煤层气勘探技术简介

裂缝检测,利用转换波技术可以有效地检测煤层裂缝发育方向和裂缝密度,3、煤层气地震勘探技术,煤层气勘探、开发与集输技术,各向异性参数描述裂隙发育程度,裂缝检测,3、煤层气地震勘探技术,煤层气勘探、开发与集输技术,分频技术,3、煤层气地震勘探技术,煤层气勘探、开发与集输技术,地震属性分析,3、煤层气地震勘探技术,煤层气勘探、开发与集输技术,波阻抗数据体更有利于小断层解释,波阻抗反演,3、煤层气地震勘探技术,煤层气勘探、开发与集输技术,AVO反演预测瓦斯含量,AVO技术,3、煤层气地震勘探技术,煤层气勘探、开发与集输技术,提高信噪比振幅恢复提高分辨率地表一致性处理高精度速度分析偏移成像,3、煤层气地震勘探技术,地震处理技术,地震采集技术,煤层气勘探、开发与集输技术,4、煤层气测井技术,裸眼井标准测井（4）双侧向（DLL）、自然电位（SP）、自然伽马（GR）、双井径（CAL）综合测井（9）双测向（DLL）、微球形聚焦（MSFL）、自然伽马（GR）、自然电位（SP）、双井径（CAL1）（CAL2）、补偿密度（DEN）、补偿中子（CNL）、补偿声波（AC）、井温（TEMP）套管井全井进行声幅、自然伽马、套管接箍测井、声波变密度测井,煤层气测井技术,4、煤层气测井技术,煤层气勘探、开发与集输技术,采样间距及回放要求：煤系地层采样间隔一般不大于0.05m，非煤系地层采样间隔一般不大于0.10m；主要煤层及其上下各20m井段，回放1:50深度比例尺放大曲线，以精细研究煤层结构为适应地质研究或生产需要，可选测下列测井项目：地层倾角测井、阵列声波（或长源距声波）、核磁共振测井、微电阻率扫描、声波扫描成像、拟稳态井温测井等。,煤层气测井技术要求,4、煤层气测井技术,煤层气勘探、开发与集输技术,现场测井速度、深度比例尺、测量值单位表,4、煤层气测井技术,煤层气勘探、开发与集输技术,单条测井曲线质量验收评级标准,4、煤层气测井技术,煤层气勘探、开发与集输技术,全井测井曲线质量验收评级标,4、煤层气测井技术,煤层气勘探、开发与集输技术,煤层气测井现场提交的资料,单条（或单个组合下井仪）井场监视测井曲线图一套（1：200），供检查质量用综合测井曲线现场合成图一张（1：200），供现场解释用记录全套测井曲线的磁性介质（软盘或光盘）现场综合报告井斜测量记录表,4、煤层气测井技术,煤层气勘探、开发与集输技术,1、前言2、测井施工概况3、测井解释模型及处理参数的选择4、测井资料综合解释5、井身及固井质量评价6、结论与建议,测井解释报告编制提纲,4、煤层气地震勘探技术,煤层气勘探、开发与集输技术,5、煤层气钻、完井技术,5、煤层气钻完井技术,煤层气勘探、开发与集输技术,常规钻井技术技术成熟，对施工设备的要求较低；地质条件的适应性较强；钻井中，井壁稳定性较好，能完成较详实的录井工作；不足：钻速慢，对储层伤害较大，建井周期长。空气钻井技术设备自动化程度高，仪表准确，劳动强度低；钻井效率较高，建井周期短；采用空气泡沫做循环介质，实现欠平衡钻井，有效保护储层。不足若遇水层，会发生钻屑润湿、泥包，形成泥饼，导致卡钻。,5、煤层气钻完井技术,煤层气勘探、开发与集输技术,羽状水平井技术大大增加储层解吸范围，实现割理和裂隙有效连通。提高导流能力，使气、水快速产出。避免了固井、压裂等措施对储层的伤害。单井控制范围大，占地面积小，植被破坏小，减少了地面集输工程投资。适合地形复杂地区。不足：技术复杂，成本高；对煤层稳定性、结构、强度要求较高，适用范围较窄。,水平井关键环节对施工区的地质认识程度。连通技术。井眼轨迹控制。井眼稳定性控制。,5、煤层气钻完井技术,煤层气勘探、开发与集输技术,5、煤层气钻完井技术,煤层气勘探、开发与集输技术,30m,5、煤层气钻完井技术,煤层气勘探、开发与集输技术,煤层气直井井身结构,5、煤层气钻完井技术,煤层气勘探、开发与集输技术,煤层气套管/裸眼完井井身结构,5、煤层气钻完井技术,裸眼洞穴完井技术,煤层气勘探、开发与集输技术,水平井,5、煤层气钻完井技术,煤层气勘探、开发与集输技术,水平井,5、煤层气钻完井技术,煤层气勘探、开发与集输技术,羽状水平井与直井对比,5、煤层气钻完井技术,煤层气勘探、开发与集输技术,5、煤层气钻完井技术,煤层气勘探、开发与集输技术,羽状水平井工程井井身结构和套管程序,5、煤层气钻完井技术,煤层气勘探、开发与集输技术,羽状水平井主要设计原则,主水平井眼一般采用中（小）曲率半径和“直增增稳（水平）”的连增复合型剖面，井眼轨迹圆滑、摩阻和扭矩小，造斜点选在煤层顶部砂岩或泥岩层内；分支井眼采用中曲率半径“增稳”剖面，与主水平井眼呈45夹角。,5、煤层气钻完井技术,煤层气勘探、开发与集输技术,6、煤层气试井技术,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，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,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,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,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,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,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,7、增产改造技术,美国煤层增产措施发展趋势,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、开发与集输技术,7、煤层气增产改造技术,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,煤层气勘探、开发与集输技术,压裂工艺技术,7、煤层气增产改造技术,煤层气勘探、开发与集输技术,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,施工参数施工排量：7m3/min量比：中砂：粗砂2:1加砂规模：每米射孔段加砂量9-11m3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7m3/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,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4-5m3/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,特点一次压两层保护煤层上部套管满足煤层压裂5-7m3/min排量的要求,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,活性水压裂液,活性水压裂液特点分子量小：200400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,特点分子量小：300400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,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,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,8、排采技术,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,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,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,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,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,WL2-020,排采自动化监测系统,8、排采技术,煤层气勘探、开发与集输技术,9、地面集输技术,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,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CO2、N2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,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,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,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,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,（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,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。,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,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,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”增压工艺煤层气井口压力为0.20.5MPa，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,集气站工艺流程示意图,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