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经验交流中联煤层气抓好示范工程构建技术体

发布时间:2019-11-28 09:19:57 编辑:笔名

经验交流:中联煤层气抓好示范工程构建技术体系努力探索我国煤层气开发新路子

中联煤层气有限公司(以下简称"中联公司")于1996年3月由国务院国函[1996]23号文件批准成立,现由中国中煤能源集团公司和中国石油天然气股份有限公司均股管理。在党和政府的关怀下,我国煤层气勘探开发工作走上了有序化的发展道路,呈现出良好的发展态势,取得了重大突破,已从初期的资源论证阶段向国家规划和商业性生产迈进了一大步。

我们在煤层气勘探开发方面的主要做法是:

一、立足现实,推进煤层气开发步入产业化示范阶段

中联公司作为国家唯一的煤层气专业公司,肩负着发展我国煤层气产业的重任。从战略角度来看,煤层气属于非常规天然气资源,是我国常规天然气资源的战略接替能源。它的开发和利用符合我国基本国策。中联公司是从事煤层气资源的勘探、开发、输送、销售和利用的专营企业,享有对外合作进行煤层气勘探、开发、生产的专营权。中联公司成立后,先后与15家外国公司签订了27个国际合作项目,合同外商最低投资额1.05亿美元,实际投资额1.8亿美元。为了摸清我国煤层气资源家底,组织完成了全国煤层气资源评价,优选出有利区块进行煤层气资源勘探,为国家编制勘探开发规划、能源调配提供了重要依据。在勘探的基础上,中联公司向国家提交了第一个煤层气探明储量,获得探明储量402.19亿m3,实现了我国煤层气探明储量的零突破。初步奠定了煤层气进入商业化开发的资源基础,同时也奠定了国家在沁水盆地南部建立煤层气示范工程的基础。

2005年,中联公司自营项目和国际合作项目共钻井248口,完成3口多分支水平井,压裂158口,排采139口,二维地震1479公里(其中国内自营项目完成113口,完成1口多分支水平井,压裂44口,排采46口,二维地震42公里;国际合作项目完成135口,完成2口多分支水平井,压裂114口,排采93口,二维地震1437公里)。建设CNG供气站和集输站各一座,铺设集输管40.6公里。科研类项目12个,国内联营项目钻井42口。

目前,已初步形成了沁水盆地和鄂尔多斯盆地两大煤层气勘探、开发基地雏形,其中沁水盆地南部地区实现了商业化试生产的突破,已建成煤层气产能约1.5亿m3的煤层气生产基地,生产的煤层气主要通过压缩CNG罐装方式运往山西晋城、长治,河南林州、郑州,河北邯郸等地,供城市居民用气,标志着我国煤层气开发已经步入产业化示范阶段。主要示范工程有两个:

(一)国家沁南高技术产业化示范工程

该项目示范意义是,实施地面直井压裂开采煤层气,是综合治理煤矿瓦斯的典型示范工程。由国家发改革委2004年12月22日批准立项,位置选择在国土资源部认定的煤层气探明储量区域内。

项目总体部署钻井900口,分三期完成。其中,第一期完成钻井150口,2006年完成,建成年产能1亿立方米的煤层气生产示范基地;第二期计划施工400口煤层气生产井,建成年产能达4亿立方米;第三期计划施工350口煤层气生产井,建成年产能达到7亿立方米的煤层气产业基地。

目前,该项目已完成第一期工程100口井的钻井工程,40口井的压裂和排采工程,铺设管40.6公里,架设输电线6.5公里,建设完工CNG供气站、集输站、电站及自动化控制和数据自动采集系统,具备年产7000万立方米的产能和日供压缩煤层气8万立方米的能力,已开始商业试售气。其余60口井将于2006年上半年排采产气,届时将日产煤层气20万立方米以上,为规模化生产奠定了扎实的基础。

(二)国家油气战略选区示范工程端氏项目

该项目示范意义是,应用多分支水平井技术开发利用煤层气,同时解决高瓦斯煤矿的瓦斯灾害问题。由国土资源部立项,批准在山西省沁水县端氏煤层气开发示范工程项目,起止时间为2005年-2008年。

项目计划施工5口多分支水平井,合计17个单分支水平井。建成1亿立方米年产能的煤层气生产基地。

目前,该项目已完成41公里二维地震工程,第一口井DS已完工,全井总进尺6526米,其中1口工程井,1口生产井,水平段进尺5506米,工程井进尺1350米,生产井深度518米。预计该井平均日产煤层气可达万立方米,现处在稳定排采,降低煤层气生产井液面阶段,实现降压产气。

二、坚持技术创新,形成一整套煤层气开发的技术体系

我国煤层气地质条件从成煤时代、地质构造、煤层特点等方面有其特殊性,需要探索出适合我国煤层气地质特点的勘探开发技术。中联公司自成立以来,始终坚持以科技促发展,经过近十年的勘探实践和对外合作,基本形成了一整套集勘探、开发、利用于一体的技术系列。

(一)煤层气勘探技术标准

为了规范煤层气的勘探开发工作,先后制订了煤层气资源/储量规范、等温吸附试验方法、含气量测定方法等18项工程技术规范,形成了一系列专门技术标准。煤层气勘探工作进入质量标准化、技术规范化、管理制度化、操作程序化等有序管理的新阶段。

(二)煤层气资源评价技术

根据中国的区域构造格局、聚煤盆地的形成及演化、含煤地层及其沉积规律、煤田构造变形等特征,运用综合技术手段,评价影响煤层含气性和可采性的各种地质条件对煤层气具有的综合控制作用。按照一定的原则和标准,确定参数计算资源量。经过近十年来的选区评价工作,已经摸清了我国陆上煤层气资源的家底,指明了煤层气勘探开发的有利靶区--沁水盆地和鄂尔多斯盆地。

(三)煤层气地面钻井完井技术

地面煤层气井主要有垂直井和水平井两种,钻井工艺方式也有所不同。在沁水盆地南部煤层主要采用空气钻机钻井,用欠平衡方式钻进,对储层污染少、伤害小,对提高单井产量起到了重要作用。多分支水平井技术是钻井、完井、增产的一项综合技术,特别适合于开采低渗透储层的煤层气。其主要优点有:控制面积大,一口多分支水平井可控制4平方公里左右面积;单井产量高,可增加有效供给范围,提高导流能力;采出率高,年采出率可达70%以上;井场占地面积小;环境影响小;地面集输设施少等。此项技术与煤矿瓦斯综合治理结合,能快速、有效降低煤层瓦斯含量,改善煤矿安全生产环境,扭转煤矿安全生产被动局面,是煤矿瓦斯综合治理的重要技术手段。沁水盆地实施3口多分支水平井,获得良好效果。

(四)煤层气增产工艺技术

水力压裂增产技术。实践表明,我国的煤层不进行压裂改造是不能产气的。目前,煤层气开采最常用的增产措施是水力压裂。但是,由于我国含煤地层一般都经历过强烈构造运动,煤体结构往往遭到很大破坏,影响了压裂效果。针对这一特点,开展了清洁压裂液氮气泡沫压裂试验,氮气助排试验,并对常规的水力压裂工艺技术进行了改进,表现出良好的应用效果。不仅扩大了井筒附近压降分布范围,更有效地连通井筒与煤层的天然裂缝系统,加速了煤层脱水降压产气。煤层气压裂裂缝监测技术也得到发展,实现了利用大地电位测量技术、同位素示踪技术、微地震技术来判识压裂裂缝长度、延伸方位等。

注气增产技术。这一技术是美国Amoco公司开发的一项提高煤层气产量的新方法。该方法是将N2、CO2或烟道气注入煤层,有利于甲烷从煤体中置换解吸出来,达到提高单井产量和采收率的目的。为探索CO2注入提高煤层气采收率技术,中联公司与加拿大政府合作,并在加拿大专家的协作下,在山西沁水盆地南部枣园井组的TL-003井进行了单井注入/产出试验,取得了预期成果。

(五)煤层气数值模拟技术

井的形状和井距的大小,是控制煤层排水降压,影响煤层气有效解吸的重要因素之一。合理确定单井控制面积,有利于获得最佳的产气能力。针对我国煤储层的特点,利用煤层气数值模拟技术,逐步完善了一套煤层气开发井优化方案,模拟研究了煤层气采收率、渗透率、裂缝长度和井密度、井类型之间的关系;优选开发井类型和开发井距;研究排采过程中水与气之间的互动关系,求取压降漏斗半径,确定合理的排采强度和排采方案,达到加快井间干扰,提高煤层气采收率的目的。

(六)煤层气排采工艺技术

通过山西沁南柿庄煤层气开发试验项目枣园井组近7年的煤层气排采实践和摸索,初步掌握了一整套煤层气排采工艺技术,控制煤层气排采强度,防止地层吐砂吐煤粉,预测煤层气临近解吸压力和产气压力,有效控制煤储层连续稳定生产。沁南高技术产业化示范工程潘河项目已完成的40口井,应用排采工艺技术,单井平均日产量稳步提高。

(七)煤层气储量计算及评价技术

中联公司编制完成了我国第一个煤层气行业标准--"煤层气资源/储量规范",并由政府行业主管部门正式颁布实施。提交的我国第一个地面开发煤层气的探明储量报告《沁水煤层气田新增煤层气探明储量报告》,2001年获得国土资源部认可。该成果在煤层气储量计算方法、采收率计算方法、经济评价和煤层气储量报告编制等方面有了突破性进展,对煤层气产业实现商业性开发具有重要意义。

三、面向未来,实现煤层气大规模产业化目标

煤层气开发利用的产业化,已经引起国家政府部门的高度重视。2005年8月国家发改委下发编制《全国煤层气(煤矿瓦斯)开发利用"十一五"规划》的通知,并委托中联公司牵头组织编制工作。该《规划》提出,2010年全国煤层气产量达到100亿立方米,其中地面开发煤层气产量50亿立方米,新增地面煤层气探明储量3000亿立方米,实现煤层气产业化。

作为全国煤层气开发的骨干企业,中联公司依据煤层气开发利用"十一五"规划,制定了本公司的近期和远景发展规划,内容如下:

(一)中联公司"十一五"发展目标是:规划到2010年地面开发煤层气产能达到29亿立方米,产量达到19亿立方米,新增地面煤层气探明储量1600亿立方米,推进煤层气产业化发展。通过大规模的地面煤层气产业化开发,坚持先采气、后采煤,大大降低煤矿瓦斯含量,实现煤层气利用商业化、瓦斯治理超前化的目标。

(二)坚持以沁水盆地和鄂尔多斯盆地两大煤层气生产基地为中心,加大投入,推动煤层气产业的跨越式发展。确定沁南示范

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