贵州复杂地层应力扰动压裂技术研究及应用

贵州含煤地层煤层多、煤层薄、夹矸多，岩性变化快，其复杂地层特点增加了煤层气井压裂施工难度。以金佳煤矿煤层气井为例，研究复杂地层压裂改造风险及压裂工艺技术，探索应力扰动下二次停泵压裂工艺技术适应性。工程实践表明：金佳煤矿煤系地层岩性变化复杂，地层岩性可划分为5种组合模式；多煤层及多分层煤层采取“避射、扩射、选射、连射、定向射孔”等方式，可降低压裂施工难度；多煤层合层压裂及多分层煤层压裂改造，采取二次停泵压裂工艺，促进地层应力重新分布及压裂裂缝转向，提高了储层压裂改造效果；研究区2口煤层气井实施二次停泵压裂工艺，其压裂施工曲线、停泵后压力变化及产气效果均显示该压裂工艺对储层改造效果较好。     

煤储层测井分析和精细地质建模技术——以澳大利亚Surat盆地煤层气区为例

煤层气储层测井地质分析的深入和建立合理的煤层气精细地质模型对于提高煤层气开发效果影响巨大。澳大利亚东部Surat盆地煤层气区开发的目的层系是低煤阶的煤系地层,钻井井数多、测井时间跨度长,准确的单煤层精细识别和岩相定量解释技术需要测井标准化研究,同时,已钻井井距差别大,产量高低变化大,储层认识仅仅限于煤组和煤组模型,不利于细化开发和进一步提高单井产量。因此根据现场实际,建立一套煤储层测井地质分析和精细地质模型分析技术,首先以层序旋回识别为基础,进行多级层序高分辨率的煤小层层序划分和对比,解决单煤层空间分布和单井泄流面积的认识,同时,建立一套适用于全区的煤储层测井曲线标准化流程,解决煤储层厚度解释不准确的问题,在此基础上,建立单煤层PLY-BASE为基础的煤层气田精细地质模型,获得煤储层分布和地质储量基础。该研究建立的煤层序多级高分辨率层序格架,刻画了单煤层储层的尖灭合并分布特征和单井泄流面积范围。以测井标准化为基础的煤层精细解释和多岩性定量分析确保了煤层解释的准确性,并确定了包括5种微相类型的河流相概念模式。建立了气田范围内ply-based煤层气精细地质模型,为确定未来在全区进行河流相控煤沼随机模拟的研究重点和开发方案优化以及优选开发有利区提供依据。     

苏77-5-8H井大斜度穿煤层安全钻井技术

苏77-5-8H井为苏里格气田苏77区块第一口利用水平井提高山23组开发效益的大斜度穿煤层水平井,目的层山23储集砂岩上部发育厚度25～30 m的碳质泥岩和煤层段,由于煤系地层的特殊性,钻进过程中易坍塌,且煤系地层正好处于入靶前的造斜井段,钻井施工难度大、风险高。在分析了煤层井壁稳定机理基础上,针对苏77区块地层特性和水平井钻井施工的难点,分析了该井主要技术难点,重点从井眼轨迹轨道设计优化、轨迹控制及施工技术措施和钻井液技术等方面对该井安全技术进行了全面的介绍,为今后同类井钻井提供可参考的经验。     

大埋深高应力低渗透煤层气资源高效开发技术探索和实践

为实现沁水盆地大埋深、高应力、低渗透煤层气资源的高效开发,本文以郑庄-里必区块深部煤层气储层为研究对象,剖析了直井、多分支水平井和L型水平井的开发效果及适应性,确定了L型水平井连续油管拖动压裂开发工艺,考察和评价了开发效果。实践结果表明:深部高地应力及其非均质性限制了直井和多分支水平井的产能,而L型水平井连续油管拖动压裂开发工艺克服了高地应力及其各向异性,实现了应力重构,强化了水平井筒和缝网系统的有效连通,能够在埋深大于700m的储层中获得较好的产气效果,单井最高产量达到25 000m3/d,创造了大埋深、高应力、低渗透储层条件下的单井产气量记录。     

以煤系天然气开发促进中国煤层气发展的对策分析

为了提高中国煤层气勘探开发程度,促进煤层气产业发展,分析了中国煤层气勘探开发现状与面临的问题,提出1 200 m以深煤层蕴藏十分丰富的煤层气资源,且多与致密砂岩气叠合共生,展现了煤系天然气广阔的勘探开发前景。根据煤层气及煤系砂岩气开发特点,对煤层气及煤系砂岩气划分为自生自储型、内生外储型2类气藏模式,提出将煤系的煤层与砂岩互层段,统一作为目的层进行综合评价,在垂向上拓展勘探开发空间,显著增加资源丰度,同时煤层与砂岩立体压裂改造也比单一煤层压裂更能提高储层改造效果,并提出煤系天然气综合勘探开发工作建议。     

贵州金佳矿区复杂地层煤层气钻完井工艺研究北大核心

以金佳矿区煤层气井为例,总结煤系地层岩性变化特征及对煤层气井钻完井质量控制的影响,优化钻井施工参数,促进钻井煤层的低伤害及高效化。工程实践表明:金佳矿区煤层气勘查区煤层及顶底板岩性复杂,以砂岩、泥岩、砂质泥岩、泥质砂岩为主,煤层及顶底板组合分布可分为5种结构模型;勘查区龙潭组含煤地层适合采取20~30 kN的中低钻压、15~20 L/s的小排量、中高转速钻进,避免钻压过大造成井斜角过大;固井施工的水泥浆密度不易超过1.85 g/cm^(3),避免水泥浆密度过大侵入近井地带造成储层伤害。     

寿阳区块煤层气井排采影响因素分析

通过对寿阳区块煤储层地质条件、煤层气井钻完井工艺参数及排采控制特征的分析,认为影响该区块煤层气排采的主要因素有:生产煤层渗透率低、临界解吸压力低、含气饱和度低;本区块主力煤层15号煤的顶板以灰岩为主,含有不规则的裂隙水,导致部分井产水异常;构造复杂易造成直井压裂裂缝或水平井水平段与断层发生沟通,导致煤层与外部水层发生连通而干扰煤层的排水降压;水平井钻井过程中使用的泥浆体系对煤储层造成一定伤害,部分直井压裂后未及时返排并长时间未投入排采,压裂液长期浸泡煤层;因各种原因造成频繁的排采中断。针对这些主要影响因素,提出了针对性建议。     

高能气体压裂技术在云南恩洪盆地煤层气开发中的试验应用

恩洪盆地煤层气资源丰富,但煤储层渗透率低、水敏性强,开发难度大。采用水力加砂压裂技术对煤层气井进行增产改造效果不理想,因此提出并开展了高能气体压裂技术在煤层气开发中的试验应用,以期在煤储层中产生和形成多裂缝体系,同时产生较强的脉冲震荡作用于地层,改善和提高煤层导流能力。本文介绍了高能气体压裂技术在B井煤储层改造上的试验应用,分析了作用机理、工艺设计等,并提出了今后的研究方向,对探索我国煤层气有效开发的新途径具有重要的意义。     

分段压裂技术在贵州松河煤层气开发中的应用

以贵州松河井田GP-6井为研究对象,基于分段压裂后的排采生产数据,对该区块多煤层分段压裂效果进行评价。结果表明:针对贵州松河多煤层矿区进行煤层气开发,根据地质资料、钻井资料及相关的测试分析资料,筛选合理的射孔压裂层段,利用分段压裂技术,能够有效提高煤储层的产气潜力,提高煤层气井的产气量。     

煤层群条件下合层多段压裂技术研究

贵州地区普遍发育薄—中厚煤层群,煤层气开发地质条件复杂特殊,需要与之相匹配的工艺技术。在具体分析贵州地区煤层群发育特点的基础上,提出煤层气合层多段压裂技术。合层多段压裂是从煤层群的角度出发,从同一口井中优选多个压裂段,每个压裂段包含相邻的多个煤层及煤层之间的夹层;通过小层射孔,投球封堵,填砂封隔,可降低施工难度,提高合层多段压裂施工效果。合层多段压裂技术已在盘江矿区松河矿煤层气地面开发示范工程中应用实施并取得一定成效。     

沁水盆地南部煤层气水平井工艺技术优化

沁水盆地南部高阶煤煤储层为特低渗储层,具有低压、低渗、低孔、非均质性强的特点,水平井开发技术是提高煤层气采气速度及效益开发的有效途径。通过以樊庄-郑庄区块历年来投产的各类水平井为研究对象,展开了适应性分析及开发效果评价。研究结果标明:对于高阶煤煤层气开发而言,裸眼多分支水平井、U型水平井由于投资高、产能到位率低、后期治理难度大已被淘汰,L型筛管水平井在高渗区适合规模开发,L型套管压裂水平井能够有效解决低渗区储量动用难和构造煤发育区直井造缝难的问题。     

钻井工程在地面煤层气开发中的作用

本文着重介绍了煤层气钻井的重要作用,分析了煤储层伤害机理,指出了煤层气井身质量控制、清水钻井、煤层绳索取心等钻井技术问题,并探讨了煤层气多分支水平井和欠平衡钻井在我国应用的适用性.     

方位伽马在煤层气水平井中的应用

水平井作为煤层气开发的一种井型,施工难度相对较大,主要体现在安全着陆、钻遇率、储层保护、防塌防卡等,其中煤层钻遇率是提高产气量的重要指标。随着钻井技术和随钻仪器的不断发展,保障储层钻遇率的相关地质参数探管、短节和地质导向技术也相继应用在煤层气水平井施工中。现阶段在煤层气水平井中,伽马探管,特别是方位伽马探管的运用较广,利用伽马测井划分岩性、地层对比、计算地层视倾角的功能,为现场决策者提供井内地质参数,能够有效地为钻井服务。本文通过一口煤层气水平井的施工,介绍了方位伽马在煤层气水平井中的应用。     

黔西松河井田龙潭煤系煤层气-致密气成藏特征及共探共采技术

基于煤系气共探共采示范工程,分析了黔西松河井田龙潭煤系煤层气-致密气赋存特征及开发条件,探讨了煤系气共探共采的适配性技术工艺。研究表明:井田煤系气主要赋存于龙潭煤系多个煤层及临近细砂岩、粉砂岩中,具备多煤层共采、煤系气共采的资源及开发条件。煤储层具有高温、超压、高含气量、含气高-过饱和的特点,适宜进行煤层气地面开发;但在区域高地应力背景下,裂隙闭合、矿物充填等原因导致储层原始渗透性差,煤系气地面开发需进行储层改造。气测录井、裸眼综合测井及含气层综合评价是井田煤系气共探共采中发现、认识、评价含气层及产气层段优选的关键技术,可为煤系气共探共采方案制定提供依据。在丛式井组开发模式下,"小层射孔、组段压裂、合层排采"系列工艺与井田地形地质条件相匹配,可显著提高多煤层共采、煤系气共探共采的工程效果。     

煤层气水平井筛管完井工艺实践

水平井已逐渐成为煤层气开发的一种技术手段,但是普通的裸眼多分支水平井存在钻井成本高、施工风险大、排采时煤层易垮塌、后期无法进行改造等难题。通过优化井身结构和施工工艺,采用筛管完井,在水平段下入筛管支撑井壁,可以减少煤层垮塌和进行改造作业,提高煤层气井的单井产量和生产寿命。该技术的应用,实现了煤层气水平井井身结构简约化的转变,大大降低了钻井成本,对促进煤层气的高效开发具有一定的实际意义。     

深煤层CO_2泡沫压裂技术及适用性研究

由于深部煤层(埋深大于1 000 m)埋藏深、渗透率较低、温度高、地应力高、储层力学性质复杂等特点,常规煤层气水力压裂技术开发深部煤层气具有一定的局限性。鉴于CO_2泡沫压裂液在煤层中滤失量小、黏度高、储层伤害低等优点,研究了CO_2泡沫压裂技术开采深部煤层气及其适用条件分析,可为下一步深部煤层气开发提供技术支撑。     

松河井田地温特征及煤层气井适配性压裂工艺

基于煤层气勘查开发示范工程,分析了黔西松河井田地温特征及其对煤层气开发的影响,探讨了龙潭煤系上煤组压裂工艺优选及下煤组压裂工艺优化方案。研究表明:受泥岩、煤层热导率低及煤系隔水性好、富水性弱的共同影响,龙潭煤系纵向地温梯度达3.57~4.65℃/hm,表现出明显的正地温梯度。基于不同温度下煤的等温吸附试验,45℃条件下下煤组各煤层煤层气可采系数与30℃相比提高了4.55%~11.67%;受此影响,下煤组压裂深度为620~900 m时,煤层气采收率较高。采用CO2泡沫压裂工艺适合井田下煤组超压、低渗、敏感性及滤失性强的储层特点,煤层埋深超过750 m即满足CO2泡沫压裂对储层温度的要求。同时,利用低温活性水压裂液注入可大幅降低上煤组储层温度,实现煤层气开发过程中的升温解吸、渗流。     

沁水盆地寿阳勘探区煤层气井排采水源层判识

煤层气井水源层判识,对于单井排采动态诊断、优选作业井层和制定科学的压裂方案均具有重要意义。针对寿阳勘探区煤层气井高产水问题,开展了区域水动力场和能量场、煤系砂岩和灰岩含水性、目标煤层围岩岩性连井对比、井筒与煤层围岩含水层连通关系以及典型煤层气井水源层剖析等方面的研究。研究表明,区域水动力场和煤层渗透率是煤层气井平均产水水平的决定因素,而煤层气井产水量的井间差异主要受控于单井波及范围内局部地质工程因素(断裂、压裂缝类型和高度及岩性组合),水力压裂缝是除断裂外煤层与围岩含水层沟通的一种方式。通过综合分析,本文取得的结论是,煤系砂岩是寿阳勘探区煤层气井的主要水源层,太原组灰岩对排采的影响有限。建议在煤层气开发井层优选和压裂方案设计时,重点考虑目标煤层与砂岩含水层的垂向组合关系。     

中国煤系“三气”成藏特征及共采可能性

煤系地层中的非常规天然气资源是非常规天然气的主要组成部分。目前,对煤系地层煤层气、页岩气、致密砂岩气等非常规天然气资源的认识还较薄弱,资源勘探开发程度也都比较低。根据气藏合层开采经验,把煤系地层视作一个整体,综合勘探开发煤系煤层气、页岩气、致密砂岩气不仅可以减少勘探开发成本,增大非常规天然气总储量和技术可采资源量,还可以提高气井使用效率和单井利润。将煤系地层中的煤层气、页岩气、致密砂岩气称为"煤系三气",从煤系地层岩性分布特征、煤系气体成藏机理、不同类型含气储层特征和开采特征等方面分析煤系"三气"共采可能性及共采急需解决的难点。     

碎软煤层顶板岩层水平井大尺寸穿层压裂物理模拟试验研究

基于煤层顶板岩层水平井分段压裂开发煤层气的技术设想,通过构建表征煤层顶板水平井压裂相似物理模型,开展了多组围岩条件下的大尺寸真三轴压裂物理模拟试验,研究顶板水平井裂缝的扩展特征,并着重对裂缝垂向扩展穿层进入煤层的可能性进行研究,试验结果显示置于煤层顶板岩石中的水平井,在布置合理的与煤层顶界的垂距和一定的施工排量条件下,裂缝均能向下穿层扩展沟通煤层,这为煤层顶板岩层水平井分段压裂开发煤层气技术的可行性提供了试验佐证,并对煤层顶板水平井层位的优选具有一定的指导意义。