煤层气开发中煤粉问题的解决办法，这个专题告诉你

来源：《煤田地质与勘探》

煤层气开发过程中，当煤粉滞留在裂缝中的孔道内，会逐渐降低裂缝的导流能力，使煤层气井产能过早出现衰减现象。另一方面，煤粉在井内沉积聚集或进入排采系统，会导致埋泵和卡泵，影响煤层气的连续开采。可以说煤粉问题已成为制约我国煤层气开发的主要难题之一。

本专题汇集了煤粉产出机理、流动特征、煤粉浓度与地质因素的关联、基于超分子膜的煤粉控制方法等研究成果。

行业视野: 煤层气
类别; 31个
关键词; 22位
专家; 9篇
论文; 3921IP
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煤层气开发中煤粉问题的研究现状及研究思路

作者(Author)：魏迎春, 张劲, 曹代勇, 孟涛, 崔茂林, 王安民

摘要：随着煤层气的开发，煤粉问题已逐渐成为制约煤层气开发的重要问题。由于近年来煤粉问题才开始被关注和重视，煤粉研究缺乏系统科学的研究思路和方法，从煤粉的危害、煤粉形成机制、煤粉产出规律及煤粉管控措施方面，总结了煤层气开发中产出煤粉的研究现状，指出了煤粉研究的不足，提出了一套由理论依据、研究内容、研究方法等核心环节构成的煤层气开发中煤粉问题的研究思路与方法：以煤层气地质与开发学、煤田地质学、岩石力学和流体力学等多学科理论为指导，以《煤层气勘探开发规范》《煤层气井监测方法》《测试分析技术方法》等相关技术标准和规范为依据，以历年煤层气地质资料和煤层气排采数据为基础，按资料收集→现场监测与采样→测试与数据处理→物理模拟与数值模拟→专题制图与综合分析→技术设备研发→现场工程应用的工作流程和方法，以煤粉产出的影响因素、煤粉产出机理、煤粉产出规律和煤粉管制措施等为主要研究内容，选择典型煤层气示范区，开展全面系统的煤粉研究工作，为实现煤层气高效开发提供保障。本研究思路与方法为科学研究煤粉问题提供方法学依据。

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煤田地质与勘探

2020年第06期

352

342
基于超级分子膜的煤层气井控煤粉方法

作者(Author)：吴英, 李啸南, 刘子雄, 刘汝敏

摘要：针对煤层气井煤粉堵塞卡泵问题，提出利用超级分子膜(SMF)形成的三维空间网状结构阻止大颗粒煤粉运移来进行煤层气井控煤粉的方法。以沁水盆地3号煤为对象开展了SMF控煤粉效果室内实验，结果表明：超级分子膜能有效将煤粉吸附成体积较小煤粉团并沉降，达到控煤粉目的；存在对应不同煤粉含量的超级分子膜合理用量，煤粉质量分数为1%~10%时，SMF中的A剂体积分数为5%~15%，与煤粉混合液用量比为15∶1~4∶1，SMF中的B剂体积分数为6%~9%，与A剂用量比为1∶1~3∶1；当煤粉团堆积过多时，加入酸性破胶剂破环网状结构，使煤粉团恢复单个颗粒煤粉集中排出。该方法工艺操作简便，可周期进行，是一种理论上可延长煤层气井检泵周期10倍以上的控煤粉技术。

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煤田地质与勘探

2020年第06期

257

154
煤层气开发中不同粒度煤粉的聚集沉降实验

作者(Author)：魏迎春, 崔茂林, 张劲, 孟涛, 姚征

摘要：在煤层气开发过程中，煤粉聚集及沉降会堵塞煤层气运移通道及导致卡泵、埋泵等事故。为了查明不同粒度煤粉的聚集及沉降特征，选取粒度＞140目(<106 μm)、＞70~140目(106~＜212 μm)和＞50~70目(212~＜300 μm)3种粒度范围的煤粉，开展了在去离子水中煤粉的聚集及沉降实验，从煤粉聚集及沉降特征观察、悬浮液中煤粉含量及煤粉粒度分布探究不同粒度煤粉在去离子水悬浮液中的聚集及沉降特征。结果表明，随着静置时间的增加，各粒度煤粉悬浮液的颜色均不同程度地变浅，逐渐出现分层，其中，粒度＞140目的煤粉悬浮液最先出现分层。煤粉粒度越小，煤粉悬浮液顶部漂浮的煤粉量越多；煤粉粒度越大，其下沉到煤粉悬浮液底部的煤粉量越多。不同粒度煤粉悬浮溶液中煤粉含量均随着静置时间的增加呈现不同程度的降低，在停止搅拌后3 min内，煤粉含量下降最快，粒度为＞70~140目的煤粉悬浮液中煤粉含量最大。根据不同粒度煤粉悬浮液中煤粉粒度分布曲线，将煤粉聚集及沉降过程分为3个阶段：单峰变双峰阶段(煤粉快速上浮及沉降)、双峰变单峰阶段(煤粉快速聚集及沉降)和单峰阶段(煤粉缓慢沉降)。粒度＞140目的煤粉在悬浮液中最先达到缓慢沉降阶段，粒度＞70~140目的煤粉在悬浮液中最后到达缓慢沉降阶段。从煤粉的受力、扩展的DLVO理论及煤粉的有机分子结构方面探讨了煤粉聚集沉降的机理：煤样含有大量的脂肪烃和芳香烃等疏水性基团，疏水性强，润湿性低；随着煤粉粒度的减小，其比表面积显著增大，煤粉表面吸附大量空气，形成气膜；同时，煤粉颗粒间相互吸附聚集，内部形成很多微孔隙，导致粒度小的煤粉易聚集漂浮在悬浮液面上。实验得到的不同粒度煤粉的上浮、下沉及悬浮情况，为后期煤层气开发中煤粉管控措施提供依据。

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煤田地质与勘探

2020年第05期

347

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煤层气开发中煤粉产出机理及管控措施

作者(Author)：魏迎春, 李超, 曹代勇, 张傲翔, 姚征, 熊先钺

摘要：煤粉问题是制约煤层气连续稳定排采的关键因素之一。以韩城煤层气区块为研究区,采用煤层气井现场监测、实验测试分析、物理模拟实验、现场工程应用相结合的方法,从煤粉产出的影响因素及成因、煤粉产出规律及管控措施方面,开展了煤粉产出机理及管控措施的系统研究。研究结果表明:影响煤粉产出的因素分为煤储层物性静态地质因素与煤层气开发动态工程因素两类。指出了不同煤体结构煤产出煤粉的倾向性及特征不同。碎粒煤和糜棱煤产出的煤粉体积分数高,产出煤粉量大。产出煤粉的成分以无机矿物和镜质组为主。在煤层气不同排采阶段,产出煤粉的体积分数和粒度特征具有明显的阶段性变化。在煤粉产出机理研究的基础上,结合煤层气井生产实践,从地质预防、储层改造、设备优选、生产预警、排采控制和工艺治理方面,提出了一套煤粉管控措施体系。应用于韩城区块煤层气井的煤粉管控,取得了良好效果。

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煤田地质与勘探

2018年第02期

985

276
煤粉分散稳定性的影响因素分析

作者(Author)：李超, 魏迎春, 崔宝磊

摘要：针对煤层气排采过程中煤粉产出易造成卡泵、埋泵等问题,以韩城区块太原组11号煤为研究对象,采用阴离子分散剂十二烷基硫酸钠SDS,以煤粉粒径、分散剂用量、煤粉浓度等作为影响因素,探究了分散剂对煤粉分散稳定性的影响规律,分析了分散剂与煤粉之间的相互作用机理。结果表明:不同粒径煤粉悬浮液煤粉分散效果不同,随着煤粉粒径增大,SDS悬浮液煤粉浓度出现不同程度下降;适宜的SDS分散剂用量,低的煤粉浓度,有利于煤粉在悬浮液中稳定分散,SDS分散剂质量浓度1.5~2.5 g/L,煤粉质量浓度小于30 g/L时较为适合煤粉稳定分散;分散剂的加入改变了悬浮液黏度,黏度的升高增加了携粉能力,同时不会影响洗井工艺中洗井液的返排。

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煤田地质与勘探

2018年第01期

319

201
煤层气井有杆排采泵筒煤粉流动特征

作者(Author)：刘春花, 刘新福, 綦耀光

摘要：煤层气井煤粉颗粒在有杆排采泵筒内固液两相流中的流动特征是埋泵、卡泵和凡尔漏现象的重要因素。基于泵筒中液体携煤粉的运动学和动力学分析,建立了泵筒中液体流动和煤粉运移的计算模型,并依据仿真分析得到不同排液量和煤粉粒径时,煤粉在泵筒内的运移特征。结果表明,泵筒中的煤粉运移与液体流动特征相近,煤粉运移速度正负的分界点随排液量的增大而逐渐扩大,煤粉排出量也随之不断提升。泵筒中液体携煤粉在泵筒入口附近发生湍流,并在固定阀阀孔两侧由于涡流而发生煤粉沉淀,而在泵筒内部固液两相流动则变为层流运动。两相流进泵速度较低或煤粉粒径较大时,泵入口附近开始出现煤粉沉淀,煤粉运移速度损失较小。该研究首次系统分析煤层气井泵筒内煤粉流动特征,为防煤粉有杆泵的设计及其排采作业方法提供了重要依据。

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煤田地质与勘探

2016年第06期

334

238
煤层气井产出煤粉浓度与地质因素的灰色关联分析

作者(Author)：张傲翔, 曹代勇, 魏迎春, 宋阳, 张晓玉

摘要：根据对临汾区块煤层气井产出煤粉情况以及该区块地质条件的研究,确定了临汾区块煤粉产出的主要地质影响因素,指出煤粉产出主要受煤体结构、煤层厚度、煤层结构和煤层埋深影响。利用灰色关联分析方法确定了不同地质因素与产出煤粉浓度的相关性,结果表明:煤体结构、纯煤厚度、煤层埋深和煤层结构相关系数分别为0.909 5、0.685 7、0.627 1和0.627 3,分析认为煤体结构对煤粉产出影响远大于其他影响因素,是影响煤粉产出的最关键因素。

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煤田地质与勘探

2016年第05期

268

239
临汾区块煤层气井排采中产出煤粉特征

作者(Author)：魏迎春, 张傲翔, 曹代勇, 张晓玉, 李小明

摘要：基于煤层气井产出煤粉浓度的现场连续监测,采用煤粉浓度监测仪、激光粒度测试仪、反射偏光显微镜、X射线衍射、电子扫描电镜带X射线能谱仪,研究了临汾区块煤层气井排采过程中产出煤粉的浓度、粒度、成分和表面特征,分析了煤粉特征的影响因素,探讨了煤粉产出机理。结果表明,临汾区块平均煤粉浓度随排采阶段的变化趋势是排水降压阶段

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煤田地质与勘探

2016年第03期

797

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