基于計算機模擬的煤層氣開采方法及增產對策分析

姚二波

摘 要：煤層氣的開采是煤炭資源能夠充分利用的有效措施，在煤層滲透率不同的基礎上，借助計算機模擬技術演示了三種開采方法，并依據各個煤層的實際滲透程度與恰當的開采方式相結合，為煤層氣開采技術的完善提供了借鑒意義。

關鍵詞：計算機仿真;煤層氣;開采技術

0 引言

在之前的煤層氣開采技術當中，經常運用直井開采、礫石完井形式。許多采出的煤分堵住在井底，減少了煤層氣的可以開采的數量。當代化的煤層氣開采多采用套管完井、洞穴完井以及水平井完井等方式。這之中的開采最重要的因素就是滲透率，在之前的科研當中許多使用的參照方法研究滲透率的選擇情況，帶有特定的局限性質。本文運用計算機模擬，把滲透率數字化處理，用來列出增產舉措。

1 煤層氣的開采技術

煤層氣開采的主要方式有兩種。第一種是井下開采煤層氣。這種形式的順序是，當煤層氣是位于傾斜度10°往上的地方時，這時候普遍采用水平開采形式，這其中的每一水平可分成各等分采區，首先是開采第一水平區域的煤層氣，然后依次按順序開采，開采完成后然后到下一個水平。當開采近水平煤層氣的時候，把煤層氣可以先區分成若干個盤區，在井田中心立井后抵達到煤層氣之后，首要先開采接近于井筒的區域，然后再依次開采遠處的區域。如果存在多層煤區這種情況，要首先開采第一個水平面上的最上層煤區，接著再由上到下開采完成其他煤層氣，開采完這些后轉向第二水平。第二種是地面垂直井開采煤層氣。地面垂直井開采是在地面鉆井，將井鉆到尚未開采的煤層，通過排水降低井內壓力，使煤層氣從煤層中解析，并通過井筒流入地面集輸裝置這種開采方式是在煤層開采前進行，產量大，資源回收率高。但這種開采方式要求煤層厚度大、儲集煤層氣的煤層的原始底層壓力和滲透率高。這種開采方式也被成為采前抽放。

1.1 深礦井開采技術

深礦井開采的主要方式是，開采煤層氣時的礦壓遏制、沖擊地壓防護、瓦斯以及熱害治理和深礦通風、井道安放等。這其中要攻克鉆研的是，深礦圍巖勢態以及應力場和分布勢態的特點;深礦工作環境的改變;深礦井道迅速挖掘以及支護手段和器備;深礦沖擊地壓防控手段以及監視防控技術;深礦高效率的開采相關手段;深礦挖掘熱害治理手段以及裝備。

1.2 “三下”開采技術

提升數據擬判計算以及類似材料擬判等，加大研究開采上覆巖層作業以及地表層凹陷準則力度，研習滿足表層、建筑物、地下水源防護需求的合適的開采體系以及優化數據，開發下降控制觀念以及主要手段，包含使用地面廢材料往陷落法作業面采空區域填充的體系;研習和應用很多種填充手段以及組合填充手段，鄉下建筑加固改造重建手段，適用于村莊保護的開采手段;研習近水體挖掘的設計，工藝數據優化以及裝備，使用煤層氣挖掘和煤炭城鎮和諧統一的挖掘下陷防控、挖掘村莊下壓煤、土地再開發以及煤層氣水資源化等主要手段。

1.3 地面采動區鉆井開采

從地面向煤層鉆井，但井鉆在煤礦的采動區，所鉆的井稱為地面采動區井。鉆井利用煤和井筒的壓差或用氣泵抽吸采動區及附近巖石、煤層或采空區的煤層氣。這種開采方式的特點是與采煤作業同期進行，其井位選擇、開采時間、作業方法都受采煤作業的嚴格制約，適用于在開采的主要煤層上方有多個煤層的礦區，以保證有足夠的氣源。近年發展了水平定向分支井，即一口直井下面有1-4個主水平井，在每個主水平井中還有若干個水平的分支井，用以增加煤層氣和井筒的接觸面積，以期獲得煤層氣的高產。

2 煤層氣滲透率分類模擬與增產措施

2.1 滲透率分類

依據資料當中的煤層氣滲透狀況以及特定地質狀況，使用EcliDs煤層氣計算來做模擬。首先變量是不一樣級別的滲透率，比較數值是單井積累產氣量，對洞穴完井、直井壓裂完井和水平完井三種形式來做橫向對比，比如煤層氣模型的儲氣形式是封閉的存儲，開采形式是壓力竭盡開采。顯示的是仿真參數。經過模擬開采15a之后得出，三種完井形式的煤層氣積累數量跟著煤層滲透率的變化顯示出很大不同。顯示出，水平完井的積累量最高，但三種完井形式跟著滲透率的加大全部呈現漸漸減小形勢，最終致使相同的原因是相比較其他兩種完井形式而言，水平完井井筒具備更廣的控制區域，然而這種優點跟著滲透率的加大反而漸漸減少。顯示出，洞穴完井以及直井壓裂形式的積累數量大都相同，這兩個在滲透率是為100*10-15m2顯示出不同，在滲透率高于100*10-15m2時洞穴完井形式數量較大，當滲透率低于100*10-15m2時直井壓裂形式數量較大。

2.2 基于滲透率的增產措施

經過之前的煤層氣挖掘經驗能得出，煤層氣滲透率位于很重要的地位，依據本文計算機模擬成果，聯系國內有關經驗以及煤層氣挖掘成果，設立了增產策略以及完井形式。

3 完井方法與增產策略

3.1 低滲透煤層氣

經過以上的研究能得出，經過減短氣源距離井筒的遠近以及增大井筒防控區域得以提升低滲透煤層氣單井產出量。主井開采使用水平井分開壓裂、U型水平井和多分支水平井手段。

多分支水平井手段是一個導向、布控造井成果的煤層氣挖掘手段，大都狀況把水平分支井眼放在煤層當中，增大煤層氣和井筒的碰觸區域，壓制導流情況以及儲存壓力小的劣勢。特別適合于低壓儲存增加產量以及低滲透煤層氣增加產量舉措。跟普通的直井壓裂手段對比，這個手段具備開采收益高、布控區域廣等特征。水平井包含普通水平井以及U型井兩種，因為煤層氣的小壓力、低含氣飽和度和低滲透率特點，規避點束縛，運用水平井手段能最大程度增大布控區域，加大間隙巷道以及煤層氣分割間隙體系的溝通狀況，減少水排出阻礙、增大降壓區域，實現提升采收率以及增加產量的成果。因為水平井裂開具備經濟性質、成本低等特征。

3.2 中滲透煤層氣

從挖掘手段上把直井水力壓力分成重復壓力、定點壓力以及分層壓力三種形式。從壓裂液類這方面能分成泡沫壓裂、活性水以及清水等形式。之中清水壓裂對底面損害小、成本不高，然而裂縫支撐成果以及攜砂情況不好。植物壓裂形式給煤層氣帶來的損傷大。然而能得到良好的支撐裂縫成果以及強攜砂情況，泡沫壓裂成本不低，且技術手法要求較高，然而其性能較好。

3.3 高滲透煤層氣

國際上多數使用擴孔方法以及洞穴方法，這對高滲透性煤層氣挖掘做完井增加產量，擴孔完井形式是一種改良的裸眼完井形式，普遍運用到高滲透煤層氣或是滲透率高于100*10-15m2的特高滲透煤層氣。最初在煤層氣之上鉆孔并放入大套管，接著把煤層氣鉆通后把鉆孔增加到50”至76”，來提升煤層氣數量，避免挖掘當中給煤層氣形成的損傷。洞穴完井挖掘形式普遍運用在煤層氣裂隙、壓力較大和厚度較高煤層氣挖掘當中，在挖掘當中，一般運用聯通法防控主次內生間隙。能建立天然間隙以及井孔間隙之間的聯系性，然而洞穴完井形式風險不低、工作時間長、施工技藝比較繁瑣。

4 結語

中國煤層氣普遍屬于低滲透性或是中滲透性煤層氣，要使用水平井壓裂、水平井或是直井壓裂開采形式來做煤層氣挖掘，才可以實現完善技藝、增產的成果。水平井分段一般對于我國的高儲藏、低滲透煤層氣來使用。可以非常高效的提升單井數量以及布控區域，是將來煤層氣開采的主要情況。

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