賀寅莎 劉昕 葉超

【摘要】煤層氣是一種由煤層生成并主要以吸附狀態(tài)儲(chǔ)集于煤層中的非常規(guī)天然氣，主要成分為甲烷在煤礦中又俗稱瓦斯。我國(guó)煤層儲(chǔ)層具有低滲透率、低壓力和低含水飽和度的三低特點(diǎn)。煤層氣的吸附保存方式和煤層裂隙的特殊性決定了煤層氣在鉆完井、開采過(guò)程中首先要解決保護(hù)煤儲(chǔ)層，以免傷害儲(chǔ)層，其次要最大限度地?cái)U(kuò)大解吸范圍，才能實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)開采煤層氣資源。本文首先對(duì)煤層氣儲(chǔ)層特征進(jìn)行了的介紹，然后根據(jù)煤儲(chǔ)層的特點(diǎn)列出了煤層氣勘探開發(fā)過(guò)程中對(duì)儲(chǔ)層造成的各種傷害，最后提出了一系列保護(hù)煤儲(chǔ)層的措施。

【關(guān)鍵詞】煤層氣 儲(chǔ)層 損害 保護(hù)

煤層氣是一種由煤層生成并主要以吸附狀態(tài)儲(chǔ)集于煤層中的非常規(guī)天然氣，主要成分為甲烷（含量95%～98%），故稱之為煤層甲烷，在煤礦中又俗稱瓦斯。雖然我國(guó)煤層氣資源豐富，占世界第三位，但與美國(guó)相比，我國(guó)的煤層儲(chǔ)層具有明顯不同的特征，低滲透率、低壓力和低含水飽和度的三低現(xiàn)象，地層壓力梯度為0.8～1.0Mpa/100m孔隙度平均為1～10 % 且大部分孔隙不能相互連通而成為無(wú)效孔隙。煤層氣的吸附保存方式和煤層裂隙的特殊性就決定了煤層氣在鉆完井、開采過(guò)程中首先要解決保護(hù)煤層氣儲(chǔ)層，以免傷害儲(chǔ)層，其次要最大限度地?cái)U(kuò)大解吸范圍，才能實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)開采煤層氣資源。因?yàn)橐陨戏N種原因，對(duì)勘探開發(fā)過(guò)程中對(duì)儲(chǔ)層保護(hù)提出了更高的要求，必須最大程度的降低儲(chǔ)層傷害。本文對(duì)儲(chǔ)層特性進(jìn)行分析，指出在煤層氣勘探開發(fā)過(guò)程中造成的主要傷害，并針對(duì)這些傷害提出新的勘探開發(fā)技術(shù)。

1 煤層氣儲(chǔ)層特征及損害機(jī)理

煤層既是氣源巖，又是儲(chǔ)集巖。其具有獨(dú)特物理、化學(xué)及巖石力學(xué)性質(zhì)。因此必須充分認(rèn)識(shí)這些特征，在勘探開發(fā)過(guò)程中才能更好的保護(hù)儲(chǔ)層減少傷害。

1.1 煤層損害機(jī)理

煤層損害通常是由于固體微粒的運(yùn)移和堵塞；化學(xué)反應(yīng)和熱動(dòng)力因素等。

1.1.1 微粒運(yùn)移、粘土膨脹造成的儲(chǔ)層損害

微粒運(yùn)移、粘土膨脹造成的儲(chǔ)層損害膨脹微粒的運(yùn)移、粘土膨脹是導(dǎo)致地層滲透率降低的最主要原因。煤吸收液體和氣體導(dǎo)致儲(chǔ)層孔隙率和滲透率大幅度降低，并且此過(guò)程基本是不可逆的。

1.1.2 外來(lái)流體與儲(chǔ)層巖石、儲(chǔ)層流體不配伍所造成的損害

外來(lái)流體與儲(chǔ)層巖石及流體不配伍將引起酸敏、堿敏損害及無(wú)機(jī)構(gòu)堵塞，引起氣產(chǎn)量下降。

1.1.3 水鎖損害

煤層裂隙是地層中流體流動(dòng)的基本空間，但由于天然裂縫內(nèi)徑很小，當(dāng)外來(lái)流體侵入裂隙通道后，會(huì)將通道中原有的氣推向儲(chǔ)層深部，并在氣水界面形成一個(gè)凹向水相的彎液面。由于表面張力（毛細(xì)管壓力）。若儲(chǔ)層能量不足以克服這附加的毛細(xì)管壓力，氣就不能將水段塞驅(qū)開而流向井筒，從而形成水鎖損害，導(dǎo)致氣層滲透率下降。

2 煤層氣勘探、開發(fā)造成的傷害

由于我國(guó)的煤儲(chǔ)層具有三低的特點(diǎn)，且煤層氣的吸附保存方式和煤層裂隙的特殊性就決定了煤層氣在鉆完井、開采過(guò)程中必須要保護(hù)煤層氣儲(chǔ)層，以免其受到傷害。首先必須認(rèn)識(shí)到各種工程作業(yè)對(duì)煤儲(chǔ)層造成了那些傷害，如表1。

3 保護(hù)煤儲(chǔ)層措施

現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，保護(hù)煤儲(chǔ)層措施，如表2。

4 結(jié)論及認(rèn)識(shí)

（1）煤層氣儲(chǔ)層與常規(guī)天然氣儲(chǔ)層有著不同的結(jié)構(gòu)特性，這些特性決定了人們?cè)诳碧?、開發(fā)煤層氣時(shí)不能夠照搬常規(guī)天然氣的開發(fā)模式，必須根據(jù)其特性制定出一套適合煤層氣開發(fā)的規(guī)范。

（2）目前對(duì)煤層氣勘探開發(fā)過(guò)程中對(duì)儲(chǔ)層的損害機(jī)理還不夠完善，應(yīng)該盡快對(duì)煤儲(chǔ)層的損害機(jī)理進(jìn)行進(jìn)一步研究，為儲(chǔ)層保護(hù)提供依據(jù)。

（3）在煤層氣鉆井工程中選用合適的鉆井工藝及鉆井液，減少對(duì)儲(chǔ)層的污染。大力發(fā)展欠平衡鉆井技術(shù)與定向羽狀水平井技術(shù)。

（4）在固井過(guò)程中選用合適的壓裂液及適當(dāng)采用雙級(jí)注水泥技術(shù)，降低固相含量以減少對(duì)儲(chǔ)層孔隙、裂隙的污染。

（5）控制煤層氣井排采制度，采用分級(jí)降低煤層氣井的井底流壓，延長(zhǎng)較高流壓時(shí)間使降壓漏斗得到充分的擴(kuò)展。

（6）選擇壓裂液時(shí)選用低濃度的稠化劑及高濃度的破膠劑。

參考文獻(xiàn)

[1] 趙群，王紅巖，李景明，等.快速排采對(duì)低滲透煤層氣井產(chǎn)能傷害的機(jī)理研究.山東科技大學(xué)學(xué)報(bào)，2008

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