煤層氣采氣工程

目錄
序
前言
第1章 煤層氣藏表征 1
1.1 煤層氣藏形成與資源分布 3
1.1.1 煤層氣藏形成條件 3
1.1.2 煤層氣資源分布 5
1.2 煤的微觀結(jié)構(gòu)特征 5
1.2.1 煤巖孔隙 5
1.2.2 煤巖裂隙 7
1.2.3 表征煤巖微觀結(jié)構(gòu)的低溫靜態(tài)容量法 10
1.3 地層壓力與氣藏溫度 17
1.3.1 地層溫度 17
1.3.2 地層壓力 17
1.4 煤巖滲透率及其影響因素 18
1.4.1 Klinkenberg效應(yīng) 19
1.4.2 煤巖的應(yīng)力敏感性 19
1.4.3 基質(zhì)收縮效應(yīng) 21
1.5 煤的相對滲透率曲線 23
第2章 煤層氣藏流場分析 26
2.1 煤層氣藏水文地質(zhì)評價 26
2.1.1 煤層水的水化學特征 26
2.1.2 水動力(或流體)的控氣作用機理 27
2.1.3 古水文地質(zhì)旋回對煤層氣富集的影響 31
2.1.4 水文地質(zhì)條件對煤層氣開發(fā)的影響 32
2.2 煤層氣的賦存狀態(tài)與表征 36
2.2.1 游離狀態(tài)甲烷的狀態(tài)方程 36
2.2.2 甲烷在水中的溶解 38
2.2.3 基于吸附勢理論的甲烷吸附 39
2.3 煤層中氣體運移機理 41
2.3.1 甲烷的解吸 41
2.3.2 擴散特征 42
2.3.3 滲流特征 43
第3章 煤層氣完井理論及實踐 45
3.1 完井方式的選擇 45
3.1.1 低滲煤層 46
3.1.2 致密煤層 47
3.2 裸眼完井工藝 48
3.2.1 單層裸眼完井 48
3.2.2 多層裸眼完井 48
3.3 裸眼洞穴完井工藝 49
3.3.1 基本原理 49
3.3.2 應(yīng)用實例 51
3.4 套管完井工藝與射孔方式 53
3.4.1 套管完井適用條件 53
3.4.2 水力噴砂射孔 54
3.4.3 聚能射孔槍射孔 55
3.5 多煤層套管完井壓裂工藝 56
3.5.1 投球式壓裂 56
3.5.2 橋塞射孔壓裂 58
3.5.3 間接壓裂 58
3.5.4 連續(xù)油管作業(yè) 60
3.6 U型井完井工藝 62
3.7 多分支水平井工藝 62
3.7.1 分支井的井級 62
3.7.2 多分支水平井工藝在煤層氣井中的應(yīng)用 63
第4章 煤層氣藏動態(tài)評價與水侵計算 65
4.1 煤層氣物質(zhì)平衡方程 65
4.1.1 物質(zhì)平衡方程推導(dǎo) 65
4.1.2 物質(zhì)平衡方程的簡化 67
4.1.3 地層壓力計算 70
4.2 煤層氣藏的水侵模型 72
4.2.1 平面徑向流水侵模型 74
4.2.2 平面線性流水侵模型 80
4.2.3 垂向水侵模型 81
4.2.4 計算步驟總結(jié) 82
4.2.5 計算實例 82
第5章 煤層氣井動態(tài)評價 85
5.1 擬壓力和物質(zhì)平衡擬時間 86
5.1.1 擬壓力定義 86
5.1.2 物質(zhì)平衡擬時間 88
5.2 煤層氣井的產(chǎn)量圖版擬合分析 89
5.2.1 Agarwal-Gardner典型曲線圖版制作原理 90
5.2.2 典型曲線圖版使用步驟 93
5.3 煤層氣井的流動物質(zhì)平衡方程 94
5.3.1 產(chǎn)純水階段的流動物質(zhì)平衡方程 95
5.3.2 產(chǎn)純氣階段的流動物質(zhì)平衡方程 96
5.3.3 氣水兩相同產(chǎn)階段的流動物質(zhì)平衡方程 97
5.3.4 流動物質(zhì)平衡法(FMB)計算步驟 98
5.4 煤層氣井的滲流方程與物質(zhì)平衡法聯(lián)解分析 99
5.4.1 氣井生產(chǎn)歷史擬合與預(yù)測 99
5.4.2 相對滲透率曲線計算 101
5.5 煤層氣井的經(jīng)驗產(chǎn)能方程 103
5.5.1 Vogel方程 103
5.5.2 Fetkovich方程 105
第6章 煤層氣排采工藝 107
6.1 煤層氣排采方式 107
6.1.1 煤層氣排采特點 107
6.1.2 排采強度的影響 108
6.1.3 井群開發(fā)井間干擾 108
6.2 氣舉排采工藝 109
6.2.1 氣舉排采原理 109
6.2.2 氣舉井生產(chǎn)分析 110
6.3 電潛泵排采工藝 113
6.3.1 電潛泵排采工藝特點 113
6.3.2 電潛泵裝置的組成 114
6.3.3 電潛泵排采參數(shù)計算 118
6.3.4 電潛泵排采工藝問題處理 119
6.3.5 電潛泵技術(shù)發(fā)展 121
6.4 螺桿泵排采工藝 122
6.4.1 螺桿泵工作原理 122
6.4.2 主要技術(shù)參數(shù) 123
6.4.3 螺桿泵生產(chǎn)管理 124
6.5 排水采氣工藝方法選擇 126
第7章 抽油機排采工藝及實踐 128
7.1 有桿排采系統(tǒng)概述 128
7.1.1 有桿排采系統(tǒng)組成及工作原理 128
7.1.2 游梁式抽油機 129
7.1.3 抽油桿柱系統(tǒng) 136
7.1.4 抽油泵 137
7.2 懸點載荷及泵效計算 139
7.2.1 抽油機懸點運動規(guī)律 139
7.2.2 抽油機懸點載荷計算 143
7.2.3 泵效及計算 145
7.3 有桿排采系統(tǒng)效率 150
7.3.1 定義與系統(tǒng)效率分解 151
7.3.2 系統(tǒng)效率簡便測試和計算 153
7.3.3 系統(tǒng)效率的提高 153
7.4 有桿泵生產(chǎn)系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計及工況診斷 156
7.4.1 有桿排采生產(chǎn)系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計 156
7.4.2 排水井工況診斷 158
7.4.3 游梁式抽油機的適應(yīng)性 163
第8章 煤粉產(chǎn)出機理及防治 164
8.1 煤粉形成及產(chǎn)出機理 165
8.1.1 煤粉類型及影響 165
8.1.2 原生煤粉的形成機理 166
8.1.3 次生煤粉的形成機理 169
8.1.4 煤粉運移過程中的堵塞 173
8.2 煤粉產(chǎn)出階段及特征 174
8.2.1 煤粉產(chǎn)出量的表征 174
8.2.2 井筒攜煤粉規(guī)律 177
8.2.3 煤層氣直井煤粉產(chǎn)出規(guī)律 179
8.2.4 煤層氣水平井煤粉產(chǎn)出規(guī)律 181
8.3 煤粉防治工藝 182
8.3.1 射孔工藝防治煤粉 182
8.3.2 壓裂工藝防治煤粉 183
8.3.3 排采工藝防治煤粉 184
第9章 煤層氣開采過程中的污水處理 186
9.1 煤層氣井的產(chǎn)水量 186
9.1.1 初始水產(chǎn)量 187
9.1.2 產(chǎn)水量的遞減特征 188
9.2 污水處理的環(huán)保法規(guī) 189
9.2.1 北美地區(qū)煤層水排放的水質(zhì)要求 189
9.2.2 Warrior盆地的環(huán)保法規(guī) 191
9.2.3 中國的環(huán)保法規(guī) 192
9.3 污水處理方式 194
9.3.1 污水直接排入河流 195
9.3.2 污水回注地層 198
9.3.3 煤層氣采出水綜合利用處理方案 199
參考文獻 205