煤层气开采技术开发装备有哪些?

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1、项目概述
煤层气俗称瓦斯,是指赋存在煤层中以甲烷为主要成分,以吸附在煤基质颗粒表面为主、部分游离于煤孔隙中或溶解于煤层水中的烃类气体,是煤的伴生矿产资源,属非常规天然气。煤层气是一种清洁高效的能源,1立方米煤层气约相当于1.13升汽油、1.22千克标煤。但同时煤层气也是煤矿安全的第一杀手。
煤层气是近一二十年来在国际上崛起的洁净、优质能源和化工原料。我国煤层气资源丰富,煤层气已被我国确定为&十二五&时期重点开采的新能源产业项目。同时,加快煤层气(煤矿瓦斯)开发利用,强力推进煤矿瓦斯先抽后放、抽采达标,有利于从根本上预防和避免煤矿瓦斯事故;不断提高利用率,可大幅度降低温室气体排放,保护生态环境。
项目针对国内不同区域煤层气的特点,设计制造千米定向钻机及井下辅助运输设备,开发和拓展煤层气开采及其配套的井下辅助运输设备的国内市场,实现本土研发制造,替代进口,进一步实现煤层气开发利用的工程总承包,把工程技术和设备能力结合起来,实现煤层气开采利用的交钥匙工程,为煤层气的开发、推广、利用提供装备技术支撑。
2、产品市场分析
我国煤层气资源丰富,埋深2000米以内的浅煤层气地质资源量约36.81万亿立方米,居世界第三位。但是,由于我国煤层气勘探投入不足、抽采条件复杂、关键技术未能突破等原因,煤层气开发利用起步较晚,煤层气的勘探程度很低,探明地质储量2734亿立方米,仅为预测资源总量的0.74%,难以满足大规模产能建设的需要。
&十二五&时期,为保证能源供应,我国将加快煤层气开发,到2015年,煤层气产量300亿立方米,其中地面开发160亿立方米,基本全部利用;煤矿瓦斯抽采量140亿立方米,利用率60%以上;新增煤层气探明地质储量1万亿立方米。从上看出,2015年煤层气目标产量300亿立方米,是2010年实际产量的20倍。所以,今后我国煤层气发展空间巨大,未来20年左右的时间是煤层气高速发展的黄金时期,为生产开采煤层气装备企业提供了难得的发展机遇,是前所未有的历史机遇。
国家能源局编制的《煤层气开发利用&十二五&规划》提出,&十二五&末我国煤层气产量将达200~400亿立方米,而&十一五&末开采总量仅为86亿立方米;到2020年,我国煤层气产量将接近或达到500亿立方米。《煤层气开发利用&十一五&规划》编制小组的组长孙茂远预测,如果按1亿立方米产能需要投入4亿元计算,&十二五&期间煤层气抽采投入的需求将达到800~1600亿元,到2020年将达到2000亿元。
3、建设规划及产品方案
项目生产的产品为千米定向钻机及井下柴油运输车(载人车和物品运输车),形成年产千米定向钻机20台及井下柴油运输车(载人车和物品运输车)145台的生产能力。
4、工艺技术
本项目基于引进先进技术,进行千米定向钻机和柴油运输车的生产,为了保证产品质量并以最小的投资获得较快、较大的收益,产品零部件主要通过部分内部协作、部分配套件、标准件外协和外购的方式来完成,在新建的装配车间内完成组装任务;主要工作是零部件加工、产品的部装、总装和试验。
同时,建设CAE工作室,满足大型矿山机械的部件及整机运动及高级仿真分析。
5、占地及定员,投资规模及经济效益
本项目总投资28000万元,占地33000平方米,定员320人,年销售收入100250万元,实现利润8800万元。
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版权所有 严禁转载 鲁ICP备号第四章煤层气设备需求情况;第一节我国煤层气机理及勘探技术;煤层气是一种以吸附状态的形式自生自储在煤层中的非;表4-1煤层气与常规天然气勘探开发技术比较表;序号;中解吸出来;我国煤层气储层多为低压、低渗透、低产能,勘探开发;第二节煤层气需求设备特点;虽然浅层煤层气的勘探市场较为广阔,社会拥有大量的;表4-2煤层气勘探
煤层气设备需求情况 第一节
我国煤层气机理及勘探技术 煤层气是一种以吸附状态的形式自生自储在煤层中的非常规天然气。煤层气包括基质表面的吸附气、煤层裂缝与割理中的游离气、煤层水中的溶解气和煤层间夹层的游离气等四部分。它既不同于呈液态赋存的石油,又有别于主要呈游离态存在于地层中的常规天然气。煤的吸附性导致煤层气成藏的机制和开发技术与常规天然气截然不同,见表4-1。 表4-1
煤层气与常规天然气勘探开发技术比较表 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 埋深 储层生气能力 储层压力 储气方式 气成分 储层孔隙结构
裂隙 渗透性 勘探开发开发模式 钻井及生产工艺 井孔稳定性 泥浆水对储层伤害 产出机理 开采范围 井距 产气量 初期单井产量 生产曲线 增产措施 比较项目 不等 无 超压或常压 圈闭 烃类气体,主要是C1—C4 多为单孔隙结构 发育或不发育 高低不等,对应力不敏感 滚动勘探开发或先勘探后开发 较简单 好 相对较弱 气体在自然压力下向井筒渗流,井口压力大 在圈闭范围内 大,可采用单井,一般用少量生产井开采 高(相对) 高 下降曲线 低渗透储层需要压裂 常规天然气 有 欠压或常压 吸附为主 95%以上是甲烷 双孔隙结构,微孔和裂隙发育 独特的割理系统 渗透率较低,对应力敏感 滚动勘探开发,探采结合 较复杂,需要人工提升排水采气 差,易坍塌,易堵塞 严重,需尽力避免 需要排水降压,气体在压力下降后解吸,在微孔中扩散,然后经裂隙渗流到井筒 大面积连片开采 小,必须采用井网,井的数量较多 低 低 产气量先上升,达到高峰后缓慢下降,持续很长开采期 一定需要压裂 煤层气 一般小于1500m 从储层物性上看,煤层气藏是基质、割理、裂隙的多重变形介质体系。外生裂隙缝对煤层渗透性影响很大,孔隙度及渗透率受储层压力、地层应力制约而变化,甲烷的产出导致煤基质的收缩。煤层气主要以吸附状态赋存在煤岩基质中,只有当储层压力降低后才可从基质中解吸出来。煤岩裂隙或割理中多被水充满,而裂隙与割理是煤层中的主要运移通道,煤层气需要通过排水(裂隙或割理)降压(煤岩储层)方式才得以采出。故煤层气产量受煤岩性质、压力水平和两相渗流特征等多种因素的影响。 我国煤层气储层多为低压、低渗透、低产能,勘探开发煤层气是高投入、高社会效益的产业。用开采天然气的队伍、装备和技术去开采煤层气显然是不经济的;同时,我国煤层气勘探开发技术还不成熟,只有对石油天然气钻探开发技术进行有针对性的改造,才能应用于煤层气钻探。要在常规天然气勘探开发技术基础上从钻井、完井、试井等工程技术方面采取新的防污染措施和储层强化改造措施。同时,需要加大装备、实验设备的投入,以满足勘探开发的技术需要。 第二节
煤层气需求设备特点 虽然浅层煤层气的勘探市场较为广阔,社会拥有大量的浅层资源勘探设备,但真正具有煤层气勘探开发资质的队伍不多,所用设备大部为水文、地质设备,配置较差,缺少专业手段和工具,给安全生产带来隐患。因此,长期租赁的方式不可取,应加大施工设备、仪器的投入,实施和探索专用的工程工艺技术,建立和培养一支中石化专业煤层气勘探开发队伍,推动煤层气勘探开发顺利进行是很有必要的。(煤层气设备技术需求表4-2)
表4-2 煤层气勘探设备技术需求 序号 1 设备类别 物探设备 工区施工特点 山区施工,点距密,道距小 浅层气藏,频率高 山区搬家费用高、修路难 2 钻井设备 钻井工艺特别 老地层,坚硬 直井与水平井相连通 3 4 5 定向设备 固井设备 测井设备 地表条件复杂,需钻定向井、多分支水平井,空气钻井 井浅,钻井周期短 井浅,井壁易坍塌 设备技术性能要求 地震仪需便携式的 检波器分辨率要高 钻机需轻便型简易、机动性强 空气钻井+泥浆钻井两用 钻机效率高,简单实用 需用强磁连通技术 需用电磁波地质导向技术 固井快速、稳定性好 测井快速、安全性高
煤层气专业设备需求情况 由于煤层气勘探开发与石油天然气勘探开发在工艺要求、工程施工上存在很大的差异,因此在对设备需求方面也与常规的石油天然气勘探开发的设备也有一定的差异,下面就煤层气的设备需求按照不同的专业在生产施工时对设备的要求进行逐一分析。 一、物探设备需求情况 1.1煤层气物探特点 我国煤层气富集成藏地质条件复杂,煤层气开发难易差别大,需加强煤层分布规律及非均质性的地质研究,加强煤层气富集成藏的主控因素研究,加强同一有利区不同井之间产量差异的地质原因分析研究。 物探工作承担着为煤层气开发提供可靠的构造圈闭、部署钻井井位的重要任务,是煤层气勘探的第一步。为适应煤层气勘探复杂的地表和地质条件,满足国家环保、生态要求,需引进先进的数字地震仪、数字检波器及配套设备。 1.2煤层气物探与石油物探工艺区别 石油物探与煤层气物探一般多采用地震勘探的方法,手段也基本相同,所以石油物探的装备一般都可以沿用到煤层气勘探。主要区别是:就方法而言,煤层气勘探没有石油勘探所要求的勘探深度深,一般小于二千米,但煤层气勘探要求是高分辨率,小线距、小道距,空间采样率高,时间采样率高,检波器单点接收(不搞组合)。就对设备的要求而言,仪器所需要的道数一般没有石油勘探所需要的道数多,2~3千道即可,但要求轻便、操作简单、使用方便灵活,环境适应性好,兼容性好(以便于将某些用于石油勘探的方法、技术、手段直接或间接沿用到煤层气勘探上)。 1.3煤层气物探主要设备需求情况 ①便携式428LITE数字地震仪 目前国内外装备情况,比较适合于煤层气勘探设备是法国SERCEL公司制造的428 LITE轻便地震数据采集系统,其道数和采样率均可满足煤层气勘探的各项技术要求,该仪器和用于石油勘探的428XL完全兼容,但更加轻便。 ②DSU-1检波器 煤层气勘探所需要的检波器,一般采用高频检波器,60~100Hz以上,从发展的眼光看,最好采用数字检波器,即与428LITE数字地震仪相配套的DSU-1地震波数字检波器。 ③可控震源 28吨可控震源,国外有SERCEL公司的Nomand65、ION公司的AHV-IV,国内有保定北奥公司的KZ28AS几家可选,但国外公司的产品价格要比国内产品高出三分之一,还不含运保费,再加上后期的维修保养的困难等因素,而煤层气勘探主要在国内,因此把国内产品作为重点选择对象。 二、钻井设备需求情况 2.1国外煤层气钻机的技术现状 国外用于煤层气井钻进的钻机主要是钻进效率高的车载钻机,具有以下几方面的突出优点: ① 模块化程度高。***拆卸工作量小,动作协调、速度快,井架起放迅速、钻进效率高。 ② 钻台高度可调。钻台高度通过液缸调节,能满足现代钻井对防喷系统的需要。 ③ 自动化程度高。钻柱的排放、连接和上卸扣全部自动化,无须手工操作,降低了劳动强度、减少操作人员,全液压动力头,可以实现自动控制钻井参数。 ④ 配套能力强,高性能的发动机、空压机、长寿命井底马达、高精度定向装置和随钻测量装置等技术成熟。 ⑤ 操作环境友好,采用全液压装置,安全、低噪音,对环境的污染少,更符合HSE的要求。 2.2国内煤层气勘探钻井技术的发展趋势 我国煤层气地质条件复杂,煤层气钻井技术发展的趋势为: ① 以提高煤层气勘探开发效益为中心; ② 新工具、新技术的不断涌现,并得以应用; ③ 煤层气钻井及完井工艺的研究; ④ 钻井技术发展的总趋势大都有三大类型:垂直井、煤矿采空区钻井、水平排泄孔钻井(多分支井),而对特低渗、低压煤层采用空气(泡沫)等欠平衡钻井工艺仍是首选。 2.3国内煤层气钻机的技术现状 目前国内用于煤层气开发的钻机主要是中小型石油钻机、水源钻机和煤田钻机等。实践表明,石油钻机、水源钻机和煤田钻机都不能很好地适用煤层气开发井的钻井作业需要。 从钻深能力看,目前的石油钻机和水源钻机及煤田钻机完全能覆盖煤层气开发和煤矿瓦斯地面抽采的深度。水源钻机和煤田钻机的主体结构因没有钻井平台,而无法***防喷器、除砂除泥器等设备。其技术性能和可配套性都无法满足煤层气地面开发钻井的标准需要。虽然水源钻机和煤田钻机钻井成本较低且被广泛利用,但钻进效率太三亿文库包含各类专业文献、文学作品欣赏、外语学习资料、中学教育、生活休闲娱乐、专业论文、幼儿教育、小学教育、高等教育、煤层气勘探开发趋势与装备需求(修改后)02等内容。 
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参考资料

 

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