粉分散剂煤粉分散压裂液技术7、,19,8,、排采技术,单井和井网状态下泄压面积,煤层气勘探、开发与集输技术,8、排采技术单井和井网状态下泄压面积 煤层气勘探、开发与集输,20,排采地面设备与工艺流程示意图,8,、排采技术,煤层气勘探、开发与集输技术,排采地面设备与工艺流程示意图8、排采技术煤层气勘探、开发与集,21,8,、排采技术,单曲柄游梁式有杆抽排机,煤层气勘探、开发与集输技术,8、排采技术单曲柄游梁式有杆抽排机煤层气勘探、开发与集输技术,22,该泵使用变频系统，控制电机供电，可以实现不停机无级调速，避免停机造成井下压力波动和煤粉沉降。,防抽空变频螺杆泵,8,、排采技术,煤层气勘探、开发与集输技术,该泵使用变频系统，控制电机供电，可以实现不停机无级调速，避免,23,根据煤层气排采特点，改进了油气井使用的电潜泵，实现井下水、气和煤粉多相的混合抽排。设计排量,50,方、含煤粉,30%,（质量比），含气,40%,（体积比）。,井下混抽式电潜泵,8,、排采技术,煤层气勘探、开发与集输技术,根据煤层气排采特点，改进了油气井使用的电潜泵，实现井下水、气,24,井下排采泵防气措施,将泵放置到煤层以下。排水泵以下安装沉降式气锚或者螺旋式气锚,防煤粉措施,泵以下安装绕丝筛管、沉砂管、“小泵慢抽”、“间歇式排采”时使用防砂卡泵（实心柱塞泵）,防砂卡泵原理图,防气、防煤粉排采技术,8,、排采技术,煤层气勘探、开发与集输技术,井下排采泵防气措施防砂卡泵原理图防气、防煤粉排采技术8、排采,25,煤层气排采模拟实验设备,8,、排采技术,煤层气勘探、开发与集输技术,煤层气排采模拟实验设备8、排采技术煤层气勘探、开发与集输技术,26,煤层气田集输工程是煤层气井采出气、水收集、处理、计量、加压的工艺过程。包括井口,-,采气管线,-,阀组,-,集气管线,-,增压站，抽出水,-,水池（处理厂）,相邻的煤层气田通过输气管线汇集外输，输气管线有首站、末站之分，管线起点的增压站也叫首站，管线末点的站也就是末站。,煤层气集输工程定义和范围,9,、地面集输技术,煤层气勘探、开发与集输技术,煤层气田集输工程是煤层气井采出气、水收集、处理、计量、加压的,27,在煤层气井井筒内底部是气水共存的，水在油管内被抽出，气从环形空间产出；气水参数及处理，以沁南为例：,从沁水盆地南部煤层气井产出气体成份主要是甲烷，一般在,90%,以上，其余含少量,CO,2,、,N,2,等；,从沁水盆地南部煤层气井产出水分析，偏碱性水，矿化度在,3000mg/l,左右，符合国家外排水质标准，但氟化物含量较高，不符合农田灌溉水质标准。,9,、地面集输技术,煤层气井产物,煤层气勘探、开发与集输技术,在煤层气井井筒内底部是气水共存的，水在油管内被抽出，气从环,28,煤层气井产出的特征决定了煤层气的集输是多井、低产、低压的特点，井间压力干扰对产量的影响突出,在集输系统中，煤层气井流动压力低，必须要进行增压输送，从而扩大集输半径，降低井间压力干扰。采取措施：,一设计中优化管网、站场布局，应加强井站组合、压力系统计算；,二应加强煤层气行业专用设备材料的研制。,9,、地面集输技术,煤层气田集输工程的特点,煤层气勘探、开发与集输技术,煤层气井产出的特征决定了煤层气的集输是多井、低产、低压的,29,采用成熟可靠的工艺，通过标准化设计、模块化建设、自动化管理，实现低成本高效运营,9,、地面集输技术,煤层气勘探、开发与集输技术,采用成熟可靠的工艺，通过标准化设计、模块化建设、自动化,30,根据煤层气井产量低、井口压力低等特点，,经过不断的工业试验和简化优化，目前形成了“,低压多井串接、单井简易计量,、,二,地,增压、集中处理,”等新的集输工艺技术,，形成适合于煤层气的地面工程总体工艺流程。,9,、地面集输技术,煤层气地面集输系统方案,煤层气勘探、开发与集输技术,根据煤层气井产量低、井口压力低等特点，经过不断的,31,低压煤层气由气井套管采出，通过井场计量后与其它单井采气管线串接，汇集到采气干管进入集气站；在集气站经过分离、增压至,1.6MPa,计量外输进入集气支干线，最终进入中央处理厂增压脱水后外输至输气管道。,煤层气集输总体工艺流程,9,、地面集输技术,煤层气勘探、开发与集输技术,低压煤层气由气井套管采出，通过井场计量后与其它单井采,32,（,1,）多井串接工艺,根据山西沁水煤层气井压力和产量等地质方案，确定采用井间串接工艺，井间串接工艺指通过采气管线把相邻的几口气井串接到采气干管，在采气干管中汇合后集中进站。,集气站,煤层气集输工程工艺技术特点,9,、地面集输技术,煤层气勘探、开发与集输技术,（1）多井串接工艺集气站煤层气集输工程工艺技术特点 9、地面,33,多井串接,适应低压、低产气田开发。该方式通过把相邻的几口气井相互串接，汇合后通过采气干管进站，大大提高了集气站的辖井数量，简化了采气管网，降低了工程投资。,单井,集气站,外输,集气干线,集气支线,中央处理厂,多井串接进站示意图,煤层气集输工程工艺技术特点,9,、地面集输技术,煤层气勘探、开发与集输技术,多井串接适应低压、低产气田开发。该方式通过把相邻的几口,34,（,2,）单井湿气计量工艺,由于各单井采用了多井串接工艺，数口气井的煤层气进集气站前已汇合，故计量必须设置在井口。由于井口气体为未分离的带液煤层气，井场无人值守、且需要将气井的流量、压力和温度等参数上传，推荐采用简易旋进流量计进行单井带液计量。,煤层气集输工程工艺技术特点,9,、地面集输技术,煤层气勘探、开发与集输技术,（2）单井湿气计量工艺煤层气集输工程工艺技术特点 9、地面集,35,（,2,）单井湿气计量工艺,井场工艺流程,煤层气集输工程工艺技术特点,9,、地面集输技术,煤层气勘探、开发与集输技术,（2）单井湿气计量工艺井场工艺流程煤层气集输工程工艺技术特点,36,煤层气集输工程工艺技术特点,9,、地面集输技术,占地面积为,25m20m,，约,0.75,亩,井场平面渲染图,煤层气勘探、开发与集输技术,煤层气集输工程工艺技术特点 9、地面集输技术占地面积为25m,37,3,集气站和中央处理厂“,2,地,2,级” 增压工艺,煤层气井口压力为,0.2,0.5MPa,，无法满足外输要求，必须增压。,考虑井口压力低，单井产量低等因素，推荐采用集气站和处理厂“,2,地,2,级”增压工艺。,煤层气集输工程工艺技术特点,9,、地面集输技术,煤层气勘探、开发与集输技术,3 集气站和中央处理厂“2地2级” 增压工艺煤层气集输工程,38,集气站工艺流程示意图,进站区,分离器,压缩机,计量外输,煤层气集输工程工艺技术特点,9,、地面集输技术,煤层气勘探、开发与集输技术,集气站工艺流程示意图进站区 分离器压缩机计量外输煤层气集输,39,集气站渲染图,9,、地面集输技术,煤层气集输工程工艺技术特点,煤层气勘探、开发与集输技术,集气站渲染图9、地面集输技术煤层气集输工程工艺技术特点 煤层,40,进站区三维模块示意图,进站区现场照片,模块设计,9,、地面集输技术,煤层气勘探、开发与集输技术,进站区三维模块示意图进站区现场照片模块设计9、地面集输技术煤,41,分离器三维模块示意图,分离器现场照片,9,、地面集输技术,模块设计,煤层气勘探、开发与集输技术,分离器三维模块示意图分离器现场照片9、地面集输技术模块设计煤,42,闪蒸分液罐三维模块示意图,闪蒸分液罐现场照片,9,、地面集输技术,模块设计,煤层气勘探、开发与集输技术,闪蒸分液罐三维模块示意图闪蒸分液罐现场照片9、地面集输技术模,43,阻,火,器,区,三,维,模,型,示,意,图,阻,火,器,平,台,现,场,照,片,9,、地面集输技术,煤层气勘探、开发与集输技术,阻阻9、地面集输技术煤层气勘探、开发与集输技术,44,干线来气,清管接收,过滤分离,增压装置,脱水装置,外输计量,清管外输,干线计量,中央处理厂工艺流程,煤层气集输工程工艺技术特点,9,、地面集输技术,煤层气勘探、开发与集输技术,干线来气清管接收过滤分离增压装置脱水装置外输计量清管外输干线,45,中央处理厂渲染图,煤层气集输工程工艺技术特点,9,、地面集输技术,煤层气勘探、开发与集输技术,中央处理厂渲染图煤层气集输工程工艺技术特点 9、地面集输技术,46,（,4,）防腐,采气管线和集气支线外防腐层采用聚乙烯胶粘带加强级结构；,457,和,406.4,干线，外防腐层采用三层,PE,结构。,（,5,）通信工程,充分利用地方移动,GPRS,无线网络传输和通信光缆线路，实现生产指挥及产能监控的自动化。,（,6,）自控系统,设立气田,SCADA,系统一套，对全区块内的集气站、井场等所有生产运行情况进行集中监视控制和运营管理。,煤层气集输工程工艺技术特点,9,、地面集输技术,煤层气勘探、开发与集输技术,（4）防腐煤层气集输工程工艺技术特点 9、地面集输技术煤层气,47,“,低压集气、单井简易计量、多井单管串接、二次增压、集中处理”,煤层气开发地面集输工艺技术简单适用、安全可靠，适应性强，使平均单井地面建设投资比预期的投资大大降低，为有效开发煤层气气田提供了一种经济可靠适用的工艺模式，为煤层气工业化开发奠定了良好的基础,9,、地面集输技术,煤层气勘探、开发与集输技术,“低压集气、单井简易计量、多井单管串接、二次增压、集中处理”,48,谢谢！,谢谢！,49,