煤层气开采方法与技术-简化版

煤层气地质学,中国矿业大学（北京）能源地质系,主讲：鲁静,lujin一、课程简介与煤层气概念,三、煤储层物性特征,五、煤层气资源与评价,六、煤层气资源开采方法与技术,四、煤层气富集与成藏,课程提纲,二、国内外煤层气勘探开发现状,一、课程简介与煤层气概念,三、煤储层物性特征,五、煤层气资源与评价,六、煤层气资源开采方法与技术,四、煤层气富集与成藏,课程提纲,二、国内外煤层气勘探开发现状,1煤层气开采原理与特征,2煤层气钻井与完井,3煤储层改造（压裂）,4煤层气排采,5煤层气地面集输与处理,4.1排采机理,4.2排采管理,4.3存在问题与发展方向,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、课程简介与煤层气概念,三、煤储层物性特征,五、煤层气资源与评价,六、煤层气资源开采方法与技术,四、煤层气富集与成藏,课程提纲,二、国内外煤层气勘探开发现状,1煤层气开采原理与特征,2煤层气钻井与完井,3煤储层改造（压裂）,4煤层气排采,5煤层气地面集输与处理,4.1煤层气排采与阶段划分,4.2排采管理,4.3存在问题与发展方向,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,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,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,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,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,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,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,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、课程简介与煤层气概念,三、煤储层物性特征,五、煤层气资源与评价,六、煤层气资源开采方法与技术,四、煤层气富集与成藏,课程提纲,二、国内外煤层气勘探开发现状,1煤层气开采原理与特征,2煤层气钻井与完井,3煤储层改造（压裂）,4煤层气排采,5煤层气地面集输与处理,5.1集输工艺流程,5.2集输管网,5.3井场工艺,5.4集气增压站工艺,5.5煤层气处理,5煤层气集输与处理,4MPa,结合煤层气开发的井间距小、井口压力低、井数多等特点，通常采用“低压集气、多井串接、两级增压、集中脱水”的集输工艺。,集气站（分离增压）进站：0.05MPag出站：3.6MPa左右,集气干线,采气干线,井场（多井场串接）0.10.2MPa左右,中央处理厂（增压脱水）进厂：2MPa出厂：9.5MPa左右,10MPa,外输管道,六、煤层气资源开采方法与技术,5.1集输总工艺流程,一、课程简介与煤层气概念,三、煤储层物性特征,五、煤层气资源与评价,六、煤层气资源开采方法与技术,四、煤层气富集与成藏,课程提纲,二、国内外煤层气勘探开发现状,1煤层气开采原理与特征,2煤层气钻井与完井,3煤储层改造（压裂）,4煤层气排采,5煤层气地面集输与处理,5.1集输工艺流程,5.2集输管网,5.3井场工艺,5.4集气增压站工艺,5.5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,5煤层气集输与处理,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,5煤层气集输与处理,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,5煤层气集输与处理,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,5煤层气集输与处理,六、煤层气资源开采方法与技术,5.1集输管网,1）阀组集气,阀组即是对煤层气田单井或多井生产煤层气进行汇集的单元。早期应用于单井井场，这种管网形式特点是辖井数多,简化了采气管网的建设,可分区管理。,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,5.1集输管网,集气站,2）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,5煤层气集输与处理,六、煤层气资源开采方法与技术,5.1集输管网,集气站,3）多井串接与阀组串接相结合,阀组与单井相结合的方式是把相邻的井或井场串接后集中输送至附近的阀组，再统一输送至集气站，阀组的功能主要具有集气、截断的功能。,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,5.1集输管网,一、课程简介与煤层气概念,三、煤储层物性特征,五、煤层气资源与评价,六、煤层气资源开采方法与技术,四、煤层气富集与成藏,课程提纲,二、国内外煤层气勘探开发现状,1煤层气开采原理与特征,2煤层气钻井与完井,3煤储层改造（压裂）,4煤层气排采,5煤层气地面集输与处理,5.1集输工艺流程,5.2集输管网,5.3井场工艺,5.4集气增压站工艺,5.5煤层气处理,井口螺杆泵,分离器,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,5.3井场工艺,水产出通道：进入泵筒内的地层水从油管排出；气产出通道：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,5.3井场工艺,计量,去集气站,套管：气,油管：水,井场单井集输工艺流程,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,5.3井场工艺,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。,丛式井场单井计量,井口溶解气回收设施,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,5.3井场工艺,井口工艺管线未保温，易造成冬季气体流量计腔内结冰，流量变化大，计量结果明显失真。严寒地区的井口工艺设施和管道应采取防冻保温措施，如地面管线及流量计腔体做保温层及电伴热带。,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,5.3井场工艺,一、课程简介与煤层气概念,三、煤储层物性特征,五、煤层气资源与评价,六、煤层气资源开采方法与技术,四、煤层气富集与成藏,课程提纲,二、国内外煤层气勘探开发现状,1煤层气开采原理与特征,2煤层气钻井与完井,3煤储层改造（压裂）,4煤层气排采,5煤层气地面集输与处理,5.1集输工艺流程,5.2集输管网,5.3井场工艺,5.4集气增压站工艺,5.5煤层气处理,进站,一级分离,增压,二级分离,计量外输,5煤层气集输与处理,六、煤层气资源开采方法与技术,5.4集气增压站工艺流程,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。,5煤层气集输与处理,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、课程简介与煤层气概念,三、煤储层物性特征,五、煤层气资源与评价,六、煤层气资源开采方法与技术,四、煤层气富集与成藏,课程提纲,二、国内外煤层气勘探开发现状,1煤层气开采原理与特征,2煤层气钻井与完井,3煤储层改造（压裂）,4煤层气排采,5煤层气地面集输与处理,5.1集输工艺流程,5.2集输管网,5.3井场工艺,5.4集气增压站工艺,5.5煤层气处理,商品天然气的质量要求主要有以下几项：,热值水露点二氧化碳含量其他（如氧含量）,烃露点硫含量机械杂质（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,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：进入输气管道的气体必须清除其中的机械杂质。水露点应比输送条件下最低环境温度低5。烃露点应低于最低环境温度。气体中的硫化氢含量不应大于20mgm3。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,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。,水露点,GB/T22634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,5.5煤层气处理,用来防止在输气或配气管道中有液态水析出。,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5。也有一些国家是规定天然气中的水含量。,液态水的存在会加速天然气中酸性组分（H2S、CO2）对钢材的腐蚀，还会形成天然气水合物，堵塞管道和设备。,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。,二氧化碳含量,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%3%（体积分数）,机械杂质,国标天然气（GB17820）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”，这与国际标准化组织天然气技术委员会（ISTC193）1998年发布的天然气质量指标（IS3686）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。中国石油企业标准天然气长输管道气质要求（QSY30-2002）对固体颗粒的粒径明确规定应小于5m，俄罗斯国家标准（OCT5542）则规定固体颗粒1mgm3。,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,5.5煤层气处理,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。,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,5.5煤层气处理,天然气气质标准（GB17820-1999）,39,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,5.5煤层气处理,煤层气脱