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煤层气地质学中国矿业大学（北京）能源地质系主讲：鲁静lujing@cumb.edu.cn13381235301一、课程简介与煤层气概念三、煤储层物性特征五、煤层气资源与评价六、煤层气资源开采方法与技术四、煤层气富集与成藏课程提纲二、国内外煤层气勘探开发现状一、课程简介与煤层气概念三、煤储层物性特征五、煤层气资源与评价六、煤层气资源开采方法与技术四、煤层气富集与成藏课程提纲二、国内外煤层气勘探开发现状1煤层气开采原理与特征2煤层气钻井与完井3煤储层改造（压裂）4煤层气排采5煤层气地面集输与处理4.1排采机理4.2排采管理4.3存在问题与发展方向六、煤层气资源开采方法与技术4煤层气排采4.1排采机理4.1.1排采过程中渗透率变化一、课程简介与煤层气概念三、煤储层物性特征五、煤层气资源与评价六、煤层气资源开采方法与技术四、煤层气富集与成藏课程提纲二、国内外煤层气勘探开发现状1煤层气开采原理与特征2煤层气钻井与完井3煤储层改造（压裂）4煤层气排采5煤层气地面集输与处理4.1煤层气排采与阶段划分4.2排采管理4.3存在问题与发展方向六、煤层气资源开采方法与技术4煤层气排采抽油杆出水管线出气管线表层套管Φ244.5mm煤层套管Φ139.7mm水泥返高油管Φ73mm煤层泵金属绕丝筛管丝堵音标100m动液面尾管沉砂管抽油杆出水管线出气管线表层套管Φ244.5mm煤层套管Φ139.7mm水泥返高油管Φ73mm煤层泵金属绕丝筛管丝堵音标100m动液面尾管沉砂管4.1煤层气排采与阶段划分-视频六、煤层气资源开采方法与技术4煤层气排采4.1煤层气排采与阶段划分六、煤层气资源开采方法与技术4煤层气排采4.1煤层气排采与阶段划分六、煤层气资源开采方法与技术4煤层气排采4.2煤层气排采原则六、煤层气资源开采方法与技术4煤层气排采4.2煤层气排采原则六、煤层气资源开采方法与技术4煤层气排采4.2煤层气排采原则六、煤层气资源开采方法与技术4煤层气排采4.3煤层气排采控制理论（1）液面控制（2）套管压力控制六、煤层气资源开采方法与技术4煤层气排采（2）排采过程中煤粉的监控（3）排采过程中井底流压的监控4.3煤层气排采控制理论一、课程简介与煤层气概念三、煤储层物性特征五、煤层气资源与评价六、煤层气资源开采方法与技术四、煤层气富集与成藏课程提纲二、国内外煤层气勘探开发现状1煤层气开采原理与特征2煤层气钻井与完井3煤储层改造（压裂）4煤层气排采5煤层气地面集输与处理5.1集输工艺流程5.2集输管网5.3井场工艺5.4集气增压站工艺5.5煤层气处理5煤层气集输与处理4MPa结合煤层气开发的井间距小、井口压力低、井数多等特点，通常采用“低压集气、多井串接、两级增压、集中脱水”的集输工艺。集气站（分离增压）进站：0.05MPag出站：3.6MPa左右集气干线采气干线井场（多井场串接）0.1～0.2MPa左右中央处理厂（增压脱水）进厂：2MPa出厂：9.5MPa左右10MPa外输管道六、煤层气资源开采方法与技术5.1集输总工艺流程一、课程简介与煤层气概念三、煤储层物性特征五、煤层气资源与评价六、煤层气资源开采方法与技术四、煤层气富集与成藏课程提纲二、国内外煤层气勘探开发现状1煤层气开采原理与特征2煤层气钻井与完井3煤储层改造（压裂）4煤层气排采5煤层气地面集输与处理5.1集输工艺流程5.2集输管网5.3井场工艺5.4集气增压站工艺5.5煤层气处理1）放射式采集气管网适用范围：气田面积较小、气井相对集中，也可作为多井采集气流程中的一个基本组成单元。集气管网的形式5煤层气集输与处理六、煤层气资源开采方法与技术5.2集输管网2）枝状式采集气管网适用范围：当气井在狭长的带状区域内分布且井间距较大，管道长度短、投资低且管网便于扩展。集气管网的形式5煤层气集输与处理六、煤层气资源开采方法与技术5.1集输管网3）放射枝状组合式采集管网适用范围：适用于各类气田,其适用性较广。集气管网的形式5煤层气集输与处理六、煤层气资源开采方法与技术5.1集输管网4）井间串接工艺管网适用范围：适于井数多、分布密集，低产、低压、低渗气田。集气管网的形式5煤层气集输与处理六、煤层气资源开采方法与技术5.1集输管网1）阀组集气集气站阀组即是对煤层气田单井或多井生产煤层气进行汇集的单元。早期应用于单井井场，这种管网形式特点是辖井数多,简化了采气管网的建设,可分区管理。煤层气采集气管网的形式5煤层气集输与处理六、煤层气资源开采方法与技术5.1集输管网集气站2）多井串接简化采气管网建设,增加集气站辖井数,串接灵活,采气管线流量较大,流速较高,携液能力强，相对压降小,适应低压、低产气田的开发。煤层气采集气管网的形式5煤层气集输与处理六、煤层气资源开采方法与技术5.1集输管网集气站3）多井串接与阀组串接相结合阀组与单井相结合的方式是把相邻的井或井场串接后集中输送至附近的阀组，再统一输送至集气站，阀组的功能主要具有集气、截断的功能。煤层气采集气管网的形式5煤层气集输与处理六、煤层气资源开采方法与技术5.1集输管网一、课程简介与煤层气概念三、煤储层物性特征五、煤层气资源与评价六、煤层气资源开采方法与技术四、煤层气富集与成藏课程提纲二、国内外煤层气勘探开发现状1煤层气开采原理与特征2煤层气钻井与完井3煤储层改造（压裂）4煤层气排采5煤层气地面集输与处理5.1集输工艺流程5.2集输管网5.3井场工艺5.4集气增压站工艺5.5煤层气处理井口螺杆泵分离器太阳能发电装置水表安全阀气管线水管线5煤层气集输与处理六、煤层气资源开采方法与技术5.3井场工艺水产出通道：进入泵筒内的地层水从油管排出；气产出通道：煤层气从油管环形空间产出。充分利用油管排水，套管采气的井筒结构，优化简化地面工艺流程和设施。抽油杆出水管线出气管线表层套管Φ244.5mm煤层套管Φ139.7mm水泥返高油管Φ73mm煤层泵金属绕丝筛管丝堵音标100m动液面尾管沉砂管抽油杆出水管线出气管线表层套管Φ244.5mm煤层套管Φ139.7mm水泥返高油管Φ73mm煤层泵金属绕丝筛管丝堵音标100m动液面尾管沉砂管5煤层气集输与处理六、煤层气资源开采方法与技术5.3井场工艺计量去集气站集水池套管：气油管：水井场单井集输工艺流程井场工艺流程5煤层气集输与处理六、煤层气资源开采方法与技术5.3井场工艺井口一般不设紧急截断阀和分离器，对于井口产水量大的井场可在井口设置溶解气回收设施。丛式井场单井计量井口溶解气回收设施多井自动轮换计量5煤层气集输与处理六、煤层气资源开采方法与技术5.3井场工艺井口工艺管线未保温，易造成冬季气体流量计腔内结冰，流量变化大，计量结果明显失真。严寒地区的井口工艺设施和管道应采取防冻保温措施，如地面管线及流量计腔体做保温层及电伴热带。井场工艺设备管道保温5煤层气集输与处理六、煤层气资源开采方法与技术5.3井场工艺一、课程简介与煤层气概念三、煤储层物性特征五、煤层气资源与评价六、煤层气资源开采方法与技术四、煤层气富集与成藏课程提纲二、国内外煤层气勘探开发现状1煤层气开采原理与特征2煤层气钻井与完井3煤储层改造（压裂）4煤层气排采5煤层气地面集输与处理5.1集输工艺流程5.2集输管网5.3井场工艺5.4集气增压站工艺5.5煤层气处理进站一级分离增压二级分离计量外输5煤层气集输与处理六、煤层气资源开采方法与技术5.4集气增压站工艺流程煤层气进压缩机前后均应设置分离器。对煤粉量大的区域，压缩机前分离器宜采用过滤分离；压缩机后分离器可采用重力分离或旋流分离。5煤层气集输与处理六、煤层气资源开采方法与技术5.4集气增压站工艺流程一、课程简介与煤层气概念三、煤储层物性特征五、煤层气资源与评价六、煤层气资源开采方法与技术四、煤层气富集与成藏课程提纲二、国内外煤层气勘探开发现状1煤层气开采原理与特征2煤层气钻井与完井3煤储层改造（压裂）4煤层气排采5煤层气地面集输与处理5.1集输工艺流程5.2集输管网5.3井场工艺5.4集气增压站工艺5.5煤层气处理商品天然气的质量要求主要有以下几项：热值水露点二氧化碳含量其他（如氧含量）烃露点硫含量机械杂质（固体颗粒）商品天然气质量要求5煤层气集输与处理六、煤层气资源开采方法与技术5.5煤层气处理商品天然气质量要求我国对长距离输送管道天然气的质量要求：进入输气管道的气体必须清除其中的机械杂质。水露点应比输送条件下最低环境温度低5℃。烃露点应低于最低环境温度。气体中的硫化氢含量不应大于20mg／m3。如输送不符合上述质量要求的气体，则必须采取相应的保护措施。5煤层气集输与处理六、煤层气资源开采方法与技术5.5煤层气处理商品天然气的质量指标应从提高经济效益出发，在满足国家关于安全卫生和环境保护等标准的前提下，由供需双方按照需要和可能，在签订供气合同或协议时具体协商确定，但同时需满足管道输送要求。水露点GB/T22634天然气水含量与水露点之间的换算。商品天然气质量要求5煤层气集输与处理六、煤层气资源开采方法与技术5.5煤层气处理用来防止在输气或配气管道中有液态水析出。水露点要求一般也是各国根据具体情况而定。在我国，对商品天然气要求在天然气交接点的压力和温度条件下，天然气的水露点应比最低环境温度低5℃。也有一些国家是规定天然气中的水含量。液态水的存在会加速天然气中酸性组分（H2S、CO2）对钢材的腐蚀，还会形成天然气水合物，堵塞管道和设备。液态水聚集在管道低洼处，也会减少管道的流通截面。冬季水会结冰，也会堵塞管道和设备。二氧化碳含量二氧化碳是天然气中的酸性组分，在有液态水存在时，所生成的碳酸对管道和设备有腐蚀性。尤其当硫化氢、二氧化碳与水同时存在时，对钢材的腐蚀更加严重。此外，二氧化碳还是天然气中的不可燃组分。因此，一些国家规定了天然气中二氧化碳的含量不高于2%～3%（体积分数）机械杂质国标《天然气》（GB17820）中虽未规定商品天然气中机械杂质的具体指标，但明确指出“天然气中固体颗粒含量应不影响天然气的输送和利用”，这与国际标准化组织天然气技术委员会（IS／TC193）1998年发布的《天然气质量指标》（IS3686）是一致的。固体颗粒指标不仅应规定其含量，也应规定其粒径。中国石油企业标准《天然气长输管道气质要求》（Q／SY30-2002）对固体颗粒的粒径明确规定应小于5μm，俄罗斯国家标准（ГOCT5542）则规定固体颗粒≤1mg／m3。商品天然气质量要求5煤层气集输与处理六、煤层气资源开采方法与技术5.5煤层气处理根据总硫、硫化氢和二氧化碳含量将天然气分为三类。一、二类气体主要用作民用燃料和工业原料或燃料；三类气体主要作为工业用气。商品天然气质量要求5煤层气集输与处理六、煤层气资源开采方法与技术5.5煤层气处理序号项目一类二类三类1高位发热量，MJ/m3＞31.4＞31.4＞31.42总硫(以硫计)，mg/m3≤100≤200≤4603硫化氢，mg/m3≤6≤20≤4604二氧化碳，y%≤3.0≤3.0≤3.05水露点在交接点的压力和温度条件下，应比最低环境温度低5℃。6烃露点在天然气交接点的压力温度条件下，天然气中应不存在液态烃。天然气气质标准（GB17820-1999）39国家H2S/(mg/m3)总硫/(mg/m3)CO2/%水露点/(℃/MPa)高热值/(MJ/m3)英国5502.0夏4.4/6.9冬-9.4/6.938.84～42.85荷兰51201.5～2.0-8/7.035.17法国7150—-5/操作压力37.67～46.04德国5120—地温/操作压力30.2～47.2意大利21001.5-10/6.0—比利时51502.0-8/6.940.19～44.38奥地利61001.5-7/4.0—62364mg/m336.5加拿大231152.0-10/操作压力36美国5.722.93.0110mg/m343.6～44.3俄罗斯7.016.0—夏-3/(-10)冬-5(-20)32.5～36.1保加利亚201007.0-5/4.03