摘要：中国石油天然气股份有限公司"十一五"期间在没有任何经验可借鉴的情况下在山西沁水盆地南部建成了我国第一个规模化、商业化、数字化的煤层气田,该气田边试验、边开发、边建设的发展模式给地面集输系统的合理布局带来了新的难题。为此,根据煤层气田的地质、气藏特征及气质组分特点,通过理论研究及现场试验,提出了地面建设新模式和地面集输工艺的优化措施:①简化低压集气工艺;②成功应用非金属管材;③采用井间枝上枝串接工艺;④采用越站集输工艺;⑤实现自动化控制及数字化管理;⑥应用三甘醇脱水技术;⑦采用集成过滤分离器;⑧煤层气集中处理、规模化外输;⑨实行低成本开发。同时,还对在实际生产中暴露出来的采气管线积水问题、气质净化问题、压缩机的适应性问题、湿气计量问题、山区电力线路与采气管线的敷设问题、地理信息系统建设问题、采气半径与集气站数量的关系问题、煤层气田标准化设计及模块化建设问题、压缩机的备用问题和煤层气销售市场定位问题进行了探讨,并给出了相应的建议。

摘要：我国煤层气已经进入低成本、大规模开发阶段,要满足其建设质量、建设速度、建设规模的三重需要,煤层气田地面建设必须进行"标准化设计、模块化建设"的集成创新。为此,提出了煤层气田标准化设计理念:以工艺技术优化简化和定型为核心,以模块设计为关键手段,对批量性、通用性、重复性的产能建设内容进行标准化设计。标准化设计核心技术包括"工艺流程通用化、井站平面标准化、工艺设备定型化、设计安装模块化、管阀配件规范化、建设标准统一化、安全设计人性化、设备材料国产化、生产管理数字化",涵盖井场和集气站等地面建设内容。煤层气田应用该标准化成果后(以沁水盆地郑庄区块为例),建设时间缩短30%,焊口一次合格率超过90%,综合经济效益提升0.44亿元/108 m3,提高了气田地面建设水平,规范了地面建设标准,方便了施工的预制和组配,确保了工程建设的优质、高效和安全。

摘要：煤层气原料气中煤粉颗粒微小、含量较高,易造成管输系统磨损,且严重影响压缩机的运行效率和流量计的计量准确率。为此,合理选取测试取样点,采用滤筒捕集称重方法测得了煤层气原料气中固体粉尘的平均浓度,采用在线检测方法测得了煤层气原料气中固体粉尘浓度的动态变化和粒径分布,采用在线水露点仪和分子筛吸附等方法计算出水蒸气含量和游离水含量,进而分析得知煤层气原料气中固体粉尘的基本成分,计算出了固体粉尘颗粒物的平均分子量和密度,掌握各采气区块的气体含杂质状况。利用现场调研、方案设计、现场试验和数据综合分析的方法,可获得小型煤层气集输管线系统中固体粉尘和水含量的运移规律,了解阀组个体的工况状态和集气场站的运行状况,有助于对存在的问题制订出针对性的措施。该成果对沁水盆地煤层气集输管网平稳高效运行具有指导意义。

摘要：平均单井产量低已成为制约我国煤层气产业发展的主要瓶颈,直接导致了煤层气开发经济效益低。为此,以山西省东南部沁水盆地南部煤层气藏为例,总结了中国石油华北油田公司在该区煤层气产业的发展及技术现状,梳理了煤层气开发所存在的关键问题:①煤层气开发工程技术不适应特有的地质特征变化;②煤层气田成熟区块仍存在大量的低效区;③单纯增大压裂规模并未能有效提高单井产量;④多分支水平井单井产量高,但总体产能到位率仍偏低;⑤现场管控总体缺乏科学依据。进而对我国煤层气的后续开发提出了以下建议:①改变产能建设模式、提高产能建设效率;②改进地质研究方法,科学设计井位和井型;③用辩证思维的方式,构建主体技术;④优化水平井的设计,提高技术的适用性;⑤改变压裂改造方式,提高单井产量;⑥改变排采工艺,提高投资效益。通过采取以上措施,将有可能破解我国煤层气开发的技术难题。

摘要：为解决煤层钻井井眼净化、井壁稳定和储层保护之间的矛盾,采用生物酶可解堵钻井液技术进行黏度衰减实验,验证了聚合物与生物酶最优匹配性研究,对8种生物酶可解堵钻井液材料进行了岩心流动实验和金相显微观察实验,用固液耦合法分析了影响生物酶在岩心中解堵聚合物的可能因素。岩心流动实验结果表明:生物酶对特定聚合物的解堵速率:酶C>酶B>酶A>酶F;采用特定生物酶破胶,岩心渗透率恢复率可达70%以上;可解堵钻井液用于煤层气钻探具备前期稳定井壁后期降低对煤储层伤害的特性。

摘要：在煤层气多分支水平井裸眼悬空侧钻过程中,理解并掌握井眼连接段在地应力及钻具作用下的破碎及稳定机理对指导钻井过程尤为重要。结合Z1井岩芯样品的三轴抗压实验数据,运用Lagrange显式算法建立钻头-井壁-钻井液相互作用的瞬态显式有限元模型。采用DruckerPrager准则对裸眼悬空侧钻过程进行动态仿真模拟,研究钻头旋转冲击破岩过程中非线性动力作用及螺杆钻具接触对分支井眼形成过程的影响。将侧钻破岩至井眼形成阶段定义为"刻蚀过程",并细分为初、中、末3个阶段。通过大规模并行仿真计算,得到3个刻蚀阶段的井壁岩石的应力波动、破碎状态及刻蚀成井的钻压控制条件等参数;研究了"刻蚀过程"中井壁在地应力、钻具、钻井液等多种因素影响下的破碎规律,揭示了侧钻形成分支井眼过程中井壁的破碎机理。

摘要：煤层气集输管网复杂,包含了大量数据和多种学科领域的交叉。针对煤层气集输管网地域广、地形复杂、系统要素多、管理难度大的特点,以沁水煤层气集输管网为研究对象,将三维GIS技术与集输管网相关情况相结合,建立具有编辑、查询、分析、可视化等功能的集输管网地理信息系统数据库。通过三维GIS与仿真模拟软件相对接,实现了煤层气集输系统的模拟与优化,为煤层气集输管网的规划设计、操作控制及调度管理提供指导意见。

摘要：洞穴充气欠平衡钻井是目前煤层气钻井中的一个重要技术手段,由于在洞穴充气欠平衡钻井过程中,环空内存在气液固三相流体,因此如何在钻井过程中保证井底压力的稳定是一个难题。通过对洞穴充气欠平衡钻井工艺技术和煤层气钻井现场装备的研究分析,以煤层气洞穴充气欠平衡钻井井身结构和施工工艺流程为基础,建立了井筒的物理模型,基于该物理模型以及对单相流、多相流流动分析模型的研究,建立了适合煤层气洞穴充气欠平衡钻井井底压力动态分析的井筒流动分析模型,形成了一套煤层气钻井井底压力安全监控方法,并设计开发了相应的井底压力安全监控系统。最后,在测试中分别对注气量、排量等因素对井底压力敏感性进行了分析。

摘要：煤层气多分支水平井能有效增加控制面积，降低表皮因数，其井身结构优化对获得最经济有效的产能至关重要。为此，分析了煤层倾角、储层保护和井身结构对煤层气水平井产能的影响。采用数值模拟的方法，以沁水盆地南部某区块3#煤层为例，对多分支水平井的井身结构参数进行优化。优化结果表明：主支走向对产能影响较大，适宜的方向为垂直主渗透率方向；产能随着主支长度和分支长度的增加而增加，结合经济性和增产效果，主支长度宜控制在900~1300 m之间，分支长度宜控制在250~400 m之间；分支间距和主分支夹角在一定程度上影响产能，分支间距宜控制在200~300 m之间，主支和分支夹角宜控制在36＆#176;~53＆#176;之间。研究结果可为煤层气多分支水平井的井身结构设计提供参考。

摘要：由于煤层气田的建设环境相对复杂,多处于山地丘陵地带,对采气管道的防腐蚀性、稳定性、柔韧性及现场适应性要求较高。随着聚乙烯(PE)100管材制造技术的不断成熟,其优良的性能更加适用于山区煤层气田低压采气管网。通过对煤层气管材的优选,PE100 SDR17.6(薄壁)系列管材符合煤层气现场使用条件,能够满足煤层气田高效、低成本开发的要求,并且,经生产实践验证,其安全可靠性较高。因此,建议在同类煤层气田地面管网建设中推广应用。