煤层气井间干扰主控因素数值模拟

以潘庄西区3#煤层为研究对象,结合煤层气井排采资料及实验室测试资料,利用COMET3专用软件,建立了多井地质模型,设计了井间干扰模拟方案,探讨了多井开采过程中井间干扰的主要控制因素。结果表明:井间干扰大大加速了储层压力的降低,使得煤层甲烷大量解吸,有效解吸区面积增大,产气速度加快,煤层气总产气量也随之增大。井间距、渗透率、孔隙度是井间干扰的主控因素。井距越小,井间干扰越早发生,干扰越强烈;渗透率越大,储层渗流条件越好,排水降压速率越快,井间干扰越强;孔隙度在井组排采前期对井间干扰有较强影响,排采后期干扰程度降低。吸附常数对井间干扰影响不大。     

煤层气干扰试井测试技术研究

为了研究煤层气井井间干扰现象及干扰规律,获得优势渗流通道,在不影响煤层气井产气量的前提下,选取4个井组进行煤层气"一源一汇"干扰试井测试,通过对激动井注水、观察井开井生产的模式,在井间形成压力降,应用压降叠加理论,定量研究分析了煤层气排采降压过程中出现的井间干扰现象。结果表明:在选取的4个干扰试井井组中,西南方位部署的2口生产井压力上升明显,显示为连通,井间连通优势方位与试井区域最大地应力方向基本吻合,从实际注水情况看,显示压裂裂缝方向与储层连通方向是一致的,说明西南方向为该煤层气储层的优势渗流通道,井间合理间距为300 m。证实煤层气井间干扰作用可为判断井间连通性及评价井网部署提供有效依据。     

煤层气排采曲线特征及其影响因素分析

本文对胡底工区124口煤层气井排采曲线进行了分析,研究结果表明:在各阶段产气量与套管压力均呈正相关关系。在迅速加大抽水力度后的第二阶段煤层气井产气量增加明显,但衰减较快,单峰型煤层气井产气量主要取决于稳定后第三阶段的产气量;"双峰型"煤层气井主要分布于产水量较大区域,产气量与产水量呈正相关关系,产气量的大小主要取决于产水量;"平稳上升性"煤层气井产气量随时间的增加而增加,但整体产气量较小,应在排采初期加大排水力度。     

煤层气井储层气水产出互补性及提产措施探讨

为提高煤层气井的产气量,需尽量扩大煤储层的有效压降半径。通过分析煤层气井排采过程中产水产气的互补性变化规律,以贵州多煤层开发井组和山西单一煤层开发区块为例,分析产水对产气的影响,提出煤层气井提产增效的对策。结果表明:煤层气井见套压前后气水产出比发生变化,具有明显的互补性变化规律;单一煤层及多煤层开发的煤层气井均发现压裂液返排率越高,总产气量和平均产气量越高;受地层能量和渗透率的影响,煤层气井压裂液返排率随埋深的变化出现转折,转折深度为该井区煤层气井合适的压裂深度;为尽量扩大煤层气井的有效压降半径,应尽量减小排采过程中的渗透率伤害,避免煤粉颗粒对孔裂隙通道的堵塞。     

煤层气直井压裂规模对排采典型指标的影响

以沁水盆地的煤层气井为例,通过分析煤层气井的典型排采指标,研究了压裂规模对排采典型指标的影响,探究不同压裂规模对排采典型指标影响的机理。结果表明:煤层气井压裂后产水产气主要依靠煤储层的能量和通道条件;研究区内煤层气井的压裂规模集中在80～200 m~3/m之间,占总井数的86%;煤层气井的累计产水指数、见套压前的累计产水量及返排率与压裂规模指数无关,煤层气井的累计产气量、平均产气量与压裂规模指数有关;随着压裂规模指数上升,累计产气量、平均产气量上升,当研究区压裂规模指数超过140 m~3/m时,累计产气量、平均产气量整体出现下降。     

不同层间距条件下煤层气井递进排采气、水产能研究

为了研究贵州织纳煤田珠藏向斜煤层气井多个含气系统递进排采合排阶段的层间干扰,确定各含气系统间不同层间距对递进排采气、水产能的影响,探讨了珠藏向斜煤层气井递进排采合适的层间距,数值模拟了层间距分别为50、100、150、200、250、300 m的6种方案下的2个含气系统递进排采气、水产能。     

基于渗流力学建立的煤层气井排水降压模型及排采规律分析

建立单井与群井储层压降漏斗计算模型,使用Matlab软件对柿庄南区块10口煤层气井4个排采时刻进行储层压降传播规律数值模拟分析,通过观察10口井排采动态图发现其形状可分为2类:一类是压降漏斗的横向扩展的速度是缓慢的,纵向扩展较快,这样的形状导致储层压降较大;另一类是压降漏斗横向传播快,纵向扩展的则较慢,煤储层压力在远离井筒地区下降不明显,近井地带则迅速增加。在群井共同排采的情况下,出现井间干扰现象可以增加煤层气总产量,使产气速度增加,同时井间干扰沿主应力方向表现出一定的方向性。     

黔西多煤层气井递进排采与分隔排采工艺探讨

为了研究黔西多煤层地区递进排采的条件和工艺,提高煤层气井单井产量,基于上二叠统多层叠置含气系统典型煤层气井试井和实测参数,通过设置储层物性变参数序列、定参数序列和基本参数序列,利用COMET3软件数值模拟计算了各方案的产气量、产水量,通过定义递进排采10年累计产气量与主采层单采累计产气量的比值,得出各含气系统适合递进排采的储层压力、渗透率、含气量、孔隙度的临界差值分别为1.14 MPa、1.31×10-3μm2、11.33 m3/t、0.042;递进排采工艺先从下至上套管压裂首排系统和次排系统,系统之间放置封隔器,后排系统采用高能气体处理或其他非压裂改造工艺;设计了多煤层分隔合排工艺,通过增加悬挂套管、连通管实现"气走气路、水走水路",从而避免层间干扰;数值模拟结果表明,6、16、23号煤层10年内分隔合采累计产气量较递进排采有大幅增加。     

中-低煤阶煤层气产能模式及其控制因素-以准南煤田阜康矿区为例

基于对阜康矿区煤层气井生产动态资料分析,对区内煤层气井进行了产能分级并总结出以下三个生产特征：①产水量大,排水期长;②产水降低,产气增高;③稳产期时间长。同时结合各煤层气井生产特征,建立了3种阜康矿区煤层气产能模式,并细分为6个亚类。对影响阜康矿区煤层气产量的地质因素及工程因素进行了重点研究,研究发现：地质因素中煤层气产量与煤层埋深呈正比,深度越大产量越大;而产气量与煤层厚度呈反比,分析认为与煤层非均质性及射孔范围有关;渗透率与产气量表现良好的线性正相关;工程因素中,多层合采,层间干扰严重;产气量与压裂输出排量呈正比,输出排量越大,产能越好。     

彬长矿区低煤阶煤层气井的排采特征与井型优化

为研究我国西部侏罗纪低阶煤储层瓦斯的地面井排采特性及影响因素,以彬长矿区大佛寺井田煤层气井的地质资料、历史排采数据为基础,分析了该区块不同井型煤层气井的产水量、产气量的主要影响因素,并探讨了相关因素的主要控制机理。研究发现储层特性、水文地质条件是影响该区煤层气成藏的重要因素,在所研究的几种井型中,多分支井在该区有着良好的地面排采效果,其最高日产气量为16 582.3 m3,垂直井次之,而U型井则相对较差。排采数据显示井底流压与产气量呈指数关系,井底流压的减小,日产气量呈指数增加的趋势。在煤层气井不同排采时期,动液面高度对产气量的影响有着不同的作用规律,且对高产气阶段的影响更为显著。套压与产气量之间近似表现为线性变化的关系,但不同排采阶段二者线性关系的比例截然不同。在煤层气井的产气衰减阶段,多分支水平井的日产气量/累计产气量的比值与排采时间呈现为良好的E指数衰减关系,并以此构建了以日产量与累计产量之比和开发时间之间的关系为基础的煤层气井产能预测模型,拟合相关系数均高于0.848 2。     

煤层气开发解吸系统及其开采特征

煤层气开发靠排水降压采气,解吸系统的划分有利于提高煤层气田整体开发效果。笔者根据我国复杂断块气田地质特征为主的煤层气开发现状分析,针对不同气藏地质条件和由开采工艺造成的不同开采效果,将纵向上开采中能形成相互干扰的一套煤层或多套煤层,平面上一个断块或多个小断块、小圈闭,通过断层、陷落柱、煤矿采空、采动区应力释放或通过煤层压裂、煤层钻水平井等将煤层沟通,形成开采中井间干扰的地区划分为同一个解吸系统。通过典型解吸系统开采特征分析,认为以解吸系统为开发单元：有利于在煤层气开发中合理划分开发层系和开发单元;有效整体控制各井降液速率,实现构造高部位井以产气为主,低部位井以排水降压为主;有利于进行开发动态分析与开发方案调整;有利于优化井位部署,提高煤层气采收率和开发效果。     

基于分类方法的煤层气井压裂开发效果评价

煤层气井分类评价是指导煤层气藏开发调整的基础。煤层气井的分类存在干扰因素多,评价界限主观性强等问题;并且受煤层气井排水降压产气特点的影响,其压裂效果无法从压后短期内的产量来判定。基于数据挖掘中的分类方法,结合渗流力学理论,首先将煤层气井产量及井数做归一化处理,建立煤层气井产量分布曲线,提出以产量分布曲线的导数值作为划分低产井与高产井的评判准则,建立煤层气井分类方法。然后,采用现代生产分析的方法,分类评价煤层气井压裂开发效果。最后,通过对韩城某区块的深层煤层气井进行分类及压裂开发效果评价,结果表明,低产井HS16井形成的裂缝短,生产过程中表皮系数增大,裂缝导流能力降低,渗流通道堵塞,预测重复压裂可获产量300 m3/d;高产井HS14压裂裂缝长,裂缝导流能力与生产初期相当,生产过程中渗流通道未受影响,预测重复压裂可获产量1 300 m~3/d。     

余吾矿煤层气井产能主控因素分析

查明余吾矿煤层气井产能的主控因素，可为进一步勘探开发提供指导。根据该矿已有的煤层气勘探开发井资料，从资源开发条件、钻井的井径扩大率、压裂改造效果、排采工作制度等方面分析了关键参数与日产气量的关系，得出了该区煤层气井产能的主控因素。结果表明:煤储层原始渗透率、临储压力比、含气饱和度是该区煤层气井产能的储层地质控制因素；钻井的井径扩大率、压裂改造效果是影响该区煤层气产能的工程控制因素；排采工作制度与产能之间关系不密切。当煤层段煤体结构复杂或碎粒/糜棱煤所占比例较高时，优化钻井参数或改善钻井液性能、优化压裂工艺参数与煤层的匹配性，是实现该区煤层气井产能最大化的重要保障。研究结果为该区煤层气井开发工程指明了方向。     

滇东-黔西煤层气井排采动态影响因素及初始排水速度优化步骤

基于滇东-黔西地区40余口(排采井12口)煤层气井资料,通过单井排采动态典型指标提取和地质、工程因素综合分析,并结合数值模拟,探讨了恩洪、老厂、土城区块煤层气井排采动态影响因素,提出了相应的初始排水速度优化步骤。结果表明,研究区排采动态差异较大,其中,单井动用资源丰度、渗透率作为基础因素,决定了煤层气井产气能力,单井动用资源丰度越高、渗透率越大,产气量越高,同时,I类和II类煤体结构与III类煤体结构相比,煤层气井产气量高。初始排水速度是煤层气井排采动态的关键控制因素,排水速度较大时,即使渗透率较高,单井动用资源丰度较大,产气量仍然较低。控制初始排水速度具有双重意义:一是减缓绝对渗透率(应力敏感)降低速度,二是减缓水相渗透率降低速度。基于前述认识,通过全国煤层气开发区现行排采工作制度调研和研究区排采动态分析,指出研究区应以慢排为原则,把握阶段降压特征,提出了多煤层合采低速-阶梯降压初始排水速度优化步骤,对滇东黔西多煤层合采煤层气井生产具有一定的实际意义。     

煤层气井产能分级方案研究

煤层气井产能的分级便于煤层气开发管理、产能的调整，对科学地规划煤层气开发方案、调整气井作业动态，以及对煤层气开发的各项作业顺利实施具有重要指导作用。本文在综合考虑了煤层气开发方式、开发阶段以及开发的技术和工艺，按照气井产能的稳定程度、井口压力、产量大小，把地面垂直井分为高产气井、较高产气井、中等产气井和低产气井4类。     

Drainage feature about coalbed methane wells in different hydrogeological conditions in Fanzhuang area

It is an important guarantee to enhance the production of coalbed methane (CBM) and reduce the project investment by finding out the drainage feature about CBM wells in different hydrogeological conditions. Based on the CBM exploration and development data on the Fanzhuang block in southeast Qinshui Basin and combined with the seepage principle and lithology on the roof and the bottom coalbed, the mathematical model of integrated permeability was established. By permeability experiments of the different lithologies on the roof and the floor within the 20 m range combined with the log curves, the integrated permeability of different lithological combinations were obtained. The starting pressure gradient and permeability of the roof and the floor for different lithologies was tested by ??differential pressure-flow method??. The relationships between the starting pressure gradient and the integrated permeability were obtained. The critical distance of limestone water penetrating into coal reservoirs was calculated. According to the drainage feature of CBM wells combined with the drainage data of some CBM wells, the results show that, when limestone water can penetrate into coal reservoirs, the daily water production is high and the daily gas production is low although there is no gas at the beginning of the drainage process, the CBM wells stop discharging water within 6 months after the gas began to come out, and the gas production is steadily improved. When limestone water can not penetrate into coal reservoirs, the daily water production is low and the daily gas production is high at the beginning of the drainage process, and it almost stops discharging water after some time when the gas come out, the daily gas production increases, and the cumulative water production is much lower.     

煤层气井排采技术分析

煤层气的产出机理决定了煤层气井必须进行排水降压,才能达到产气的目的。文章分析了当前我国煤层气井排采的主要方法及其适应性,指出合理的排采制度和精细的排采控制是保证煤层气井排采成功的关键排因素。认为非连续性排采、排采强度过大及井底流压降低过快是影响我国煤层气井产量的主要工程因素。     

沁水盆地南部煤层气井排采伤害判别模式

为分析煤层气排采生产过程中储层伤害对煤层气井产能的影响,以沁水盆地南部成庄区块为例,对22口煤层气井排采生产特征进行了分析,划分了高、中、低产井和产水井,界定了不同产能井排采伤害发生的时间,建立了煤层气井的排采伤害判别模式。研究结果表明:成庄区块高、中、低产井和产水井排采前期易产生速敏效应,中期是地层气锁的高发期,后期会出现应力闭合伤害;3种主要排采伤害中,气锁发生的可能性比煤粉堵塞要大,速敏出现概率又比应力闭合大;高产井在生产过程中一般会发生一种类型的伤害,中产井中出现2种伤害类型的几率增大,低产井与产水井多为多种伤害类型组合甚至出现伤害的耦合效应。     

松河井田多煤层资源开发条件及合采储层伤害特征

为了降低煤层气井排采过程中的储层伤害,通过分析松河井田的资源开发条件及煤层气井排采数据,总结各排采阶段不合理排采控制引起的储层伤害特征,提出不同排采阶段合理的排采工艺对策。分析结果表明:松河井田煤层气资源丰度达到2.09×10^8m^3/km^2,煤层气资源开发条件较好;松河井田多煤层合层排采过程中,不合理排采控制工艺对煤层气井的产气量影响较大;排采初期以速敏伤害为主,排采中期以气锁和应力闭合伤害为主;修井作业及停抽期间,气锁效应及应力闭合对煤层造成伤害的可能性增大。合理的排采控制能够有效降低煤层气井的储层伤害,提高煤层气井产气量。     

郑庄区块高阶煤层气低效产能区耦合盘活技术

高阶煤层气井低产低效区的普遍存在,已成为制约我国煤层气产业发展的主要瓶颈之一。沁水盆地郑庄区块有2/3的矿井属于低效井,区块整体经济效益差,以郑庄区块为例,剖析造成高阶煤煤层气低效开发问题的影响因素,提出了低效区盘活技术策略和模型。建立了井网部署方式、储层改造适应性技术、高效排采管控方式3个方面的优化技术,形成了适用于高阶煤储层煤层气井增产的技术系列:一是基于开发动态分析和数值模拟的开发井型井网优化技术和水平井耦合降压盘活直井技术;二是基于煤储层特征及煤层气开发机理分析的高阶煤储层疏导式储层改造技术;三是基于煤储层气-水赋存机理和微裂隙气-水流动机理的高效排采管控技术。在此基础上,提出了郑庄区块低效产能带耦合盘活的工艺技术思路:以资源有效动用为核心,通过调整井网井型,采取疏导式储层改造技术和高效排采管控模式,实现低效区带整体协同降压,新井高效开发,老井稳定增产,达到区块整体盘活的效果。建立了低效区整体盘活工艺技术模型,并在郑庄区块进行了现场试验。为期3 a的现场试验取得了显著的开发效果:44口直井平均单井日产气量2 400 m~3,是周围老井峰值产气量的3.6倍;22口水平井盘活试验井产量是调整前水平井的4.2倍,耦合降压使得周围低产直井平均单井日产气量提高了435 m~3,试验区采气速度由调整前的1.8%提高为目前的7.6%,提高了区域煤层气储量动用程度和采气速度,使区块开发经济效益转亏为盈。该项技术的研发成功,为国内类似地质条件煤层气低效区盘活提供了示范和借鉴。