煤层气地面负压排采工艺研究

1、    煤层气地面负压排采工艺研究    摘 要：位于沁东南地区的潘河示范工程，自投产至今已有十余年，大多数生产井处于产气衰减阶段，为加快煤层气的解析速度，最大限度地提高采收率，潘河区块在单井井口处应用地面负压抽采工艺，获得了较好的应用效果。本文从煤层气的解吸、吸附机理入手介绍了负压抽采工艺的应用原理，并介绍了潘河示范工程对负压抽采工艺的实际应用情况，仅供参考。关键词：煤层气;负压排采;单井增压;增产根据煤层气的解吸、运移机理，人们一般将一口煤层气井的生产过程划分为平衡产水阶段、控制井底流压不放气阶段、稳定提产阶段、稳定产气阶段与产气衰减阶段，在不同的生

2、产阶段要制定不同的排采工作制度，从而为煤层气井获得高产、稳产创造条件。位于沁东南地区的潘河区块，自投产至今已有十余年，大多数生产井处于产气衰减阶段，为加快煤层气的解析速度，最大限度地提高采收率，潘河区块在单井井口处应用地面负压抽采工艺，获得了较好的应用效果。1 煤层气负压抽采工艺原理煤层气在煤层中的解吸过程与吸附过程是可逆的，在煤层气储层压力低于甲烷分子的临界解吸压力的时候，被吸附的甲烷分子会发生解吸作用而变为游离态分子，所以，煤层气的解吸需要经历一降压过程，该过程可以利用据langmuir方程来解释与描述。当煤储层压力与温度恒定时，吸附态的甲烷分子与游离态的甲烷分子处于动态平衡状态，而当煤层

3、压力不断下降的过程，吸附于煤基质微空隙内表面的甲烷分子会逐渐发生解吸，而逸散至微空隙空间变为游离气体，煤层气井井口的负压作用会借助于流体的压强传递效应传至井底，然后向井底四周煤层中的流体继续传递扩散，当使储层流体压力下降而破坏掉煤层中甲烷分子的解吸-吸附平衡动态时，会促使甲烷分子发生解吸，从理论层面讲，井口负压愈大，煤层气解吸速度与影响范围就愈大。2 工艺设备选型目前比较常用的、技术比较成熟的天然气压缩机机型有往复式、螺杆式、涡旋式等。其中，传统往复式压缩机适合于气量波动较大、压缩比大、压力高的工况，而目前潘河区块已步入生产后期阶段，煤层气井的井口套压普遍较低，故往复式压缩机不适用。而涡旋式压

4、缩机、螺杆式压缩机适用于低压力的工况，且其具有体积小、且故障率低、操作维护简便等优点，故其适用于潘河区块煤层气井的负压抽采工艺。与涡旋式压缩机相比较，螺杆式压缩机还具有压缩比大、振动小、密封好等优势，故优先选用螺杆式压缩机。本研究所选用的螺杆压缩机运行工况参数如表1所示。3 应用效果分析自2017年以来，潘河示范工程先后在6口井井口处安装螺杆式压缩机，应用效果主要体现在以下两个方面：设备安装前，6口井的井口平均套压为0.13mpa，设备安装后，6口井的井口平均套压为0.06mpa，井口平均套压较安装前下降0.07mpa;设备安装前，6口井的平均产气量为1060m3/d，设备安装后，6口井的平均

5、产气量为3130m3/d，平均单井增产气量为2070m3/d，气量增幅显著。在煤層气井口安装螺杆式压缩机生产，在降低井口套压的同时，还能够提升单井产气进入采气管网的压力（表2），提升了单井向下游阀组的输气能力。4 结论对煤层气井采用负压排采工艺，利用地面井口负压作用，能够降低井底及井筒周围煤储层的流体压力，可以促进甲烷分子的解吸与运移，有利于煤层气的产出。为了保证煤层气井负压排采工艺的实际应用效果，需要根据煤层气井的工况条件与工作环境来选择合适的增压机设备。沁东南地区潘河区块煤层气井井口压力低，所处自然环境恶劣，因此选用了运行工况压力低、压缩比大、故障率低、操作维护相对简便的螺杆式压缩机。在潘河区块的6口煤层气井应用负压排采工艺以后，单井气量增幅显著，且单井向阀组的输气能力得到提升，取得了良好的应用效果，对其他区块具有一定的借鉴意义。参考文献：1叶建平，陆小霞.我国煤层气产业发展现状和技术进展j.煤炭科学技术，2