煤層氣開發(fā)——煤層氣開采工程學習教案

1、會計學1煤層氣開發(fā)煤層氣開發(fā)(kif)煤層氣開采工程煤層氣開采工程第一頁，共111頁。一、煤層氣排水降壓一、煤層氣排水降壓(jin y)方方法法第1頁/共110頁第二頁，共111頁。第2頁/共110頁第三頁，共111頁。第3頁/共110頁第四頁，共111頁。常規(guī)氣藏常規(guī)氣藏煤層氣儲層煤層氣儲層氣體在井筒的流動符合達西流動定律氣體在井筒的流動符合達西流動定律氣體在微孔隙內的流動為擴散流動，在氣體在微孔隙內的流動為擴散流動，在裂隙中的流動符合達西流動定律裂隙中的流動符合達西流動定律氣體儲存于宏觀孔隙中氣體儲存于宏觀孔隙中氣體以吸附的形式儲存于微孔隙表面氣體以吸附的形式儲存于微孔隙表面產量符合遞減曲

2、線產量符合遞減曲線初期產量低，中期產量高，后期遞減初期產量低，中期產量高，后期遞減通過測井可解釋氣層含量通過測井可解釋氣層含量通過現(xiàn)場解吸可確定煤層氣含量通過現(xiàn)場解吸可確定煤層氣含量氣水比隨時間遞減氣水比隨時間遞減開采中期和后期，氣水比隨時間遞增開采中期和后期，氣水比隨時間遞增無機儲集巖無機儲集巖有機儲集巖有機儲集巖儲集巖與源巖不同儲集巖與源巖不同儲集巖與源巖同層儲集巖與源巖同層滲透率與應力無關滲透率與應力無關滲透率與應力有很大關系滲透率與應力有很大關系井間干擾對生產有害井間干擾對生產有害井間干擾對生產有利井間干擾對生產有利第4頁/共110頁第五頁，共111頁。煤層氣井周圍氣水分布煤層氣井周圍

3、氣水分布(fnb)及流動及流動狀態(tài)徑向剖面示意圖狀態(tài)徑向剖面示意圖第一節(jié) 煤層氣開采(kici)方法與原理（2）煤層氣的排水降壓）煤層氣的排水降壓 煤層氣主要以吸附狀態(tài)存在于煤層氣主要以吸附狀態(tài)存在于煤基質的微孔隙中，其生產煤基質的微孔隙中，其生產過程就是先排水，后采氣。過程就是先排水，后采氣。 煤層氣的生產一般可分為三個煤層氣的生產一般可分為三個階段：從煤基質孔隙的表面階段：從煤基質孔隙的表面解吸、通過基質和微孔隙擴解吸、通過基質和微孔隙擴散到裂隙中、以達西流方式散到裂隙中、以達西流方式通過裂隙流向井筒通過裂隙流向井筒(jn tn)運移。運移。第5頁/共110頁第六頁，共111頁。 1）煤儲

4、層原始滲透率與改造后滲透率差不大時，排采階段劃分為煤層有、無越流補給兩種情況）煤儲層原始滲透率與改造后滲透率差不大時，排采階段劃分為煤層有、無越流補給兩種情況 。排采過程煤層無越流補給排采過程煤層無越流補給 排采過程煤層無越流補給時，壓力傳播僅在煤層中發(fā)生，傳播軌跡無串層現(xiàn)象，排采過程中地層供液能力與煤層滲透率變化排采過程煤層無越流補給時，壓力傳播僅在煤層中發(fā)生，傳播軌跡無串層現(xiàn)象，排采過程中地層供液能力與煤層滲透率變化(binhu)、煤層中傳播影響半徑關系密切，與圍巖關系較小，而排采過程中相態(tài)變化、煤層中傳播影響半徑關系密切，與圍巖關系較小，而排采過程中相態(tài)變化(binhu)對水相滲透率的影

5、響最大。對水相滲透率的影響最大。第一節(jié) 煤層氣開采方法(fngf)與原理第6頁/共110頁第七頁，共111頁。第7頁/共110頁第八頁，共111頁。第8頁/共110頁第九頁，共111頁。第9頁/共110頁第十頁，共111頁。第10頁/共110頁第十一頁，共111頁。第11頁/共110頁第十二頁，共111頁。第12頁/共110頁第十三頁，共111頁。煤層氣生產井的氣、水產量煤層氣生產井的氣、水產量(chnling)變化曲線變化曲線第13頁/共110頁第十四頁，共111頁。第14頁/共110頁第十五頁，共111頁。第15頁/共110頁第十六頁，共111頁。第16頁/共110頁第十七頁，共111頁。

6、第17頁/共110頁第十八頁，共111頁。泄流半徑繼續(xù)泄流半徑繼續(xù)(jx)增大，解吸漏斗繼續(xù)增大，解吸漏斗繼續(xù)(jx)增大，原解吸漏斗范圍內早已解吸的煤層氣開始滲流，形成氣和水的兩相滲流流動。增大，原解吸漏斗范圍內早已解吸的煤層氣開始滲流，形成氣和水的兩相滲流流動。第18頁/共110頁第十九頁，共111頁。最后形成的解吸漏斗開最后形成的解吸漏斗開始始(kish)解吸，出現(xiàn)水解吸，出現(xiàn)水的非飽和流動，泄流半的非飽和流動，泄流半徑以外的水不流動。徑以外的水不流動。第19頁/共110頁第二十頁，共111頁。第20頁/共110頁第二十一頁，共111頁。煤層氣存在煤層氣存在(cnzi)補給邊界補給邊界第

7、21頁/共110頁第二十二頁，共111頁。 煤層氣存在越流補給煤層氣存在越流補給(b j)邊邊界界第22頁/共110頁第二十三頁，共111頁。第23頁/共110頁第二十四頁，共111頁。第24頁/共110頁第二十五頁，共111頁。開井排水，壓力下降到解吸壓力以上形開井排水，壓力下降到解吸壓力以上形成成(xngchng)壓降漏斗，但只有單相壓降漏斗，但只有單相水流動，與單井開采相同。水流動，與單井開采相同。 繼續(xù)排水，壓力下降到解吸壓力以下繼續(xù)排水，壓力下降到解吸壓力以下，未達到井間干擾，解吸漏斗內的氣，未達到井間干擾，解吸漏斗內的氣解吸，形成解吸，形成(xngchng)水的未飽和水的未飽和流動

8、，流動，這時也與單井開采相同。這時也與單井開采相同。 第25頁/共110頁第二十六頁，共111頁。當相鄰井的泄流半徑之和大于井距當相鄰井的泄流半徑之和大于井距時，由于井間干擾，井間壓力都下時，由于井間干擾，井間壓力都下降到臨界解吸壓力以下，井間都開降到臨界解吸壓力以下，井間都開始解吸氣，同時始解吸氣，同時(tngsh)先前解吸先前解吸的氣擴散、溶解、滲流，形成兩相的氣擴散、溶解、滲流，形成兩相流動流動 。當井間壓力都下降到井底壓力；井間的當井間壓力都下降到井底壓力；井間的氣全部解吸、擴散氣全部解吸、擴散(kusn)、溶解、滲、溶解、滲流，形成大面積的解吸和兩相流動流，形成大面積的解吸和兩相流動

9、 。第26頁/共110頁第二十七頁，共111頁。第27頁/共110頁第二十八頁，共111頁。第28頁/共110頁第二十九頁，共111頁。螺桿泵螺桿泵第29頁/共110頁第三十頁，共111頁。第30頁/共110頁第三十一頁，共111頁。第31頁/共110頁第三十二頁，共111頁。 三類三類(sn li)泵排水采氣方法對比表泵排水采氣方法對比表第32頁/共110頁第三十三頁，共111頁。第33頁/共110頁第三十四頁，共111頁。第34頁/共110頁第三十五頁，共111頁。智能控制系統(tǒng)智能控制系統(tǒng)(kn zh x tn)的典型結構的典型結構 參數(shù)自適應自組織控制參數(shù)自適應自組織控制第35頁/共11

10、0頁第三十六頁，共111頁。智能智能(zh nn)控制原理控制原理圖圖第36頁/共110頁第三十七頁，共111頁。控制排采系統(tǒng)控制排采系統(tǒng)(xtng)組成及結構組成及結構第37頁/共110頁第三十八頁，共111頁。導輪導輪(doln)結構示意圖結構示意圖離心泵結構示意圖離心泵結構示意圖第38頁/共110頁第三十九頁，共111頁。第39頁/共110頁第四十頁，共111頁。變頻變頻(bin pn)控制系統(tǒng)控制系統(tǒng)示意圖示意圖第40頁/共110頁第四十一頁，共111頁。第41頁/共110頁第四十二頁，共111頁。第42頁/共110頁第四十三頁，共111頁。第43頁/共110頁第四十四頁，共111頁。

11、第44頁/共110頁第四十五頁，共111頁。第45頁/共110頁第四十六頁，共111頁。第46頁/共110頁第四十七頁，共111頁。第47頁/共110頁第四十八頁，共111頁。第48頁/共110頁第四十九頁，共111頁。人工人工(rngng)舉升示意圖舉升示意圖第49頁/共110頁第五十頁，共111頁。第50頁/共110頁第五十一頁，共111頁。第51頁/共110頁第五十二頁，共111頁。第52頁/共110頁第五十三頁，共111頁。第53頁/共110頁第五十四頁，共111頁。第54頁/共110頁第五十五頁，共111頁。 JS1井排采曲線圖井排采曲線圖排采初期，排出的主要是水，氣量極小排采初期，

12、排出的主要是水，氣量極小，但水產量，但水產量(chnling)下降較快。當井下降較快。當井底流壓達到底流壓達到2.8 MPa時，氣產量時，氣產量(chnling)急劇上升，而水產量急劇上升，而水產量(chnling)對壓差的敏感性不大。繼續(xù)對壓差的敏感性不大。繼續(xù)降壓，當井底流壓達到降壓，當井底流壓達到1.6 MPa時出時出現(xiàn)產氣高峰，并有一段相對穩(wěn)定時間?，F(xiàn)產氣高峰，并有一段相對穩(wěn)定時間。再繼續(xù)降壓，氣產量再繼續(xù)降壓，氣產量(chnling)則急劇則急劇下降，因此在圖中出現(xiàn)了明顯的拐點。下降，因此在圖中出現(xiàn)了明顯的拐點。 第55頁/共110頁第五十六頁，共111頁。第56頁/共110頁第五十

13、七頁，共111頁。第57頁/共110頁第五十八頁，共111頁。第58頁/共110頁第五十九頁，共111頁。第59頁/共110頁第六十頁，共111頁。第60頁/共110頁第六十一頁，共111頁。第61頁/共110頁第六十二頁，共111頁。第62頁/共110頁第六十三頁，共111頁。導致壓裂液對煤儲層的傷害程度加導致壓裂液對煤儲層的傷害程度加重的因素：重的因素：第一第一(dy)，壓裂液經(jīng)垂直裂縫，壓裂液經(jīng)垂直裂縫向薄煤層中侵入的距離較長；向薄煤層中侵入的距離較長；第二，單流閥效應引起孔隙壓力第二，單流閥效應引起孔隙壓力下降，割理閉合，導致侵入的壓下降，割理閉合，導致侵入的壓裂液滯留其中。裂液滯留其

14、中。第63頁/共110頁第六十四頁，共111頁。第64頁/共110頁第六十五頁，共111頁。上圖直觀地描述了壓裂處理壓力過高的機理，各機理或同時作用或單獨作用。其中，孔隙彈性效應在井眼附近產生碎屑、井眼附近及外圍形成的彎曲裂縫通道和多裂縫網(wǎng)絡上圖直觀地描述了壓裂處理壓力過高的機理，各機理或同時作用或單獨作用。其中，孔隙彈性效應在井眼附近產生碎屑、井眼附近及外圍形成的彎曲裂縫通道和多裂縫網(wǎng)絡(wnglu)可能是主要原因。可能是主要原因。第65頁/共110頁第六十六頁，共111頁。第66頁/共110頁第六十七頁，共111頁。第67頁/共110頁第六十八頁，共111頁。 淺煤層(micng)中的水平

15、裂縫第68頁/共110頁第六十九頁，共111頁。多層、薄煤層中的垂直多層、薄煤層中的垂直(chuzh)裂縫裂縫第69頁/共110頁第七十頁，共111頁。單一煤層單一煤層(micng)中的復雜裂縫中的復雜裂縫第70頁/共110頁第七十一頁，共111頁。第71頁/共110頁第七十二頁，共111頁。第72頁/共110頁第七十三頁，共111頁。第73頁/共110頁第七十四頁，共111頁。第74頁/共110頁第七十五頁，共111頁。根據(jù)地應力根據(jù)地應力(yngl)選擇裂縫模型選擇裂縫模型第75頁/共110頁第七十六頁，共111頁。第76頁/共110頁第七十七頁，共111頁。第77頁/共110頁第七十八頁

16、，共111頁。第78頁/共110頁第七十九頁，共111頁。壓裂現(xiàn)場壓裂現(xiàn)場(xinchng)設備設備第79頁/共110頁第八十頁，共111頁。第80頁/共110頁第八十一頁，共111頁。第81頁/共110頁第八十二頁，共111頁。第82頁/共110頁第八十三頁，共111頁。第83頁/共110頁第八十四頁，共111頁。第84頁/共110頁第八十五頁，共111頁。第85頁/共110頁第八十六頁，共111頁。第86頁/共110頁第八十七頁，共111頁。第87頁/共110頁第八十八頁，共111頁。第88頁/共110頁第八十九頁，共111頁。第89頁/共110頁第九十頁，共111頁。第90頁/共110頁

17、第九十一頁，共111頁。第91頁/共110頁第九十二頁，共111頁。第92頁/共110頁第九十三頁，共111頁。FZ-X井排采井身結構井排采井身結構(jigu)示意圖示意圖第93頁/共110頁第九十四頁，共111頁。第94頁/共110頁第九十五頁，共111頁。第95頁/共110頁第九十六頁，共111頁。第96頁/共110頁第九十七頁，共111頁。第97頁/共110頁第九十八頁，共111頁。第98頁/共110頁第九十九頁，共111頁。第99頁/共110頁第一百頁，共111頁。煤層氣井自動監(jiān)控系統(tǒng)總體結構框架第100頁/共110頁第一百零一頁，共111頁。第101頁/共110頁第一百零二頁，共111頁。第102頁/共110頁第一百零三頁，共111頁。第103頁/共110頁第一百零四頁，共111頁。第104頁/共110頁第一百零五頁，共111頁。第105頁/共110頁第一百零六頁，共111頁。第106頁/共110頁第一百零七頁，共111頁。沁水盆地煤層氣井不同沁水盆地煤層氣井不同(b tn)監(jiān)測參數(shù)所對應的監(jiān)