摘 要：隨著社會的不斷發(fā)展和進(jìn)步，國家經(jīng)濟(jì)建設(shè)水平逐步提升，各行各業(yè)的發(fā)展理念有了根本性的轉(zhuǎn)變，尤其是對煤層氣開發(fā)行業(yè)。煤層氣作為重要的不可再生資源，在煤炭行業(yè)中具有重要占比，是對國家可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略目標(biāo)的積極響應(yīng)。分析煤炭層排采過程，可以發(fā)現(xiàn)通過對煤層氣的開發(fā)和利用，能夠大幅度降低煤層中瓦斯氣體的含量，為煤田開采工作的順利進(jìn)行打好基礎(chǔ)。因此，相關(guān)企業(yè)要重視對煤層氣排采技術(shù)管理分析，以便從根本上提升煤層氣排采工作效率，為國家經(jīng)濟(jì)的長遠(yuǎn)發(fā)展貢獻(xiàn)一份力量。

關(guān)鍵詞：煤層氣;排采技術(shù);管理;策略探討

1 煤層氣排采機理

通常我們所說的煤層氣，指的就是煤層中含有的甲烷等氣體，這些氣體重要的儲存和運轉(zhuǎn)空間就是煤炭結(jié)構(gòu)中的煤儲層。在自然條件下，煤層氣主要通過溶解態(tài)吸附態(tài)和游離態(tài)三種形式存在，并且溶解態(tài)和游離態(tài)的煤層氣存在于裂縫中。通俗的來講，溶解態(tài)煤層氣指的就是甲烷氣體溶解在水中形成的產(chǎn)物，溶解態(tài)煤層氣的濃度與外界環(huán)境壓力關(guān)系緊密，隨著外界壓力的不斷下降，溶解態(tài)煤層氣的含量也隨之降低。而游離態(tài)煤層氣與溶解態(tài)煤層氣相比具有很大的不同，它是指能夠在煤儲層中自由流動的煤層氣。通過煤層氣排采工作，可以發(fā)現(xiàn)，大部分煤層氣的存在形式都是吸附態(tài)，這些氣體的存儲位置是煤儲層中的細(xì)微孔隙，吸附態(tài)的煤層氣含量容易受到煤層結(jié)構(gòu)、外界壓力、環(huán)境溫度等因素的影響，大體表現(xiàn)為隨著壓力的升高，吸附態(tài)的煤層氣含量升高。隨著溫度的增長，吸附態(tài)的煤層氣含量降低。隨著在水分含量的增加，煤吸附態(tài)的煤層氣含量降低，因此，在實際工作過程中，相關(guān)人員通常通過排除地層水的方法，來降低煤層氣吸附能力，從而實現(xiàn)排水采氣的工作目的。

目前我國煤層氣排采工作主要應(yīng)用的方法有以下兩種，分別是單井排采技術(shù)和群井排采技術(shù)，由于我國煤儲層類型復(fù)雜，所以在實際工作過程中，相關(guān)人員應(yīng)該結(jié)合不同煤儲層的結(jié)構(gòu)合理選擇排采技術(shù)。就現(xiàn)階段我國煤層氣排采技術(shù)應(yīng)用情況來看，主要通過對煤層氣進(jìn)行排采操作，進(jìn)而使煤儲層形成穩(wěn)定的降壓漏斗，并且隨著排采操作的不斷進(jìn)行，降壓漏斗不斷延伸擴(kuò)展，從而使壓力穩(wěn)定下降，實現(xiàn)對煤層氣的排采收集。針對一些特殊結(jié)構(gòu)的煤儲層，比如存在張性斷層的煤儲層，在進(jìn)行煤層氣排采操作時，降壓漏斗會擴(kuò)大延展至斷層。由于斷層與地下水相互連接，所以隨著壓力的不斷下降，地層水將滲透補給煤儲層。當(dāng)排采量和地層水補給量達(dá)到一致時，煤儲層壓力將不再降低。也就是說，煤層氣排采工作進(jìn)行完畢。而對于存在逆斷層的煤儲層結(jié)構(gòu)，在進(jìn)行排采時，隨著壓力的下降，降壓漏斗擴(kuò)大延展至斷層時，沒有相應(yīng)的地下水進(jìn)行補給，無法繼續(xù)排出煤層氣，也就是說，當(dāng)井筒壓力與煤層氣壓力相平衡時，則結(jié)束煤層氣開采工作。與單井排采技術(shù)相比，群井排采技術(shù)更加復(fù)雜，操作效率更快。在實際施工過程中，應(yīng)用群井排采技術(shù)，降壓漏斗會出現(xiàn)疊加干擾的問題，大大增加了煤層氣析出速度，使壓力降落速度增快，提升了煤層氣的解析效率，增加煤層氣產(chǎn)量。

2 排采過程需注意的問題

在煤層氣產(chǎn)氣過程中，比較重要的環(huán)節(jié)分別是鉆井、壓裂和排采，這其中排采操作至關(guān)重要，能夠決定鉆井和壓裂的施工效果。因此，在實際施工過程中，相關(guān)人員必須做好排采技術(shù)管理工作。針對工作中存在的制度不合理、開采工藝選擇不科學(xué)、設(shè)備管理不到位等問題進(jìn)行積極的分析，并做好管理和預(yù)防，以便從根本上提升煤層氣產(chǎn)氣效率。目前我國煤層氣排產(chǎn)施工中，相關(guān)人員需要重點注意的問題就是工作制度不合理，時快時慢的操作進(jìn)程，大大影響了煤層氣排采工作質(zhì)量，過快的煤層氣排采操作，會使施工過程中出現(xiàn)吐粉，吐砂等問題，造成滲流通道堵塞，嚴(yán)重時甚至?xí)?dǎo)造成采井報廢，同時，排采操作過快還會引起井筒壓力迅速降低，解析煤層氣速度過快，導(dǎo)致煤層氣降壓漏斗擴(kuò)散不穩(wěn)定，在施工中后期引起壓力恢復(fù)，影響工作質(zhì)量，除此之外，如果煤層氣井的含水量較高，滲透率相對來說也比較高，那么就會導(dǎo)致排采操作速度緩慢，無法對排采時間進(jìn)行合理的控制，大幅度提升了采氣施工成本。也就是說排采速度過高，會使煤層氣排工作在短時間內(nèi)達(dá)到一個較高的煤層氣產(chǎn)量，但是由于受到氣源限制，整體泄壓范圍窄，不能實現(xiàn)長久、穩(wěn)定的高產(chǎn)，不利于煤層氣的持續(xù)開采。

3 排采技術(shù)管理

3.1 合理選擇排采工藝

為了切實提升煤層氣排采工作質(zhì)量，相關(guān)人員應(yīng)該根據(jù)煤層氣開采階段和施工環(huán)境，合理選用排采工藝，如果在開采初期，可以選用管柱自噴排水采氣法，值得注意的是，如果在實際施工過程中，發(fā)現(xiàn)井底壓力大于機械升舉中井底流壓力，那么就不能采用管柱自噴排水采氣法?？梢赃x用泡沫排水采氣法，這種方法的本質(zhì)是利用人工操作的方式，降低井筒內(nèi)液體壓力，使井桶內(nèi)的液體能夠自主升高到井口，這種方法在實際應(yīng)用過程中，井底流壓力不理想，所以大多數(shù)施工人員會向井底加入起泡劑，從而實現(xiàn)對井底流壓力的合理控制。與其他排水采氣法相比，這種排采工藝施工成本相對來說較高。另一場比較常用的排采技術(shù)就是水力噴射泵排采法，這種排采工藝需要高壓大排量泵的配合，通過向井口內(nèi)注入循環(huán)清水，來提升井內(nèi)抽汲作用力，將煤層氣混合帶入地面表層，這種方式具有較大的使用優(yōu)勢，能夠快速提升氣井的恢復(fù)產(chǎn)能。目前我國使用的排采技術(shù)工藝主要是杠泵排采法，由于這種排采工藝維修費用較低，所以施工效益較高，但是受到排量等因素的限制，在實際操各種過程中，施工人員要綜合考量氣體以及煤層供液能力等元素的影響。

3.2 加強地面采集設(shè)備管理

隨著科學(xué)技術(shù)水平的不斷提升，煤層氣排采技術(shù)水平有了很大程度的提升，各種先進(jìn)的采集設(shè)備被應(yīng)用到煤層氣開采時過程中。所以，為了進(jìn)一步提升煤層氣排采工作質(zhì)量，相關(guān)人員就要做好地面采集設(shè)備管理工作，以便從從根本上提升排采工作效率，確保排采工作的順利進(jìn)行。近年來，我國煤層氣排采設(shè)備自動化水平迅速發(fā)展，在解放勞動力、節(jié)省排采施工成本的同時，大大改善了礦井的環(huán)境質(zhì)量。因此，在進(jìn)行排操作過程中，相關(guān)人員必須嚴(yán)格按照有關(guān)規(guī)定進(jìn)行機器設(shè)備操作，規(guī)范操作流程，并做好設(shè)備的維修與養(yǎng)護(hù)工作，提升煤層氣排采操作質(zhì)量。

3.3 完善排采制度

由于煤層氣排采操作復(fù)雜，施工環(huán)境相對來說比較艱苦，容易受到各種因素的影響，煤粉是現(xiàn)階段煤層氣排采過程中比較常見的影響因素，大大降低了開采工作的效率，影響煤層氣開采施工質(zhì)量，容易造成通道堵塞，因此，在實際施工過程中，相關(guān)人員必須嚴(yán)格按照排采施工制度進(jìn)行操作，避免煤粉等問題的出現(xiàn)。與其他天然氣等自然資源開采操作不同，煤層氣開采工作，與壓力，滲透量、解析率等因素息息相關(guān)，尤其是對煤層氣排采工作而言，要結(jié)合不同地區(qū)的地質(zhì)條件，嚴(yán)格按照定量化、穩(wěn)定化的施工原則經(jīng)營排采，提升排采工作安全性。除此之外，在進(jìn)行排采工作前，相關(guān)人員還可以對施工區(qū)域進(jìn)行模擬，合理利用實驗等方法來獲取煤儲層參數(shù)數(shù)據(jù)，并經(jīng)過嚴(yán)格的分析，建立有效的排采強度模型，設(shè)定合理的滲流參數(shù)，完善有關(guān)排采制度，提升排產(chǎn)工作質(zhì)量。

4 結(jié)束語

綜上所述，煤層氣排采操作在煤炭行業(yè)的發(fā)展中起了至關(guān)重要的作用，因此，相關(guān)人員必須做好技術(shù)管理工作，根據(jù)不同區(qū)域的地質(zhì)條件，結(jié)合環(huán)境因素，選用合理的排采技術(shù)開采工藝和施工設(shè)備，并對排采制度進(jìn)行不斷的完善和優(yōu)化，以便從根本上提升煤層氣排采操作水平，保證排采工作效率。

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作者簡介：

謝磊（1989- ），男，漢族，籍貫：山西昔陽，助理工程師，學(xué)士，主要研究方向：煤層氣增產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)措施及日常排采管控。

基金項目：國家科技重大專項課題（2016ZX05067004-007）