煤層氣開發(fā)鉆井工藝及設備選擇方案講解

1、煤層氣開發(fā)鉆井工藝及設備選擇方案APE OGGO李向前2010-12煤層氣簡介煤層氣（Coal Bed Methane/CBM。煤層氣俗稱 “瓦斯”其主要成分 是甲烷，它是 在煤的生成和煤的變質過程中伴生的氣體。在成煤的過程中生成的瓦斯是古代植物在堆積成煤的初期，纖維素和有機質經厭 氧菌的作用分解而成。甲烷通常是由水 壓支撐在煤層氣中。煤層氣的 主要組成部分（95%是天然氣。因此，煤層氣具有熱值 /每立方米與天然氣幾乎一樣，可與天然氣混合運輸。煤層氣就像天然氣，相對便宜，是清潔燃料CBM是21世紀重點發(fā)展的替代能源CBM開發(fā)技術基本成熟，在中國潛力巨大。煤層氣儲量中國煤層氣產業(yè)數(shù)據(jù)概覽：36.

2、8萬億立方米 可開采資源總量占世界總量的12%41.5萬平方公里煤層氣產區(qū)面積2010年地面產量為15億立方米;2015年地面產量為110億立方米;2020年達 240億立方米。中國9大煤層氣富集盆地：沁水盆地,鄂爾多斯盆地、準噶爾盆地、滇東黔西、二連、吐哈、塔里木、天 山和海拉爾等含氣盆地（群、121個含氣區(qū)帶中國煤層氣資源豐富，發(fā)展前景廣闊，資源分布集中，適于開發(fā)資源比例大，煤層氣產業(yè)剛剛起步，煤層氣市場逐步步入商業(yè)化階段，煤層氣資源量與常規(guī) 天然氣相當, 有效勘探開發(fā)可以對常規(guī)天然氣形成重要補充。目前能夠商業(yè)化的煤層氣主要目標市場為山西沁水、韓城、河南、湖北、湖南 等中部地區(qū)儲存特點：低

3、滲透，低壓力，開發(fā)難度較大。煤層氣開發(fā)與常規(guī)天然氣開發(fā)技術不同煤層氣開發(fā)流程-地面開發(fā)第一步:勘查規(guī)劃（國家投資帶動外資第二步:招商引資（區(qū)塊開米權 沖石油，中聯(lián)，煤業(yè)集團第二步:鉆井、固井、壓 裂、排采（承包商承包：煤田地質勘探隊；鉆井工程公司等等第四步:運輸（井口壓縮機，管道輸送第五步:應用（煤層氣發(fā)電，加氣站，工廠，民用煤層氣鉆井工藝簡介“井下抽采”與地面鉆采”是煤層氣開采的兩種方式。'地面鉆采”煤層氣機理：地面鉆采煤層氣就是利用垂直井或定向井技術來開采原始儲層中的煤層氣資源。當儲層壓力降低到臨界解吸壓力以下時，甲烷氣體從煤基質微孔隙內表面解吸出來；由于瓦斯?jié)舛炔町惗l(fā)生擴散到煤

4、的裂隙系統(tǒng)，最后 以達西流形式流到井筒。解吸是煤 層氣進行地面鉆采的前提，降壓是解吸的前提。 所以必須鉆井后安裝磕頭機”排水降壓，使煤層氣析出。煤層氣鉆井-設備方案鉆機全液壓多工藝車載鉆機：RD20,T130XD2000米水井回轉鉆機（不太適合石油鉆機（不太適合最適合市場需要的鉆機是全液壓多工藝車載鉆機，可進行泥漿牙輪空氣牙輪空氣潛孔錘泡沫潛孔錘煤層氣鉆井-設備方案壓縮空氣要求壓力 24bar-150bar排氣量 35-100m3min根據(jù)鉆井的孔徑，深度選擇氣壓和氣量一般煤層氣鉆井孔徑：一開311mm , 50-80米；二開 215.9mm , 80-300-500米;三開 152.4mm

5、, 300/500米 -700-1000 米完井空壓機型號：XRVS1300;XRVS1350;XRXS1275;XRYS1260 增壓機型號:B7-41/1000;B15-62/2175煤層氣鉆井-空壓機選擇分析利用最小動能法計算：煤層氣鉆井-空壓機選擇分析實際工況，有效氣舉排渣所需的空氣量受到很多因素影響，非常復雜,很難通過公 式表達，只能假設一些條件而估算出大概的空氣量。影響因素包括：氣體和固體混合物的不同密度固體顆粒的大小和形狀；不同井段的溫度；鉆桿和井壁的粗糙度；大氣壓或空氣的重度；濕度或涌水大小等。上表計算忽略的很多影響因素，而給出的最低有效氣舉排渣速度也僅供參考，換算出的15.2

6、5m/s的最小環(huán)空流速實際是效率較低的，大些的巖屑不能直接被 空氣循 環(huán)帶出，而是需要鉆頭重復破碎后才能被循環(huán)帶出，或巖屑與水結合形 成泥圈粘接在 潛孔錘與鉆桿的軸間部位，易造成卡鉆事故。建議氣舉排渣空氣 流速為1200- 2000m/s并根據(jù)情況適當調整。煤層氣鉆井-設備方案配置與連接液壓鉆機RD20II 1臺移動空壓機XRXS1350 1臺移動增壓機B7-41/1000 1臺 鉆具:QL80 QL120煤層氣市場-十二五規(guī)劃”的商機2015年中國天然氣缺口達1600億立方米，非常規(guī)天然氣將加速發(fā) 展,彌補空 缺。2010年煤層氣地面產量約為15億立方米，鉆井合計5000多口，十二五”規(guī)劃

7、2015年地面產量要達到110億立方米，折算需要鉆井約4-6萬口井。'十二五”規(guī)劃為沁水盆地,鄂爾多斯盆東緣地為煤層氣商業(yè)開發(fā)示范區(qū)塊。煤層氣開發(fā)成本為1元/立方米，國家補貼0.2元/立方米，市場目前價 格3.64元 /立方米，具備商業(yè)價值優(yōu)勢。中國及世界能源公司合作已經具備了開發(fā)中國煤層氣的基本技術和經驗。國家政策逐漸傾斜，法規(guī)逐漸規(guī)范。能源巨頭已經采取行動，中石油，中石化，中聯(lián)煤，晉煤集團已經瓜 分了煤層氣區(qū) 塊開發(fā)權。煤層氣市場-格局中石油煤層氣有限責任公司總經理接銘訓在接受媒體采訪時表示 ，中石油未來 幾年內將投資100億元以上，用于煤層氣產能的擴張,到2015年，中石油煤層氣

8、銷量 有望占到全國市場40%。日前晉煤集團獲得國土資源部授予的成莊和寺河 （東區(qū)區(qū)塊煤層氣 采礦許可證, 這在煤炭行業(yè)尚屬首例。晉煤目前每年抽采煤層氣12億立方米，從1993年至今已累計投入50多億元。2009年中石油撤資后，中聯(lián)煤層氣的實力更不如從前：開采區(qū)塊少了 一半,打井 數(shù)量更少，與中石油相比，無論是開發(fā)規(guī)模還是整體效益 上，都難以比肩，但是與外資 合作比較多。中石化占領了南方各省的煤層氣開發(fā)權，如云南,貴州，淮南,鄂爾多斯等。華東 分公司為中石化專業(yè)煤層氣開發(fā)公司。煤層氣鉆井承包商-已經有意向采購設備晉煤集團藍焰煤層氣開發(fā)有限公司 2套在用,3套在執(zhí)行或計劃 格瑞克（鄭州煤 層氣技術

9、有限公司25套正在計劃河南豫中地質勘察有限公司5套在用，根據(jù)市場增加計劃奧瑞安能源技術開發(fā) 有限公司6套在用，正在計劃直井設備 山西煤田地質局各隊4套在用，正在計劃2套 山西潞安集團地質公司已經購買2套未到貨中石油華北油田煤層氣公司 正在考察車載鉆機貴州安順112地質隊正在考察車載鉆機云南煤田地質局及工程勘察公司 正在考察車載鉆機中煤集團中聯(lián)煤層氣，大地技術 有意向考察河北煤田地質局 有意向考察寧夏煤田地質局 有意向考察煤層氣鉆井設備提供商阿特拉斯.科普柯集團是全球唯一能夠提供從鉆機、空壓機、增壓機、潛孔錘、鉆頭的一攬子解決方案提供商。美國雪姆SCHRAMM是國內車載鉆機用戶最多的專業(yè)鉆機生產商，在中國的 代理商是：北京金地雪姆技術有限公司，配套壽力和阿特拉斯.科普柯空壓機，爭取為 唯一戰(zhàn)略合作伙伴。石家莊煤礦機械有限公司鉆探裝備分公司獲得國家“863車載鉆機