摘要

 系统的对煤层气开采工艺技术进行了综述。介绍了煤层气开采工艺技术和提高煤层

气采收率工艺技术等，着重对煤层气井开采工艺技术、

ECBM 技术、进行了较为详细的介绍。

最后给出了几点结论性总结。
　　关键词

 煤层气;开采工艺;排水采气;压裂 ECBM 技术

　　

1 前言

　　煤层气是煤层中所生成的以甲烷为主

(甲烷含量一般为 90％-99％)的天然气，也是人们

常叫的瓦斯气。
　　我国煤层气总资源量约为

36．8x10 2m3。由于我国的天然气缺口将长期存在，据预测，

到

2015 年天然气产量加上天然气的进口量，与需求相比缺口达 500x108m3，左右。煤层气

是补充这个缺口的重要非常规气源。中国

2008 年煤层气产量 50x108m3，纯煤层气产量 5xl0 

8m3。目前，纯煤层气开发生产能力约 20x108m3，按"十一五"计划，2010 年煤层气产量达
到

100x108m3，煤层气利用量 80xl0 8m3，2020 年产量达到 400xl0 8m3。2009 年 4 月，中国

政府又确定新的目标，大力发展安全、环保的煤层气作为煤的替代品。
　　

2 煤层气开采工艺技术

　　当前，在全世界的煤层气工业界，已大量采用的成熟开发方式是压力衰竭法。即利用不
同方法使煤层中的气体压力降低，随着气体压力的降低，煤层气由吸附态经过解吸变为游
离态。游离态煤层气通过各种裂隙

(缝)流人煤层气井，直至煤层中气体压力很低。压力衰竭

法包括地面垂直井、采动区井

(GOBWELL)、煤矿井下水平井等开采方式。这 3 种方式在我国

都不同程度地被采用。由于技术进步，现已出现了注气

(N2、CO2)增产、羽状水平井等先进的

煤层气开发方式，可以大大提高煤层气的采收率；这些技术目前仅在美国、加拿大等少数国
家的局部地区进行过试验，尚未被大规模采用。基于这些情况，当前我国煤层气资源评价所
依据的现今开发技术是压力衰竭法，以地面垂直井为主要开采方式。
　　

2.1 开采机理。煤层气的开采机理与常规储气层有本质不同。赋存于煤层中的天然气有 3

种状态，即游离状态、吸附状态和溶解状态，实际上很少有或没有游离气。煤层中绝大部分
裂缝空间被水饱和。即使有一些游离气，其中大多数也吸附在煤的表面。
　　当煤层压力降至煤层气解吸压力临界值时，煤中被吸附的

CH 开始与微孔隙表面分离，

叫做解吸。由于割理中的压力降低，解吸作用也可在煤层的割理一基质界面上发生。解吸的
气体通过基岩和微孔隙扩散进入裂缝网络中。再经裂缝网络流向井筒。
　　对应煤层气的开采机理，煤层气井生产也有

3 个生产阶段。

　　第

l 阶段为脱水降压阶段。主要产水，生产时间可能几天或数月；

　　第

2 阶段为稳定生产阶段。产气量相对稳定，产水量逐渐下降，一般为高峰产气阶段；

　　第

3 阶段为气产量下降阶段。此阶段随着压力下降，产气量下降，并出少量水或微量水。

　　这

3 个阶段是连续的过程。随着时间的延长．由井眼沿径向逐渐向周围的煤层中推进，

这是一递进过程。脱水降压时间越长，受影响的面积越大，

CH4 解吸和排放的面积也越来

越大。煤层

CH 产量常呈负的下降曲线，即"产量逐年增加"，通常 3～5 年达到最高产量，

然后逐渐下降而持续很长时间，这一阶段开采期达到

10 多年至 20 年不等，甚至有的开采

30 多年仍可生产。
　　

2.2 煤层气的开采施工技术简述

　　

2.2.1 洗井。洗井是在完井之后或在压裂前进行。目的是清洗完井后留在井筒的各种碎屑

物。如煤粉、泥岩和页岩等岩屑、残留水泥等，以避免这些碎屑物对地层造成损害。
　　洗井方法包括清水洗井和高速气流洗井。清水洗井分正洗与反洗。高速气流洗通常用空
气或氮气，也有正洗与反洗之分。
　　

2.2.2 排水采气工艺技术