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        基于計(jì)算機(jī)模擬的煤層氣開采方法及增產(chǎn)對(duì)策分析

        2020-05-28 17:25:45姚二波
        關(guān)鍵詞:計(jì)算機(jī)仿真開采技術(shù)煤層氣

        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(chǔ)上,借助計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)演示了三種開采方法,并依據(jù)各個(gè)煤層的實(shí)際滲透程度與恰當(dāng)?shù)拈_采方式相結(jié)合,為煤層氣開采技術(shù)的完善提供了借鑒意義。

        關(guān)鍵詞:計(jì)算機(jī)仿真;煤層氣;開采技術(shù)

        0 引言

        在之前的煤層氣開采技術(shù)當(dāng)中,經(jīng)常運(yùn)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(shù)量。當(dāng)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(dāng)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(zhì)。本文運(yùn)用計(jì)算機(jī)模擬,把滲透率數(shù)字化處理,用來(lái)列出增產(chǎn)舉措。

        1 煤層氣的開采技術(shù)

        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(dāng)煤層氣是位于傾斜度10°往上的地方時(shí),這時(shí)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(qū),首先是開采第一水平區(qū)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(gè)水平。當(dāng)開采近水平煤層氣的時(shí)候,把煤層氣可以先區(qū)分成若干個(gè)盤區(qū),在井田中心立井后抵達(dá)到煤層氣之后,首要先開采接近于井筒的區(qū)域,然后再依次開采遠(yuǎn)處的區(qū)域。如果存在多層煤區(qū)這種情況,要首先開采第一個(gè)水平面上的最上層煤區(qū),接著再由上到下開采完成其他煤層氣,開采完這些后轉(zhuǎn)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(guò)排水降低井內(nèi)壓力,使煤層氣從煤層中解析,并通過(guò)井筒流入地面集輸裝置這種開采方式是在煤層開采前進(jìn)行,產(chǎn)量大,資源回收率高。但這種開采方式要求煤層厚度大、儲(chǔ)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(shù)

        深礦井開采的主要方式是,開采煤層氣時(shí)的礦壓遏制、沖擊地壓防護(hù)、瓦斯以及熱害治理和深礦通風(fēng)、井道安放等。這其中要攻克鉆研的是,深礦圍巖勢(shì)態(tài)以及應(yīng)力場(chǎng)和分布勢(shì)態(tài)的特點(diǎn);深礦工作環(huán)境的改變;深礦井道迅速挖掘以及支護(hù)手段和器備;深礦沖擊地壓防控手段以及監(jiān)視防控技術(shù);深礦高效率的開采相關(guān)手段;深礦挖掘熱害治理手段以及裝備。

        1.2 “三下”開采技術(shù)

        提升數(shù)據(jù)擬判計(jì)算以及類似材料擬判等,加大研究開采上覆巖層作業(yè)以及地表層凹陷準(zhǔn)則力度,研習(xí)滿足表層、建筑物、地下水源防護(hù)需求的合適的開采體系以及優(yōu)化數(shù)據(jù),開發(fā)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(yè)面采空區(qū)域填充的體系;研習(xí)和應(yīng)用很多種填充手段以及組合填充手段,鄉(xiāng)下建筑加固改造重建手段,適用于村莊保護(hù)的開采手段;研習(xí)近水體挖掘的設(shè)計(jì),工藝數(shù)據(jù)優(yōu)化以及裝備,使用煤層氣挖掘和煤炭城鎮(zhèn)和諧統(tǒng)一的挖掘下陷防控、挖掘村莊下壓煤、土地再開發(fā)以及煤層氣水資源化等主要手段。

        1.3 地面采動(dòng)區(qū)鉆井開采

        從地面向煤層鉆井,但井鉆在煤礦的采動(dòng)區(qū),所鉆的井稱為地面采動(dòng)區(qū)井。鉆井利用煤和井筒的壓差或用氣泵抽吸采動(dòng)區(qū)及附近巖石、煤層或采空區(qū)的煤層氣。這種開采方式的特點(diǎn)是與采煤作業(yè)同期進(jìn)行,其井位選擇、開采時(shí)間、作業(yè)方法都受采煤作業(yè)的嚴(yán)格制約,適用于在開采的主要煤層上方有多個(gè)煤層的礦區(qū),以保證有足夠的氣源。近年發(fā)展了水平定向分支井,即一口直井下面有1-4個(gè)主水平井,在每個(gè)主水平井中還有若干個(gè)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(chǎn)。

        2 煤層氣滲透率分類模擬與增產(chǎn)措施

        2.1 滲透率分類

        依據(jù)資料當(dāng)中的煤層氣滲透狀況以及特定地質(zhì)狀況,使用EcliDs煤層氣計(jì)算來(lái)做模擬。首先變量是不一樣級(jí)別的滲透率,比較數(shù)值是單井積累產(chǎn)氣量,對(duì)洞穴完井、直井壓裂完井和水平完井三種形式來(lái)做橫向?qū)Ρ?,比如煤層氣模型的?chǔ)氣形式是封閉的存儲(chǔ),開采形式是壓力竭盡開采。顯示的是仿真參數(shù)。經(jīng)過(guò)模擬開采15a之后得出,三種完井形式的煤層氣積累數(shù)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(xiàn)漸漸減小形勢(shì),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(qū)域,然而這種優(yōu)點(diǎn)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(shù)量大都相同,這兩個(gè)在滲透率是為100*10-15m2顯示出不同,在滲透率高于100*10-15m2時(shí)洞穴完井形式數(shù)量較大,當(dāng)滲透率低于100*10-15m2時(shí)直井壓裂形式數(shù)量較大。

        2.2 基于滲透率的增產(chǎn)措施

        經(jīng)過(guò)之前的煤層氣挖掘經(jīng)驗(yàn)?zāi)艿贸?,煤層氣滲透率位于很重要的地位,依據(jù)本文計(jì)算機(jī)模擬成果,聯(lián)系國(guó)內(nèi)有關(guān)經(jīng)驗(yàn)以及煤層氣挖掘成果,設(shè)立了增產(chǎn)策略以及完井形式。

        3 完井方法與增產(chǎn)策略

        3.1 低滲透煤層氣

        經(jīng)過(guò)以上的研究能得出,經(jīng)過(guò)減短氣源距離井筒的遠(yuǎn)近以及增大井筒防控區(qū)域得以提升低滲透煤層氣單井產(chǎn)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(gè)導(dǎo)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(dāng)中,增大煤層氣和井筒的碰觸區(qū)域,壓制導(dǎo)流情況以及儲(chǔ)存壓力小的劣勢(shì)。特別適合于低壓儲(chǔ)存增加產(chǎn)量以及低滲透煤層氣增加產(chǎn)量舉措。跟普通的直井壓裂手段對(duì)比,這個(gè)手段具備開采收益高、布控區(qū)域廣等特征。水平井包含普通水平井以及U型井兩種,因?yàn)槊簩託獾男毫?、低含氣飽和度和低滲透率特點(diǎn),規(guī)避點(diǎn)束縛,運(yùn)用水平井手段能最大程度增大布控區(qū)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(qū)域,實(shí)現(xiàn)提升采收率以及增加產(chǎn)量的成果。因?yàn)樗骄验_具備經(jīng)濟(jì)性質(zhì)、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(fù)壓力、定點(diǎn)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(duì)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(lái)的損傷大。然而能得到良好的支撐裂縫成果以及強(qiáng)攜砂情況,泡沫壓裂成本不低,且技術(shù)手法要求較高,然而其性能較好。

        3.3 高滲透煤層氣

        國(guó)際上多數(shù)使用擴(kuò)孔方法以及洞穴方法,這對(duì)高滲透性煤層氣挖掘做完井增加產(chǎn)量,擴(kuò)孔完井形式是一種改良的裸眼完井形式,普遍運(yùn)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(lái)提升煤層氣數(shù)量,避免挖掘當(dāng)中給煤層氣形成的損傷。洞穴完井挖掘形式普遍運(yùn)用在煤層氣裂隙、壓力較大和厚度較高煤層氣挖掘當(dāng)中,在挖掘當(dāng)中,一般運(yùn)用聯(lián)通法防控主次內(nèi)生間隙。能建立天然間隙以及井孔間隙之間的聯(lián)系性,然而洞穴完井形式風(fēng)險(xiǎn)不低、工作時(shí)間長(zhǎng)、施工技藝比較繁瑣。

        4 結(jié)語(yǔ)

        中國(guó)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(lái)做煤層氣挖掘,才可以實(shí)現(xiàn)完善技藝、增產(chǎn)的成果。水平井分段一般對(duì)于我國(guó)的高儲(chǔ)藏、低滲透煤層氣來(lái)使用。可以非常高效的提升單井?dāng)?shù)量以及布控區(qū)域,是將來(lái)煤層氣開采的主要情況。

        參考文獻(xiàn):

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