一种中高阶煤煤层气排采方法技术领域
本发明涉及中高阶煤煤层气开采技术领域，特别涉及一种中高阶煤煤层气
排采方法。
背景技术
煤层气是储存在煤层中以甲烷为主要成分的烃类气体，是煤的伴生矿产资
源，是清洁、优质的能源和化工原料。煤层气主要以吸附状态存在于煤基质中，
部分游离于煤孔隙中或溶解于煤层水中。
在排采煤层气前，需要先对煤储层通过高压注入压裂液进行压裂改造，使
煤储层产生裂缝，然后通过排水降压的方式进行采气。目前煤层气的排采控制
方法中一个重要的阶段是降液面阶段，考虑到煤储层物性等问题，降液面阶段
的排水速度不宜过大，保证液面平稳缓慢下降，直到煤层气解吸产出，则进入
产气阶段。
在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术至少存在以下问题：
上述排采控制方法中，为了防止煤储层物性发生变化等问题，一般在降液
面阶段都采用较低的排水速度，导致产气之前的阶段时长过长，从而影响煤层
气的生产效率。
发明内容
为了解决现有技术的问题，本发明实施例提供了一种中高阶煤煤层气排采
方法。所述技术方案如下：
所述技术方案提供了一种中高阶煤煤层气排采方法，所述方法包括：
在向煤储层注入压裂液之前，在中高阶煤煤层气排采的目标区域，通过煤
层气探井检测储层压力，并通过含气量测试数据计算所述目标区域中煤层气的
解吸压力；
在压裂液注入完毕后，进入煤层气排采的启抽阶段，以第一降压速度进行
排水降压；
当井底流压到达所述储层压力时，进入煤层气排采的排水降压阶段，以第
二降压速度进行排水降压；其中，所述第一降压速度大于所述第二降压速度；
当井底流压到达所述解吸压力时，进入煤层气排采的产气阶段，以第三降
压速度进行排水降压，并进行煤层气排采。
可选地，在压裂液注入完毕后，进入煤层气排采的启抽阶段，以第一降压
速度进行排水降压，包括：
在压裂液注入完毕后，进入煤层气排采的启抽阶段，使用抽油机与管式泵
的组合装置以第一冲次进行启抽，并检测地层供液能力等数据，经过第一预设
时长后，使用抽油机与管式泵的组合装置以第一降压速度进行排水降压。
可选地，所述第一冲次的数值为0.1-0.2，所述第一预设时长为2-3天。
可选地，所述当井底流压到达所述解吸压力时，进入煤层气排采的产气阶
段，以第三降压速度进行排水降压，并进行煤层气排采，包括：
当井底流压到达所述解吸压力时，进入煤层气排采的产气阶段，煤层气解
吸后，在稳定井底流压的状态下进行煤层气排采，达到第二预设时长时，以第
三降压速度进行排水降压，继续进行煤层气排采。
可选地，所述第二预设时长为1-2个月。
可选地，所述当井底流压到达所述解吸压力时，进入煤层气排采的产气阶
段，以第三降压速度进行排水降压，并进行煤层气排采，包括：
当井底流压到达所述解吸压力时，进入煤层气排采的产气阶段，以第三降
压速度进行排水降压，并进行煤层气排采，当所述井底流压降至预设阈值时，
稳定所述井底流压进行煤层气排采。
可选地，所述向煤储层注入压裂液，包括：
利用高压泵组，将液体注入煤层气井中，使所述煤层气井的井底附近的煤
储层产生裂缝，继续注入带有支撑剂的携砂液，使裂缝向前延伸，注入完毕后
裂缝闭合在所述支撑剂上，从而在所述煤储层内形成填砂裂缝。
可选地，所述方法还包括：
在压裂液注入完毕后，进入煤层气排采的启抽阶段之前，如果煤层气井的
井口压力未扩散完，则进行控制放喷，排出一部分压裂液和煤层水直至井口压
力降为零。
可选地，所述第一降压速度的数值为0.2-0.3MPa/d(兆帕/天)，所述第二降
压速度的数值为0.05-0.1MPa/d，所述第三降压速度的数值为0.01-0.03MPa/d。
本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：
本发明实施例中，在向煤储层注入压裂液之前，在中高阶煤煤层气排采的
目标区域，通过煤层气探井检测储层压力，并通过含气量测试数据计算目标区
域中煤层气的解吸压力，在压裂液注入完毕后，进入煤层气排采的启抽阶段，
以第一降压速度进行排水降压，当井底流压到达储层压力时，进入煤层气排采
的排水降压阶段，以第二降压速度进行排水降压；其中，第一降压速度大于第
二降压速度，当井底流压到达解吸压力时，进入煤层气排采的产气阶段，以第
三降压速度进行排水降压，并进行煤层气排采。这样，在启抽阶段快速排水降
压，从而提高煤层气的生产效率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所
需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明
的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，
还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例提供的一种中高阶煤煤层气排采方法流程图；
图2是本发明实施例提供的一种中高阶煤煤层气排采方法示意图；
图3是本发明实施例提供的一种中高阶煤煤层气排采方法流程图；
图4是本发明实施例提供的一种中高阶煤煤层气生产曲线示意图；
图5是本发明实施例提供的一种中高阶煤煤层气排采方法流程图；
图6是本发明实施例提供的一种中高阶煤煤层气生产曲线示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明
实施方式作进一步地详细描述。
实施例一
本发明实施例提供了一种中高阶煤煤层气排采方法，如图1所示，该方法
的处理流程可以包括如下的步骤：
步骤101，在向煤储层注入压裂液之前，在中高阶煤煤层气排采的目标区域，
通过煤层气探井检测储层压力，并通过含气量测试数据计算目标区域中煤层气
的解吸压力。
步骤102，在压裂液注入完毕后，进入煤层气排采的启抽阶段，以第一降压
速度进行排水降压。
步骤103，当井底流压到达储层压力时，进入煤层气排采的排水降压阶段，
以第二降压速度进行排水降压；其中，第一降压速度大于第二降压速度。
步骤104，当井底流压到达解吸压力时，进入煤层气排采的产气阶段，以第
三降压速度进行排水降压，并进行煤层气排采。
本发明实施例中，在向煤储层注入压裂液之前，在中高阶煤煤层气排采的
目标区域，通过煤层气探井检测储层压力，并通过含气量测试数据计算目标区
域中煤层气的解吸压力，在压裂液注入完毕后，进入煤层气排采的启抽阶段，
以第一降压速度进行排水降压，当井底流压到达储层压力时，进入煤层气排采
的排水降压阶段，以第二降压速度进行排水降压；其中，第一降压速度大于第
二降压速度，当井底流压到达解吸压力时，进入煤层气排采的产气阶段，以第
三降压速度进行排水降压，并进行煤层气排采。这样，在启抽阶段快速排水降
压，从而提高煤层气的生产效率。
实施例二
本发明实施例提供了一种中高阶煤煤层气排采方法，本发明实施例的中高
阶煤煤层气排采方法示意图如图2所示。
下面将结合具体实施方式，对图1所示的处理流程进行详细的说明，内容
可以如下：
步骤101，在向煤储层注入压裂液之前，在中高阶煤煤层气排采的目标区域，
通过煤层气探井检测储层压力，并通过含气量测试数据计算目标区域中煤层气
的解吸压力。
在实施中，在对中高阶煤煤层气进行排采之前一般会先对目标区域进行探
测，以获取该目标区域的地质资料。其过程是在目标区域内打多个探井，通过
其中的一些探井将电子监测装置置于煤储层中，然后向探井中注入一定量(如
5-6方)的液体，电子监测装置可以根据液压、时间等数据测出储层压力、煤储
层的渗透率、地层压力梯度系数等数据。另外，可以通过探井采取煤储层的样
本，技术人员可以对该样本进行测试处理，获取含气量测试数据，并通过含气
量测试数据，计算出该煤储层的解吸压力。
可选地，向煤储层注入压裂液的处理过程可以如下：利用高压泵组，将液
体注入煤层气井中，使煤层气井的井底附近的煤储层产生裂缝，继续注入带有
支撑剂的携砂液，使裂缝向前延伸，注入完毕后裂缝闭合在支撑剂上，从而在
煤储层内形成填砂裂缝。
在实施中，利用地面的高压泵组，通过煤层气井的井筒向煤储层注入压裂
液。当快速注入压裂液时，可以在井底煤储层上形成很高的压力，当这种压力
超过井底附近煤储层的破裂压力时，煤储层会被压开并产生裂缝。这时，继续
不停地向煤储层注入压裂液，裂缝就会继续向煤储层内部扩张。为了保持压开
的裂缝处于张开状态，可以向煤储层中注入带有支撑剂的携砂液，携砂液进入
裂缝之后，一方面可以使裂缝继续向前延伸，另一方面可以支撑已经压开的裂
缝，从而在煤储层内形成填砂裂缝。
步骤102，在压裂液注入完毕后，进入煤层气排采的启抽阶段，以第一降压
速度进行排水降压。
其中，启抽阶段是指从煤层气井启抽到井底流压降至储层压力的阶段。
在实施中，在压裂液注入完毕后，煤层气排采工作进入启抽阶段。技术人
员可以通过电子监测装置等设备获取目标区域的相关数据(如煤储层的储层压
力、煤岩的应力敏感性等)，计算出适用于该目标区域的第一降压速度(如
0.2-0.3MPa/d)，并使用抽油机与管式泵的组合装置以第一降压速度进行排水降
压，直至井底流压降至储层压力，在此阶段，由于井底流压处于还原到储层压
力的过程的状态下，煤储层物性特征不容易受影响，因此可以将第一降压速度
设置为较快的速度。
可选地，在以第一降压速度进行排水降压之前可以先进行探测式抽水，相
应地，上述步骤102的处理流程可以如下：在压裂液注入完毕后，进入煤层气
排采的启抽阶段，使用抽油机与管式泵的组合装置以第一冲次进行启抽，并通
过电子监测装置等设备获取地层供液能力等数据，经过第一预设时长后，使用
抽油机与管式泵的组合装置以第一降压速度进行排水降压。
在实施中，在压裂液注入完毕后，煤层气排采工作进入启抽阶段。在以第
一降压速度进行排水降压之前，可以先利用抽油机与管式泵的组合装置以第一
冲次(如0.1-0.2冲次)进行启抽，在此过程中，可以通过置于井底的电子监测
装置获取井底流压、产水量、地层供液能力等数据。经过第一预设时长(如2-3
天)后，使用抽油机与管式泵的组合装置以第一降压速度进行排水降压。
可选地，可以根据目标区域的煤储层物性特征等数据计算出一些生产参数，
例如其第一冲次的数值为0.1-0.2，其第一预设时长为2-3天。
其中，煤储层物性特征是指煤储层所具有的物理性质的特征，它主要包括
煤储层孔隙性、渗透性、吸附—解吸性、储层压力等诸多性质的特征。
在实施中，技术人员可以通过对煤储层进行监测得出的数据，如煤储层物
性特征等数据，计算出第一冲次和第一预设时长的数值，如可以计算出目标区
域的第一冲次的数值为0.1-0.2，第一预设时长为2-3天。技术人员还可以对需要
开采的区域进行监测，从而获取该区域的地质资料，如果某些区域的煤储层物
性特征与目标区域相近，则这些区域可以采用与目标区域相近的生产参数，即
第一冲次的数值可以为0.1-0.2，第一预设时长可以为2-3天。
可选地，根据目标区域的具体情况，可能在启抽阶段前进行控制放喷处理，
相应的处理过程可以如下：在压裂液注入完毕后，进入煤层气排采的启抽阶段
之前，如果煤层气井的井口压力未扩散完，则进行控制放喷，排出一部分压裂
液和煤层水直至井口压力降为零。
在实施中，如果目标区域的压力比较高，在压裂液注入完毕后煤层气井的
井口压力未扩散完，在启抽阶段前需要进行控制放喷，排出一部分压裂液和煤
层水，放喷时一般会采取一些手段来控制放喷速度，比如安装油嘴或针型阀，
油嘴的大小可以根据煤层气产量、井口压力和煤储层的具体情况来确定。当煤
层气井的井口压力降为零时，放喷结束。
步骤103，当井底流压到达储层压力时，进入煤层气排采的排水降压阶段，
以第二降压速度进行排水降压；其中，第一降压速度大于第二降压速度。
在实施中，当以第一降压速度排水降压直至井底流压到达储层压力时，煤
层气排采工作进入排水降压阶段。技术人员可以通过电子监测装置等设备获取
目标区域的相关数据，如煤储层的储层压力、煤岩的应力敏感性等，计算出适
用于该目标区域的第二降压速度(如0.05-0.1MPa/d)，并使用抽油机与管式泵的
组合装置以第二降压速度进行排水降压，直至井底流压降至解吸压力。考虑到
井底流压处于小于储层压力的状态，煤储层物性特征容易受到影响，因此将第
二降压速度设置得较小，以保证煤储层物性不会发生变化。
步骤104，当井底流压到达解吸压力时，进入煤层气排采的产气阶段，以第
三降压速度进行排水降压，并进行煤层气排采。
在实施中，当以第二降压速度排水降压直至井底流压到达解吸压力时，煤
层气排采工作进入产气阶段，也可称为解吸产气阶段。技术人员可以通过电子
监测装置等设备获取目标区域的相关数据，如煤储层的储层压力、煤岩的应力
敏感性等，计算出适用于该目标区域的第三降压速度(如0.01-0.03MPa/d)，并
使用抽油机与管式泵的组合装置以第三降压速度进行排水降压，在此过程中，
井底流压已经达到煤层气的解吸压力，并越来越小于该解吸压力，因此煤层气
开始从煤基质中解吸，并通过煤储层的裂缝流出，此时可以对产出的煤层气进
行排采。
可选地，当井底流压到达解吸压力时，可以先进行稳定井底流压，相应地，
上述步骤104的处理流程为：当井底流压到达解吸压力时，进入煤层气排采的
产气阶段，煤层气解吸后，在稳定井底流压的状态下进行煤层气排采，达到第
二预设时长时，以第三降压速度进行排水降压，继续进行煤层气排采。
在实施中，当以第二降压速度排水降压直至井底流压到达解吸压力时，煤
层气排采工作进入产气阶段。由于此时井底流压已经达到煤层气的解吸压力，
煤储层从水相变为气-水两相，在这个变化的过程中，井底流压可能会发生大幅
度波动，从而可能会使煤储层物性特征发生改变，影响生产。因此为了防止上
述情况发生，可以在井底流压到达解吸压力后，通过不停的调整排水降压的速
度对井底流压进行稳定，将井底流压稳定在一个固定值范围内(如解吸压力)，
直至第二预设时长(如1-2个月)后，井底流压不会大幅度波动后，以第三降压
速度进行排水降压，继续进行煤层气排采。
可选地，可以根据目标区域的煤储层物性特征等数据计算出一些生产参数，
例如第二预设时长为1-2个月。
在实施中，技术人员可以通过对煤储层进行监测得出的数据，如煤储层物
性特征等数据，计算出第二预设时长的数值，如可以计算出目标区域的第二预
设时长为1-2个月。技术人员还可以对需要开采的区域进行监测，从而获取该区
域的地质资料，如果某些区域的煤储层物性特征与目标区域相近，则这些区域
可以采用与目标区域相近的生产参数，即其第二预设时长可以为1-2个月。
可选地，当以第三降压速度进行排水降压后可以进行稳定井底流压，相应
地，上述步骤104的处理流程为：当井底流压到达解吸压力时，进入煤层气排
采的产气阶段，以第三降压速度进行排水降压，并进行煤层气排采，当井底流
压降至预设阈值时，稳定井底流压进行煤层气排采。
在实施中，当以第二降压速度排水降压直至井底流压到达解吸压力时，煤
层气排采工作进入产气阶段。在该阶段，可以以第三降压速度进行排水降压，
当井底流压降至预设阈值(如0.2MPa)时，稳定井底流压。由于煤层气产出时
会对井筒产生压力，可能会使井底流压发生波动，因此可以通过不断调整排水
降压的速度对井底流压进行稳定。
可选地，可以根据目标区域的煤储层物性特征等数据计算出一些生产参数，
并通过实验最终确定上述生产参数，例如第一降压速度的数值为0.2-0.21MPa/d
(兆帕/天)，第二降压速度的数值为0.05-0.1MPa/d，第三降压速度的数值为
0.01-0.03MPa/d。
在实施中，技术人员可以通过对煤储层进行监测得出的数据，如煤储层物
性特征等数据，计算出第一降压速度、第二降压速度和第三降压速度的数值或
取值范围，然后通过在煤层气井中以上述数值或取值范围为基准进行实验，最
终确定第一降压速度、第二降压速度和第三降压速度的数值。例如通过计算可
以得出目标区域的第一降压速度的数值为0.2-0.21MPa/d，第二降压速度的数值
为0.05-0.1MPa/d，第三降压速度的数值为0.01-0.03MPa/d。技术人员还可以对
需要开采的区域进行监测，从而获取该区域的地质资料，如果某些区域的煤储
层物性特征与目标区域相近，则这些区域可以采用与目标区域相近的降压速度。
本发明实施例中，在向煤储层注入压裂液之前，在中高阶煤煤层气排采的
目标区域，通过煤层气探井检测储层压力，并通过含气量测试数据计算目标区
域中煤层气的解吸压力，在压裂液注入完毕后，进入煤层气排采的启抽阶段，
以第一降压速度进行排水降压，当井底流压到达储层压力时，进入煤层气排采
的排水降压阶段，以第二降压速度进行排水降压；其中，第一降压速度大于第
二降压速度，当井底流压到达解吸压力时，进入煤层气排采的产气阶段，以第
三降压速度进行排水降压，并进行煤层气排采。这样，在启抽阶段快速排水降
压，从而提高煤层气的生产效率。
实施例三
本发明实施例提供了一种中高阶煤煤层气排采方法，下面以沁南东区块古
城井组Q15-30-56为例，进行方案的详细说明，如图3所示，可以包括如下步骤
的处理：
步骤301，获取上述区块的储层压力(4.52MPa)和解吸压力(2.51MPa)
等参数。
在实施中，储层压力和解吸压力等参数的获取方式与步骤101的检测方式
相类似，可以参考上述实施例中的相关内容，在此不再累述。可以获取到上述
井组的储层压力为4.52MPa，解吸压力为2.51MPa。
步骤302，以压裂液注入完毕到井底流压达到储层压力为界，将煤层气排采
阶段划分为启抽阶段(7.11-4.52MPa)。
在实施中，启抽时使用抽油机与管式泵的组合装置以0.1冲次启抽，2天后
井底流压由7.11MPa降至6.82MPa。此时可以调整工作制度，使用抽油机与管
式泵的组合装置以0.2MPa/d的降压速度进行排水降压，11天后井底流压降至
4.52MPa(即储层压力)。
步骤303，以井底流压为储层压力到井底流压达到解吸压力为界，将煤层气
排采阶段划分为排水降压阶段(4.52-2.51MPa)。
在实施中，当井底流压降至4.52MPa(即储层压力)后，调整工作制度，以
0.1MPa/d的降压速度进行排水降压，20天后井底流压降至2.51MPa(即解吸压
力)，煤层气开始解吸。
步骤304，井底流压达到解吸压力后，将煤层气排采阶段划分为产气阶段
(<2.51MPa)。
在实施中，煤层气解吸后，煤储层由水相变为气-水两相，稳定井底流压1
个月后，调整工作制度，以0.02MPa/d的降压速度进行排水降压，同时进行采气。
4个月后井底流压降至0.20MPa(即预设阈值)，日产气从100方/天升至1500
方/天，继续进行采气。沁南东区块古城井组Q15-30-56的生产曲线如图4所示。
本发明实施例中，在向煤储层注入压裂液之前，在中高阶煤煤层气排采的
目标区域，通过煤层气探井检测储层压力，并通过含气量测试数据计算目标区
域中煤层气的解吸压力，在压裂液注入完毕后，进入煤层气排采的启抽阶段，
以第一降压速度进行排水降压，当井底流压到达储层压力时，进入煤层气排采
的排水降压阶段，以第二降压速度进行排水降压；其中，第一降压速度大于第
二降压速度，当井底流压到达解吸压力时，进入煤层气排采的产气阶段，以第
三降压速度进行排水降压，并进行煤层气排采。这样，在启抽阶段快速排水降
压，从而提高煤层气的生产效率。
实施例四
本发明实施例提供了一种中高阶煤煤层气排采方法，下面以夏店区块李村
井区HL1-29为例，进行方案的详细说明，如图5所示，可以包括如下步骤的处
理：
步骤501，获取上述区块的储层压力(4.65MPa)和解吸压力(1.77MPa)
等参数。
在实施中，储层压力和解吸压力等参数的获取方式与步骤101的检测方式
相类似，可以参考上述实施例中的相关内容，在此不再累述。可以获取到上述
井组的储层压力为4.65MPa，解吸压力为1.77MPa。
步骤502，以压裂液注入完毕到井底流压达到储层压力为界，将煤层气排采
阶段划分为启抽阶段(6.99-4.65MPa)。
在实施中，在实施中，启抽时使用抽油机与管式泵的组合装置以0.1冲次启
抽，3天后井底流压由6.99MPa降至6.83MPa。此时可以调整工作制度，使用抽
油机与管式泵的组合装置以0.21MPa/d的降压速度进行排水降压，10天后井底
流压降至4.65MPa(即储层压力)。
步骤503，以井底流压为储层压力到井底流压达到解吸压力为界，将煤层气
排采阶段划分为排水降压阶段(4.65-1.77MPa)。
在实施中，当井底流压降至4.65MPa(即储层压力)后，调整工作制度，以
0.08MPa/d的降压速度进行排水降压，36天后井底流压降至1.77MPa(即解吸压
力)，煤层气开始解吸。
步骤504，井底流压达到解吸压力后，将煤层气排采阶段划分为产气阶段
(<1.77MPa)。
在实施中，煤层气解吸后，煤储层由水相变为气-水两相，稳定井底流压1
个月后，调整工作制度，以0.02MPa/d的降压速度进行排水降压，同时进行采气。
3个月后井底流压降至0.20MPa(即预设阈值)，日产气从100方/天升至1000
方/天，继续进行采气。夏店区块李村井区HL1-29的生产曲线如图6所示。
本发明实施例中，在向煤储层注入压裂液之前，在中高阶煤煤层气排采的
目标区域，通过煤层气探井检测储层压力，并通过含气量测试数据计算目标区
域中煤层气的解吸压力，在压裂液注入完毕后，进入煤层气排采的启抽阶段，
以第一降压速度进行排水降压，当井底流压到达储层压力时，进入煤层气排采
的排水降压阶段，以第二降压速度进行排水降压；其中，第一降压速度大于第
二降压速度，当井底流压到达解吸压力时，进入煤层气排采的产气阶段，以第
三降压速度进行排水降压，并进行煤层气排采。这样，在启抽阶段快速排水降
压，从而提高煤层气的生产效率。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的
精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的
保护范围之内。