기금 프로젝트: 국가 973 프로젝트 (2009CB2 19607) 및 국가 중대 기술별' 대형 가스전 및 석탄층가스 개발' 33,43 (20 10/1

저자 소개: 왕일병, 남자, 6 월 출생, 1966, 2008 년 중국 지질대학 (베이징) 에서 박사 학위를 받았습니다. 수석 엔지니어, 다년간 석탄층가스 탐사 개발 종합 연구에 종사하다. 이메일: wybmcq69 @ petrochina.com.cn

(1. 중국 석유탐사개발연구원 랑방분원 랑방065007; 2. 중국 석유 발해 시추 회사 로깅 2 회사 천진 300457)

중국 석탄층가스 개발의 역사와 현황을 분석해 1980 년대 이후 중국 석탄층가스 개발은 사전 평가, 탐사 선택, 개발 실험, 규모 개발 4 단계를 거쳤다. 우리나라 석탄층가스 지질 조건을 분석한 결과, 발견된 석탄층 메탄밭 (농축구) 석탄층의 보편적 진화 정도가 높고 침투율이 낮다고 생각한다. 우리나라의 복잡한 지질 조건에 적합한 석탄층가스 배합 개발 기술을 총결하여 시추 완성 기술, 저장층 보호 기술, 수력파쇄기술, 배채제어 기술 등을 포함한다. 다양한 기술의 응용 효과를 분석했습니다. 우리나라의 얕은 중 고탄급 석탄층가스 개발 기술이 기본적으로 성숙했다고 생각한다. 이를 바탕으로 우리나라 석탄층가스 개발 효과를 개선하는 기술 발전 방향을 예측했다.

키워드: CBM 개발 기술 파쇄 및 배수

중국 CBM 산업 발전 현황 및 기술적 대응 방안

왕일빙 1 양교생 1 왕김우 2 주원강 2 보경영 1

(1. 중국 석유탐사개발연구원 랑방분원, 랑방065007; 2. 중국 석유 발해 시추 회사 제 2 로깅 회사, 천진 300457

다이제스트: 중국 석탄층가스 개발의 역사와 현황을 분석해 1980 년대 이후 석탄층가스 개발의 4 단계, 즉' 사전 평가, 탐사 및 지역 최적화, 개발 실험, 규모 개발' 을 요약했다. 지질 조건에 대한 분석을 통해 발견된 석탄층 메탄밭이 보편적으로 높은 진화 정도와 낮은 침투율의 특징을 가지고 있음을 밝혀냈다. 이와 함께 우리나라의 복잡한 지질 조건에 적합한 석탄층가스 개발 배합 기술을 총결하여 시추 완성 기술, 석탄층 보호 기술, 수력파쇄기술, 탈수 제어 기술 등 각 기술의 응용 효과를 평가했다. 전반적으로, 1000 m 보다 얕은 중고 석탄급 석탄층가스 개발 기술이 기본적으로 성숙했다고 볼 수 있다. 마지막으로 기술의 발전 방향을 예측했다.

키워드: CBM; 기술을 개발하다 수력 파쇄 탈수

중국은 석탄층가스 자원이 풍부하다. 2000m 얕은 석탄층가스 자원량은 36 조 8000 억 m3 (국토자원부, 2006) 으로 예상되며, 채취 가능한 자원량은 약 1 1 조조 m3 로 러시아와 캐나다 다음으로 미국을 제치고 세계 3 위에 올랐다. 국내의 풍부한 석탄층가스 자원을 대규모로 개발하면 우리나라의 수입가스에 대한 의존도를 어느 정도 줄일 수 있을 뿐만 아니라, 우리나라의 에너지 전략 승계와 지속 가능한 발전을 실현하고, 탄광가스 함량과 가스 배출을 줄이고, 탄광가스 재해를 줄이고, 대기환경을 보호하는 데 중요한 의의가 있다.

1 석탄층가스 규모 개발이 이미 시작되어 산업이 초보적으로 형성되었다.

1980 년대 후반 이후 국내 석유, 석탄, 지광 시스템의 기업과 과학 연구 단위, 그리고 외국의 일부 회사들은 국내 30 여 개 석탄 함유 지역에서 탐사, 개발 및 기술 실험을 실시하여 안후이성 친수 분지, 한성, 다닝-길현, 류린-흥현, 화이탄전, 랴오닝 () 성 신탄전 () 에서 높은 생산량을 얻었다. 20 10 말 현재 우리나라는 석탄층가스 지질 매장량 33 1 100 만 m3 을 조사했다. 각기 다른 석탄급 석탄층가스 특징에 따라 실험실 분석과 지질평가 기술, 직정/총식 우물 시추 완료, 다중 분기 수평 우물 시추 기술, 공기/거품 시추 및 수평 우물 가스 주입 저균형 저수지 보호 기술, 주입/압력 강하 시정 기술을 습득했다. 파쇄증산, 배수 등 시리즈 기술은 송수분지 남부, 오르도스 분지 동연, 닝무분지 남부, 신탄전, 철법탄전, 화이베이 등에서 경제적 가치를 지닌 안정적인 기류를 확보해 규모화 개발을 위한 믿을 만한 자원과 기술 조건을 마련했다.

최근 몇 년 동안 국내 천연가스 시장의 급속한 발전과 천연가스 기초망의 점진적인 개선으로 석탄층가스의 발전은 전례 없는 기회를 맞았다. 특히 2007 년 정부는 석탄층가스 개발 보조금 정책을 내놓아 관련 기업의 석탄층가스 산업 투자 적극성을 크게 동원해 석탄층가스 산업의 빠른 발전을 촉진시켰다. 최근 몇 년 동안 우리나라 석탄층가스 개발 우물 수가 부족 100 개에서 5240 여 개 (그 중 수평정 약 100 개) 로 늘었고, 이미 건설된 석탄층가스 생산량은 약 30 억 m3/ 년, 연간 생산량은/KLOC-0 을 넘어섰다.

중국 석탄층가스 개발은 주로 4 단계를 거쳤다 (그림 2).

그림 1 중국 역년 석탄층가스 개발정 및 생산량도.

중국 CBM 개발 단계 부문.

1980 년대 사전 평가 단계: 전국 30 여 개 석탄층 가스 과녁 지역에서 사전 지질평가 연구를 실시했다.

1992~2000 탐사 선택 단계: 강서풍성, 호남 냉수강, 류림, 진성, 하북당산, 하남봉봉, 초작, 산시 한성 시추 석탄층 메탄 우물, 류림, 진성, 푸신에서 작은 우물 그룹 실험을 합니다.

2000-2005 년 개발 실험 단계: 산시 (), 산시 () 한성 (), 랴오닝 () 신신 () 에서 개발 선도 실험을 진행하다.

2006 년부터 현재까지 규모 개발 단계: 청수 석탄층 메탄밭 석탄층 메탄 지상 개발, 오동 석탄층 메탄전 한성 블록, 류림 블록, 랴오닝 푸신, 철법 등 땅석탄층 메탄이 초보적으로 형성되어 상업화 개발 단계에 들어갔다. 특히 2007 년 국가는 채굴보조금 정책을 내놓았고, 생산당 1 입방미터당 석탄층가스, 국가보조금은 0.2 원으로 생산기업의 적극성을 크게 움직였고, 투자를 늘렸고, 석탄층가스 산업은 빠른 발전 단계로 접어들었다. 20 10 년 동안 전국 석탄층가스 생산량은 15 억 입방미터에 달했다.

2 CBM 개발 기술 현황

다년간의 탐사 개발 실천에서 우리나라 석탄층가스 지질 특징에 근거하여 점차 우리나라 국정에 적합한 시추 완성, 지상 건설, 집수 처리 등의 보조 기술을 모색하였다. , 중국 석유, 중련 석탄층가스, 진탄그룹 등 국유대형 탄광그룹을 대표하는 석탄층가스 개발 실체와 실력 있는 국제 대형 에너지 회사, 시추 완료, 지상 시공, 압축 운송 등 석탄층가스 기술 서비스 팀, 총 능력 1000m 을 형성했다.

진화 정도에 따라 석탄층의 탄암 성질이 다르며, 주로 탄암의 압축 정도, 기계적 강도, 흡착 능력에 따라 기량, 침투율, 우물 벽 안정성의 차이가 크다 (왕일병 등, 2006). 따라서, 서로 다른 석탄 등급의 석탄층 메탄 자원은 상응하는 기술적 수단이 개발되어야 한다. 수년간의 탐사 개발을 거쳐 중국은 이미 일련의 석탄층가스 개발, 시추, 완성, 균열 및 배수 기술을 초보적으로 형성하였다.

2. 1 드릴링 완료 기술

2. 1. 1 중저탄급 고침투구 석탄층가스 채굴 공기 시추 알몸/동굴 완성 기술.

우리나라에서는 저탄계 석탄층 침투율이 일반적으로 10mD 보다 크고, 중탄계 고침투구 석탄층 침투율도 5mD 보다 클 수 있다. 이런 고투탄층의 석탄층가스 채굴의 경우, 일반적으로 균열을 필요로 하지 않는다. (저탄층 석탄층의 기계적 강도가 낮고, 균열은 대량의 석탄가루 막힘 해리를 형성하기 쉽다.), 알몸 체관으로 석탄층 세그먼트를 완성하거나 동굴 완성 방식을 채택할 수 있다. 또한 석탄층이 응력 변화 시 무너지기 쉬운 특징에 따라 동굴을 짓고, 석탄층 노출 면적을 확대하고, 시추공사 중 공기/거품 시추를 늘리면 기계 드릴 속도를 높일 수 있을 뿐만 아니라,

벌거벗은 동굴 완성은 미국의 산후안 분지와 펜허 분지 (조경파 등 1997, 1999), 특히 고침투 초압 석탄층 메탄 밭 개발과 같은 외국의 일부 석탄층 메탄 밭 개발에서 좋은 효과를 거두었다.

일반적으로 사용되는 두 가지 wellbore 구조가 있습니다.

(1) 은 현재 널리 사용되고 있는 우물 구조로, 구멍을 만든 후 부시를 내리지 않고 안정성이 좋은 석탄 저장고에 적합합니다.

(2) 조혈 후 체관은 안정성이 떨어지는 저장층에 적합하다.

이 기술은 이미 오르도스 분지 동연, 호남 냉수강, 신장 준수 남부의 석탄계에서 실험을 진행했으며, 효과가 좋지 않아 더 탐구하고 보완해야 한다.

2.1

중고탄계 침투구 석탄층 침투율은 일반적으로 0.5~5mD 로, 부시사공 사포 균열에 대한 단정 증산 효과가 가장 두드러진다. 핵심 기술은 대정조를 뚫고 파쇄한 후 장시간 지속적으로 채취해 대면적 강압을 달성한 후 석탄층에 흡착된 대량의 메탄가스가 가스를 흡수해 가스를 생산하는 데 있다. 이 기술은 중국에서 가장 널리 사용되고 성숙합니다. 대부분 깊이가1000m 미만인 석탄층가스 우물 (예: 산수분지 남부의 한성, 삼교, 류림 지역, 오르도스의 동쪽 가장자리, 랴오닝 푸신 석탄 함유 지역의 유가블록) 은 모두 좋은 효과를 거두었다. 대부분의 우물은 2000~ 10000m3/d 의 안정된 공기 흐름을 얻었고, 수백 개의 우물은 이미 5~ 10 년 동안 안정되었다.

2. 1.3 중 고탄차 저침투구 석탄층가스 다분기 수평정 채굴 기술

이 기술은 주로 기계적 강도가 높고 우물 벽이 안정된 중고 석탄급 석탄 함유 지역에 적용된다. 여러 가지 우물을 드릴하여 석탄층 노출 면적을 늘리고, 천연 쪼개기와 균열을 소통하며, 단일 우물 생산량과 채수를 높임으로써 효과가 매우 두드러진다. 동시에, 낮은 침투성의 경우 (

석탄층 메탄 다중 분기 수평 우물은 하나 또는 두 개의 주 수평 드릴 옆에 여러 개의 분기 드릴을 가스 누출 채널로 드릴하는 것을 의미합니다. 분기 드릴은 더 많은 석탄층 해체 균열 시스템을 통과하여 균열 통로를 최대한 소통하고 가스 누출 면적과 가스 흐름 침투율을 증가시켜 더 많은 메탄 가스를 주 통로로 유입하여 단일 우물 가스 생산량을 높일 수 있다. 다분기 수평정집시추, 완성, 증산조치 (왕일병 등, 2006) 는 석탄층가스 개발의 주요 수단 중 하나이다. 이 기술은 세 가지 주요 기술적 장점을 가지고 있습니다. 첫째, 단일 우물 생산량을 약 6~ 10 배로 늘릴 수 있으며, 시추 전 공사, 설치 공간, 설비 이전, 시추 작업량, 시추 유체 소비를 줄여 전선관 및 지상 파이프라인 및 가스전 관리 및 운영 비용을 절감할 수 있어 개발의 전반적인 효과를 높일 수 있습니다. 둘째, 가스 채취 속도를 높이고 원유 채취율을 높일 수 있다. 직정으로 채굴할 수 있는 매장량의 80% 는 15~20 년이 필요하고, 분기 수평정을 이용하여 70 ~ 80% 를 채굴하는 데는 5~8 년 (이무충 등, 2006 년) 밖에 걸리지 않아 석탄층가스 회수율을 크게 높일 수 있다. 셋째, 다중 분기 수평 우물 수평 시추에는 하부 슬리브와 파쇄가 필요하지 않으며, 석탄 솔기의 상단 및 하단 바닥에 대한 파쇄의 손상을 방지하여 후속 석탄 채광을 용이하게합니다. 석탄을 채굴하기 전에 가스를 채취하는 가장 좋은 배합 기술이다.

현재, 산수 분지, 오르도스 분지 동연, 닝우 분지는 이미 여러 가지 수평 우물 6543.8+000 여 입을 완성했으며, 진수 분지 남부의 단정 일일 생산량은 8000-55000 m3 에 달하고, 최대 일일 생산량은 10 만 m3 에 달하며, 직정 균열법의 4-입니다.

2.2 저수지 보호 기술

2.2. 1 CBM 공기 시추 기술

주로 공기 시추와 거품 시추 기술이 있는데, 주된 장점은 균형이 맞지 않는 시추를 실현할 수 있고, 석탄층 손상이 적고, 기계 드릴이 빠르며, 시추 주기가 짧고, 종합 시추 비용이 낮다는 것이다. 그러나 공기/거품 시추에도 한계가 있어 어떤 지층에도 적용되지 않는다. 공기/거품은 시추공 안정을 유지하는 첨가제를 휴대할 수 없기 때문에 공기로 불안정한 지층을 직접 뚫을 수 없다. 수층에 구멍을 뚫을 때, 부스러기와 작은 먼지가 세그먼트 플러그로 변한다. 액체가 고리 위에 나타나 수민 셰일을 적셔 우물이 무너지고 구멍이 뚫리기 때문이다. 또한 젖은 드릴 부스러기는 함께 붙어 드릴 파이프 외벽에 진흙 고리를 형성하여 공기를 통해 환공에서 가져올 수 없습니다. 고리를 채울 때 공기 흐름이 막히고 드릴 파이프가 끼었다. 또한 이러한 간헐적인 공기 덩어리가 시추공을 따라 위로 이동하면 지면 장비를 차단하고 시추공 벽에 불안정한 영향을 줍니다. 따라서 공기 시추의 핵심은 우물 벽의 안정성을 유지하는 것이다.

2.2.2 수평 우물 가스 주입 압축 언밸런스 보호 기술

다중 분기 수평 우물이 동굴 우물과 연결된 후, 수평 우물 드릴링 중에 유관을 동굴 직선 우물에 넣고, 칸막이를 동굴 직선 우물에 넣은 다음, 유관을 통해 가스를 동굴 직선 우물에 주입하고, 가스는 수평 우물 고리에서 배출되어 수평 우물 고리의 압력을 유지하고, 우물 벽의 안정을 보장한다 (그림 3).

그림 3 언밸런스 드릴링 프로파일 다이어그램

공기압축기는 샤프트에서 공기를 주입하고 압축 공기, 석탄 먼지, 맑은 물 시추 유체가 고속으로 올라가는 과정에서 완전히 혼합되어 가스, 액체, 고체 3 상 고리형 흐름을 형성한다. 원칙적으로 반환된 혼합유체는 회전 머리의 측면 유구를 통해 액기 분리기로 들어가 분리되고, 혼합유체는 유출구에서 진동 스크린으로 흐르고, 가스가 섞인 석탄가루는 기류관에서 연소관으로 배출된다. 연소관의 출구에서, 큰 배기량의 송풍기가 배출되는 가스를 가능한 한 빨리 날려 버린다.

3 상 분리기가 분리되어 반환된 혼합유체가 뚜렷하지 않고 액체가 안개 물방울인 경우 분리기의 유류관을 닫고 분리기 바닥의 침사구에서 석탄가루와 폐수를 수집하고 가스를 섞은 석탄가루가 가스관에서 연소관으로 배출된다. 분리기 처리 능력이 제한적이거나 연소 런이 막히는 경우 스로틀 파이프 긴급 배출 혼합물을 임시로 사용할 수 있습니다. 시공 과정에서 지상 파이프라인이 원활하고 각종 밸브가 유연하고 믿을 수 있어야 한다.

2.3 CBM 우물물 힘 파쇄 기술

2.3. 1 석탄 저장고 특성에 대한 파쇄 유체

균열액은 석탄층의 수력분열 개조의 관건으로, 목적층에서 균열을 열고 균열을 따라 지지제를 수송하는 데 주로 작용한다. 따라서 유체의 점도 특성에 중점을 둡니다. 이는 파쇄가 시작될 때 고점도를 가질뿐만 아니라 파쇄액이 역류할 때 빠르게 떨어지는 성능을 가지고 있습니다. 그러나, 성공적인 수력분열 기술은 유체에 다른 성질이 있어야 한다. 균열에 적절한 점도가 있을 뿐만 아니라 펌핑 시 마찰이 낮아야 하며, 유체 필터 손실, 빠른 깨진 접착제, 시공 후 빠른 역류를 잘 조절할 수 있어 경제적으로 가능해야 한다.

균열액 선택의 기본 근거는 석탄층가스 저장층에 대한 적응성이 강하고 균열액이 저장층에 미치는 피해를 줄이는 것이다. 파쇄 기술의 요구 사항을 충족하고 균열을 지탱하는 가능한 높은 전도성을 실현하다. 현재 석탄층가스 저장층의 특징에 따르면, 균열액의 연구는 다음과 같은 몇 가지 측면을 고려해야 한다.

저수지 온도는 25 ~ 50 C 이고 우물 깊이는 300 ~1000m 로 저온 얕은 우물 범주에 속한다. 따라서, 저온 파쇄액계의 요구 사항을 충족하기 위해 저온에서 파열액이 쉽게 깨지고 쉽게 배출되도록 요구하고, 파쇄액의 마찰을 고려해야 한다. 석탄층가스는 저공, 저침투, 초저 침투층으로, 균열액이 좋은 배액능력을 갖추고 완전히 깨져야 한다. 저장층 점토 광물 함량이 적고 수민성이 약하다. 수화팽창은 균열액의 주요 문제는 아니지만, 주요 문제는 저장층의 저침투율과 낮은 구멍 틈새, 균열액의 깨진 접착제와 반행, 균열액의 잠재적 2 차 손상을 줄이는 것이다. 균열액의 필터 손실량이 낮아 균열액의 효율을 높여야 한다.

석탄층 파쇄의 큰 변위, 높은 모래비의 시공 요구 사항을 충족하기 위해서는 균열액이 일정 온도에서 내온 전단 성능을 갖추고 있어야 합니다. 동시에 파쇄액의 효율을 높이고 여과량을 조절하다. 저마찰 압력 손실을 감안하여, 가능한 최저 시공 펌프 압력과 큰 시공 배출량을 보장하기 위해 균열액에 적절한 교차 시간이 필요하다. 적절한 고무제 유형 및 시공 방안을 채택하여 균열액 바느질에 영향을 주지 않고, 압력 후 빠른 파열과 반행의 필요성을 충족시켜 저장층과 지지 균열에 대한 균열액의 손상을 줄인다. 균열액 표면의 장력이 낮고, 파유 성능이 좋으며, 파쇄액 역류에 유리하다. 균열액은 조작성이 강하고, 사용이 간단하고, 경제적이고, 시공이 안전하고, 환경 요구 사항을 충족해야 한다.

2.3.2 석탄 솔기 파쇄 계획의 최적화

한 블록의 균열 방안에 대해 최적화 연구의 전반적인 생각은 대상 블록의 균열 지질 특징을 분석하는 기초 위에서 해당 블록의 주요 지질 특징에 따라 각 공정 매개변수의 최적화 연구를 전개하는 것이다. 먼저 대상 블록의 물리적 특성에 따라 최적의 절리 길이와 전도율을 결정한 다음 변위, 크기, 사율, 예액 백분율 등을 포함한 시공 매개변수를 결정합니다. 또한 연구는 조인트 길이와 전도율을 최적화하고 지지 단면이 가능한 한 최적이 되도록 하기 위한 일련의 기술 조치를 제시했습니다.

균열 시공 매개변수 최적화는 균열 길이와 전환 능력을 최적화하는 것을 목표로 3D 균열 분석 설계 소프트웨어를 통해 균열 시공 매개변수를 최적화하는 것을 말합니다.

전면 액체 볼륨은 지지제가 끝에 도달하기 전에 얻을 수 있는 균열 관통 깊이를 결정합니다. 합리적인 예액량은 설계를 최적화하는 기초이며 시공의 성공을 보장하는 전제 조건이다. 선행액 사용량의 설계 목표는 두 가지가 있다. 하나는 충분한 균열 길이를 만드는 것이고, 다른 하나는 충분한 균열을 만들어 지지제가 들어갈 수 있도록 하고, 지층의 전환 능력에 대한 요구를 충족시킬 수 있도록 하는 것이다.

변위 최적화는 파쇄 설계에 매우 중요합니다. 연구에 따르면 가변 변위 구조는 예상 균열 길이와 높이를 잘 제어할 수 있습니다. 또 다른 중요한 기능은 여러 균열의 발생을 억제하고 가까운 우물 마찰을 줄이는 것이다. 최신 문헌에 따르면 변위가 특정 값을 초과할 때 고급 실시간 균열 모니터링 도구의 응답을 통해 여러 균열의 수가 변위에 비례한다는 것을 알 수 있습니다. 특히 석탄층에 여러 개의 균열이 생기기 쉬운 저장층에는 이런 기술을 시도해야 한다.

모래 첨가 규모의 최적화에는 평균 모래 비율 최적화 및 모래 첨가 프로그램 최적화가 포함됩니다. 평균 사액비의 최적화는 시공안전의 두 가지 측면, 즉 필터 손실계수와 근정마찰을 고려하고 국내외 시공 경험을 참고한다. 석탄층의 가능한 침투 계수 범위 내에서 평균 사율 20 ~ 25% 의 시공 위험은 낮다. 모래 첨가 방안의 최적화는 반드시 파쇄 설계와 연구의 모든 고려사항과 기술적 세부 사항을 충분히 반영해야 한다. 1 단계 사액량 설계는 매우 중요하다. 시작 모래 비율이 너무 높으면 (또는 모래 혼합기의 모래 비율이 측정보다 오차가 있는 경우), 모래를 추가하기 시작할 때 이음새 폭이 부족하거나, 시작 모래 양이 모래를 제거하지 않고 너무 일찍 걸러져 이전 또는 중간 및 후기 모래 차단이 발생할 수 있습니다. 반면, 초기 사액 비율이 너무 낮고 펌프를 정지한 후 첫 번째 지지제가 탈염되지 않은 경우 펌프를 정지한 후 균열이 계속 확장될 수 있어 균열 지지 단면이 더욱 불합리해질 수 있습니다. 동시에 걸러내는 상처도 커진다. 따라서 샌드 비율 설계를 시작하는 것이 중요합니다. 시공 안전의 관점에서 볼 때, 일반적인 방법은 첫 번째 지지제가 균열에 들어가 한동안 관찰하는 것이다. 만약 비정상적인 압력이 없다면, 이 단계의 사액비율을 늘리는 것을 고려해 보십시오.

2.4 CBM 우물 추출 기술

석탄층가스는 주로 흡착 상태에 있으며, 석탄층 메탄의 산출 메커니즘은 주로 탈착, 확산, 삼투류 3 단계 (조경파 등, 200 1) 를 포함한다. Cbm 우물에서 가스 채굴을 위해 해결해야 할 주요 문제는 다음과 같습니다.

(1) 석탄층 압력을 임계 탈착 압력 이하로 낮춘다.

(2) 석탄층 수력파쇄와 천연해석시스템 압력이 너무 빠르거나 너무 낮아 침투율이 급격히 떨어지는 것을 방지한다.

(3) 강압은 일정한 시간이 있다.

따라서, CBM 가스 채굴 프로젝트는 다른 석탄 및 암석 특성과 실내 연구 작업을 결합하여 배수 설비를 합리적으로 결정하고, 동적 매개 변수를 제어하고, 석탄층의 가스 생산 능력을 충분히 발휘하며, 배수 과정에서 미분탄의 생성을 제어함으로써 석탄 저장층의 응력 민감도가 침투율에 미치는 악영향을 줄여야 한다.

미분탄 이동은 석탄층 메탄 우물 채광에서 흔히 볼 수 있는 현상이다. 미분탄 이동이 배수에 미치는 영향을 줄이기 위해 배수 초기에는 액면이 느리고 안정적으로 떨어지는 것을 유지해야 하며, 생산 단계에서는 액면이 급상승하는 것과 우물 바닥 압력이 격동되는 것을 피해야 한다. 미분탄 폭발을 통제하고, 균일하게 생산하고, 유동 상태를 유지하고, 석탄층 침투 통로와 배수관을 막는 것을 방지해야 한다.

석탄층은 소성 변형 능력이 강하고 응력 민감성이 강하여 강한 펌핑 강행 조건 하에서 침투율이 떨어질 수 있다. 석탄층 메탄 우물의 효율적인 배출 (이 등, 1999) 을 촉진하기 위해서는 석탄층의 유체 압력을 지속적으로 안정적으로 낮춰 석탄층 침투성이 빠른 하강으로 인해 해체와 균열 폐쇄가 급격히 감소하는 것을 방지해야 한다. 석탄층마다 민감성이 다르므로 실험과 시뮬레이션을 통해 최적의 액체 하강 속도를 결정해야 한다. 예를 들어, 수치 시뮬레이션은 김시 7 우물의 일일 액체 하강 속도가 탈착 압력보다 30m 이하이고 탈착 압력보다10M 이하인 것으로 결정합니다. 바닥 유압은 1MPa 보다 낮아서는 안 됩니다. 일반적으로 일일 드립 속도는 10m 이하로 제어됩니다. 석탄층에 가까울수록 액체가 떨어지는 속도가 느려집니다. 액면이 석탄층 위 20~30m 로 떨어지면 액면이 안정되어 가스 안정 단계에 들어간 후 실제 상황에 따라 액면 깊이를 적당히 낮춘다.

3 CBM 개발 기술 개발 동향

미국, 캐나다, 호주 등 석탄층가스 산업이 급속히 발전한 국가에 비해 우리나라 석탄층가스 지질 조건은 복잡하여 주로 초기와 여러 차례 석탄기에 처해 있다. 대부분의 탄전은 다기 구조운동을 거쳤고, 석탄층가스 생성, 이동, 보존 및 소장의 법칙은 매우 복잡하다. 수년간의 탐사 및 개발 실험에 따르면 석탄층 메탄 농축 지역과 고 투자율 지역의 분포가 고르지 않고, 대부분의 석탄층 메탄 농축 지역의 침투율이 낮기 때문에 대부분의 탐사 우물 시험 생산 효과가 떨어지고 탐사 성공률이 낮다. 국내 석탄층가스의 특징에 따라 우리나라 석탄층가스 채굴 효율을 높이는 석탄층가스 개발 기술 연구에는 다음과 같은 몇 가지 방향이 포함되어야 한다.

3. 1 고풍도 석탄층 메탄 농축 지역의 지질 평가 기술

전반적으로 고풍도 석탄층 메탄 농축 지역 예측은 지질학, 퇴적학, 구조역학, 지구물리학, 지하수역학, 지구화학 등의 학과 공동연구를 바탕으로 지진 처리와 해석법을 결합해 석탄층 발육, 덮개 안정, 성탄기, 성탄기, 생기기, 구조운동기, 구조운동기, 석탄층가스 농축에 적합한 석탄층가스 농축 지역을 찾는다. 각 지역의 탐사 정도와 지질인식이 높아지면서 일부 개발 블록이나 곧 개발될 블록은 2D 및 3D 지진 저장층 반연과 속성 추출 방법을 통해 석탄층 메탄 농축 지역의 구멍과 균열 발육을 예측하는 고침투 지역을 통해 개발정망과 우물 배치를 최적화함으로써 석탄층 메탄의 효율적인 개발을 효과적으로 지도할 수 있다.

3.2 CBM 채광 효율 향상을위한 기술적 기초 연구

고풍도 석탄층 메탄 농축 지역을 주요 연구 대상으로 석탄층 메탄 농축 지역의 형성 메커니즘과 분포 규칙, 석탄층 메탄 저수지 변화, 유체 상전이, 채굴 과정에서의 침류와 이론 대응, 화학역학, 침류역학, 거시연구와 미시연구를 결합한 연합과 교차학과 연구를 통해 체계적인 야외작업, 실험분석, 이론연구를 전개하다. 석탄층 메탄 바닥 압력 응답을 주요 연구 대상으로 다중 우물 테스트 기술 및 수치 시뮬레이션 기술을 활용하여 정적 및 동적 측면에서 석탄층 메탄 개발의 우물 간 간섭 메커니즘 및 개발 방식 최적화를 연구합니다. 우리나라 지질 조건에 적합하고 석탄층가스 채굴 효율을 높이는 저장층 개조 기초 이론을 연구하여 석탄층가스 개발 기술의 진보를 효과적으로 지도할 것이다.

3.3 CBM 저비용 및 고효율 드릴링 기술 연구

현재 300 ~1000m 깊이의 석탄층가스 자원에 대해 공기 시추 기술 공관을 실시하여 차량용 경공기드릴을 개발하였다. 암심 실험, 이론 분석, 생산 동적 분석을 결합하여 과거의 석탄층가스 시추의 설계 방법과 시공 공예를 총결하여 국내외 여러 가지 수평 우물, U 형 우물, 작은 우물 눈 단반지름 수력분사 시추, 연속관 시추 등 선진 시추 기술을 추적하여 증산 효과를 분석하고 적용 기술을 선호한다. 또한 깊이가 1000m 를 초과하는 석탄층가스 자원 개발 기술도 고려해야 한다.

3.4 석탄층의 고효율 변환 기술 연구

석탄층 및 상단 백플레인 역학 실험 데이터와 균열액의 호환성성에 따라 석탄층 손상의 주요 기계를 분석해 서로 다른 지질 조건 하에서 석탄층 균열에 적합한 신형 파쇄 액체계를 개발했다. 전형적인 석탄 분지 석탄층의 지질 특징을 결합하여 석탄층가스 균열에 적합한 기술을 탐구하다.

참고

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