柳林区块煤层气井生产动态及其影响因素分析

针对柳林区块煤层气井生产动态影响因素复杂,无法制订合理的增产措施等问题,分析了区内50余口井排采动态规律,探讨了不同类型井产出动态的影响因素。结果表明:区内气井以中低产井为主,初期见气快,后期产气量下降严重。水平井相比于垂直井、丛式井,产气量相对稳定高产。煤层厚度、水文条件是分别影响山西组、太原组煤层产能的主要地质参数,结合工程因素分析认为,区内煤储层敏感性较强,压裂规模以及储层损害是造成区内垂直井低产的主要原因。同时,提出相应的增产参数指标:加砂量大于35 m3,施工液量大于400 m3;排采初期控制液面下降速度为2~10 m/d,产气后套压为0.1~0.3 MPa,减少关井次数,停排采时间小于20 d。     

柳林地区煤层气排采工艺技术初探

本文从柳林地区地质及储层特征等技术层面上进行分析,采用数值模拟的方法,根据柳林地区不同地点不同的地质特性,设计了对应的排采设备及排采方案,尝试并使用了电潜泵、螺杆泵,游梁泵三种不同类型的泵,首次在该区试验采用丛式井组的煤层气生产方式,使该区的煤层气生产取得了历史上的突破,水平井产量超过了 15000m3/ d,直井最高产气量达到 1800m3/ d,应用情况表明,该排采工艺技术能较好地满足柳林地区煤层气井排采的需要,为该区大规模开采煤层气积累了宝贵经验。     

庆深气田深层勘探钻井配套技术研究与应用

针对庆深气田深部地层的地质特点,开展深层天然气勘探钻井配套技术研究。在非储层试验深层提速配套钻井技术、空气钻井工艺技术;在储层采用欠平衡钻井、充气钻井工艺和储层保护技术。通过近2年来在庆深气田深探井试验了23口井深层提速钻井配套技术,13口井欠平衡钻井技术,1口充氮气钻井技术,1口空气和充空气钻井技术,大幅度提高了钻井速度,及时发现和有效保护了气层,取得了重大的技术突破,为松北深层徐家围子地区天然气勘探展现1000亿m3储量规模起到了关键技术作用。     

文96地下储气库注采井钻井技术

储气库注采井须承受强注强采的工况,对套管柱的密封和层间封隔提出了更高的要求;枯竭气藏储气库储层压力系数低,钻井施工过程易发生漏失、储层保护难度大。针对文96区块地质特征及注采井特殊要求,从井身结构、固井设计、完井设计、储层保护技术等方面开展了详细研究,优化井身结构设计;室内实验优选水泥浆体系,针对储层特点优化固井工艺;设计射孔完井一体化管柱,研究射孔完井一体化投产施工技术,形成了适合文96地下储气库的注采井钻井配套技术。现场钻井实践显示,注采井钻井周期明显缩短、井身质量合格、固井优良率高、完井及储层保护效果好,达到了工程设计要求,充分证明了所研究钻井技术的科学性和实用性,从而保障了文96地下储气库工程按期投产。     

胡底区块煤储层条件对煤层气井产能影响分析

煤储层条件是影响煤层气井产能的关键因素。本次研究统计分析了胡底区块276口井的产能分布特征及其与煤层气产气量、煤层埋深、煤层厚度、煤层资源量等条件的关系。研究显示胡底区块煤层气井产能呈现出东南高、西北低的特点,产能小于1000m~3/d的煤层气井占总产气井数的80%。研究结果表明埋深、动液面是控制着整个研究区煤层气产能的关键因素,煤层厚度对煤层产气量影响不大。     

煤层气短水平段径向钻井压裂技术及应用

为了有效避免煤储层垮塌,减小对煤储层污染程度,提高煤层气短水平段径向钻井压裂技术开发效果。在沁水盆地北部七元矿区块应用短水平段径向分支钻井技术,该径向钻井压裂技术将煤层分为n个施工层位,每个施工层位均钻进4个短水平段径向分支,同一施工层位相邻径向分支的方位角相差π/2,相邻施工层位对应径向分支的方位角相差π/(2n),水平段径向分支长度约为100 m,钻进过程中采用清水高压喷射的方式钻进,钻进结束后对各个施工层位的径向分支进行整体合压。结果表明,该技术能使煤层气井见气时间缩短、产气量较高,并能有效沟通煤层天然裂隙,增大煤层泄气面积,降低煤储层污染程度,避免煤储层垮塌,可为煤层气开发提供一条新的有效增产途径。     

地面U型钻井抽采低阶厚煤层瓦斯工艺的应用研究

为解决我国煤矿区低阶厚煤层高效开采煤层气的难题,以神东煤炭集团保德煤矿二盘区煤层为研究区,通过技术方案的比选,提出了采用地面U型钻井抽采低阶厚煤层气藏资源的方法。结果表明:通过近2 a的联合排采,所施工的地面U型钻井最高产气量为3 133.241 m~3/d,累计产气量72.63万m~3,且连续231 d的产气量超过2 400 m~3/d。该技术在保德煤矿低阶厚煤层中的成功应用,标志着我国煤矿区低煤阶储层煤层气勘探开发的跨越式发展,对保障国家能源安全、促进社会经济发展具有重要意义。     

彬长矿区煤层气水平对接井欠平衡钻井技术

为了增加彬长矿区煤层气水平对接井后期的排采效果,采用欠平衡钻进技术施工水平对接井;通过建立数学模型对环空压力损耗、井底欠压值的范围以及直井注气的流量控制等关键技术参数进行计算,并应用于彬长矿区某对接井组的钻井工艺。数学计算和现场应用结果表明:彬长矿区适合采用欠平衡水平对接井的施工,当水平段长度小于600 m时,可采用注液量0.45 m~3/min和注气量35.5 m~3/min的方式达到井底欠平衡状态;当水平段长度大于600 m时,可采用注液量0.6m~3/min和注气量35.5 m~3/min的方式达到部分井段可控过平衡状态,进而实现了煤层段较大进尺的同时有效保护了储层,后期增产效果明显。     

低煤阶煤储层产气潜力定量评价

为研究低煤阶煤储层的产气潜力，以彬长矿区大佛寺井田4号煤储层为例，引用临储压差、临废压差、有效解吸量、解吸效率等指标，并结合低煤阶储层含气量低、厚度大、渗透性好等特点，运用煤层气数值模拟软件对低煤阶煤储层产气潜力进行定量评价。研究结果表明：大佛寺井田4号煤层的临储压差为1.27MPa、临废压差为0.76～1.26MPa、有效解吸量为1.25～2.35m3/t，最大解吸效率为1.99～2.46m3/(t·MPa)，相对于中高煤阶煤储层都偏低|但由于4号煤层厚度大、渗透率高，抽采数值模拟显示5年平均日产气量达965m3，具有形成工业气流煤层气井的产气潜力|现场单井排采实践也验证了4号煤层定量评价结果的可靠性。论文认为应将煤层厚度和渗透率指标纳入低煤阶煤储层定量评价指标体系中。     

煤层气井钻井工艺及完井技术适应性研究

在分析国内外主要煤国煤层气资源量基础上,可看出中国的煤层气储存量非常丰富,虽然煤层气的开发利用能大大改善我国能源结构,在一定程度上解决能源供给不足,但是不合理的煤层气井钻、完井方式会对储层造成伤害,影响产气量。因此,针对储层的伤害问题,提出了适应煤层气储层的钻井工艺和完井方式,并着重介绍了各种煤层气井钻井工艺和完井技术,分析结果说明:采用欠/微平衡钻井工艺与裸眼完井、动力洞穴完井和套管射孔压裂完井等完井技术配套开发煤层气,有利于减小对储层的伤害,从而提高采气量。     

煤层气钻井储层保护新技术研究

本文分析了我国煤层气勘探开发现状和前景,研究了我国煤层气储层孔隙和裂隙系统特征,分析了煤层气钻井的储层伤害机理。针对煤层气钻井储层保护难点,提出了采用低固相或无固相钻井液、欠平衡钻井技术、屏蔽暂堵技术和加强固相控制等煤层气钻井储层保护技术。     

煤层多分支水平井安全钻井技术

通过对煤层地质特征、钻井工程特点以及现场实践分析,归纳了煤层损害与井壁失稳机理,提出了煤层多分支水平井安全钻井策略。研究表明：应力敏感、流体及固相侵入、水相圈闭是煤层损害的主要类型;控制钻井液滤失量,增强滤液与煤层配伍性,提高煤层能量,完善煤层损害解除方法是保护煤层的有效手段;地质情况复杂,煤岩强度低,钻进液性能不稳、密度不合理,清水充气不均是清水充气欠平衡钻进多分支井水平井煤层损害和井壁失稳的主要机理;开展三维地震优选布井,钻井工艺,清水改性及暂堵-返排钻井液体系等配套技术研究有利于煤层多分支水平井钻井安全。     

煤层气赋存特征及其参数井与排采井设计

以勘查区地质特征为基础,分析了煤层埋深、煤层厚度、煤层含气量、甲烷风化带、渗透率、煤体结构等煤层气赋存特征,为参数井与排采井设计提供了设计依据,根据井位部署原则,对参数+排采试验井进行了选位及选型,然后设计了钻井工程,煤层气抽采试验井采用大位移定向套管射孔完井,先进行直井钻井,一开下套管固井、二开钻穿煤层,然后三开进行定向井施工,钻穿煤层30 m完钻,下套管固井,水泥返至地面。并分析了井身结构、井身质量要求、钻井主要设备及钻具组合、钻井液方案及井控技术与煤储层保护要求。研究为煤层气区块的定量化排采提供技术支持。     

沁水地区煤层气水平对接多分支井钻井工艺研究

针对沁水地区煤层气储层的地质特点及水平对接多分支井的施工技术难点,结合2012ZX-SP-01井组的钻井方案,介绍了排采井和工程井的井身结构、井眼轨迹优化、悬空侧钻,以及运用方位伽马判断钻头与煤层相对位置等关键技术。实钻井眼轨迹及后期排采效果表明,采用这一系列技术,能够保证水平对接多分支井的顺利实施,形成了较为成熟的煤层气水平对接多分支井钻井工艺,并取得了良好的排采效果。     

黔西地区表层易漏地层钻井工程技术

黔西地区是煤层气和页岩气重要的勘探区,碳酸盐岩发育,表层很容易钻遇溶洞、裂缝,发生井漏、井垮等复杂问题,给钻井工程带来很大挑战。根据黔西地区的地质情况和钻井工程实践,结合周边相似地区的钻井工程经验,分析表层碳酸盐岩地层井漏主要为溶洞性漏失和裂缝性漏失,并伴有井垮风险。对易漏易垮的复杂情况,提出了煤层气井和页岩气井针对性的井身结构设计,以降低井漏风险;并总结形成了空气钻进、清水钻进、空气潜孔锤跟管钻进、气体反循环钻进等应对黔西地区表层易漏、垮塌复杂情况的钻井工艺技术体系。最后,介绍了黔水地1井导管段复杂情况的处理经验。本文可为黔西地区表层易漏地层的优快钻井提供技术思路和借鉴。     

潞安矿区煤层气增产方式研究

通过对潞安矿区煤层气井生产历史分析,结合国内外煤层气增产技术,对研究区煤储层特性、煤岩体力学性质进行了研究,重点分析了煤岩体力学特征对压裂技术的影响,提出了适合于本区的煤层气增产措施,包括垂直井与中半径水平井组合技术,空气、泡沫钻井技术,氮气泡沫压裂技术等。     

沁水盆地北部古交区块煤层气压裂工程属性评价

地面煤层气的开发过程非常复杂,除了受地质条件影响外,钻井、完井工程属性以及排采制度很大程度上影响气井的产量。已有的开发实践证实,煤储层水力压裂改造是煤层气增产的主要手段之一。通过分析已有煤层气的压裂工程属性特征,揭示压裂效果对煤层气产能的影响关系,对下步制定煤层气开发方案或低产低效井治理具有重要的指导意义。     

煤层气井井筒流动状态研究

煤层气井在开采过程中必定经历气液两相流动阶段,气液两相流动的结果,必然导致煤层气藏压力动态发生变化。论文针对生产井井筒气泡段现象进行描述,分析其产生原因,以及如何通过套压、流量、产量等参数变化识别气泡段;适当控制套压对初见气时井筒流动状态以及气泡段的影响;不同套压对井筒流动状态和对气泡段的影响;针对不同生产阶段的井,依其状态优选合理的套压,总结出煤层气井生产过程中,井筒内气液两相的流动规律,定量地研究井筒内气液两相各参数相互之间的影响和变化,以及这些变化对井筒流态稳定性的影响。     

基于煤层气水平井的可降解聚合物钻井液研制与应用

为解决清水钻进带来的煤层井壁严重失稳问题,开发出可降解聚合物钻井液,其组成为：清水+0.1%纯碱+0.5%可降解聚合物DPA+1.0%润滑剂WLA。性能测试结果表明,可降解聚合物钻井液较清水具有强的防膨性,侵入煤层深度浅,对煤岩强度影响小,稳定井壁能力强;对煤层有污染,但通过氧化型破胶液可以有效解除可降解聚合物钻井液造成的煤层污染,达到保护煤层的目的。6口煤层气U型水平井应用结果表明,可降解聚合物钻井液稳定井壁能力强,配合后期破胶液技术,综合煤层保护效果好。     

山西省废弃矿井采空区煤层气地面抽采实践

历史上部分中小煤矿受回采工艺、技术等限制,采空区遗留有大量煤炭,所释放煤层气(瓦斯),对安全生产造成影响;部分煤层气通过上覆地表裂隙散放至大气中,造成环境污染。针对上述安全、环境及社会问题,以山西省废弃矿井采空区煤层气治理为工程背景,提出了废弃矿井采空区煤层气地面钻采技术及配套工艺体系。即使用惰性气体如氮气等作为地面钻井循环介质,安全揭露采空区顶板裂隙带及垮落带,根据煤层气浓度通过增压机组等设备进行负压抽采,实现分级抽采利用废弃矿井采空区煤层气的目的。应用实践表明,采空区地面井平均产能达2000m^3/d,部分高产井产能甚至达到6000m^3/d,抽采年限达6年以上。