煤层气水平井气体作业技术研究与应用

随着煤层气开发技术的发展,水平井逐渐成为煤层气开发的主流井型。但水平井排采过程中的出砂、出煤粉问题导致井筒堵塞,严重制约了水平井的稳定排采。因此,如何实现水平井高效清理,日益受到煤层气行业的重视。本文以沁水盆地华北油田煤层气开发区块水平井开发实践为基础,分析了水平井低产原因：一是煤粉、石英砂等固体颗粒堵塞井筒、筛管,煤层气不能顺利产出;二是煤粉堵塞近井筒地带渗流裂缝,人工裂缝导流能力下降。针对低产原因,创新应用水平井气体作业技术,取得了较好的应用效果,为今后煤层气的开发提供了新思路,具有较高的推广应用价值。     

柿庄南区块煤层气高产潜力井低产因素分析

为了研究柿庄南区块部分煤层气高产潜力井产气效果不佳的原因,通过分析煤层煤体结构和顶底板特征,结合水力压裂效果分析,并与高产井排采制度对比,分析总结了典型井低产原因。结果表明:水力压裂效果直接影响煤层气井产能,在改善煤储层渗透性的同时也可能沟通含水层造成煤层气井低产;在排采初期的单相排水阶段和两相流产气上升阶段,排采制度的不合理也是造成高产潜力井低产的重要原因,这2个阶段排采制度的合理控制会对未来整个产气过程产生影响;控制裂缝高度和压裂规模以避免穿透隔水层,最大限度使裂缝在煤层中深远扩展,同时合理制定排采制度,是煤层气增产潜力井二次压裂改造后长期高效开发的关键。     

煤层气L型水平井顶驱螺杆泵排采工艺优化研究

煤层气L型水平井因其具有可分段压裂,控制范围广,产出效益高等特点,成为近年来煤层气开发的主力井型,但是L型水平井因井斜角度大,全角变化率大,气体影响等因素,排采工艺难度较大。针对区块排采现状及L型水平井排采实践中存在的问题,提出了顶驱螺杆泵的排采优化方案,形成了一套较稳定较高效的煤层气L型水平井顶驱螺杆泵排采系统,为L型水平井的持续稳定排采提供了技术支持,为煤层气的高效开发提供基础。     

柳林地区煤层气井排采过程中产水特征及影响因素

以实际生产数据为基础,结合流体包裹体测试分析,从古今水文地质特征、排采模式、压裂工艺等方面综合研究了柳林地区煤层气井排采过程中的产水特征及其影响因素。结果表明：柳林地区煤储层产水特征是多种因素共同作用的结果,山西组煤层顶板砂岩含水层中古流体呈现滞留特征,富水性相对较弱,其现今产水量的高低与岩层中裂隙的发育程度有直接关系。太原组煤层顶板灰岩含水层在早期与地表淡水发生了沟通,富水性较强。当以不同的模式进行排采时,受压裂强度和煤层与顶板含水层差异沟通的影响,表现出D,A,B,C四种模式的产水量逐渐增大的规律。进一步指出,为降低水动力的影响,适当区域可选用水平井开采;煤层气开发由北东向南西逐步推进,有利于煤层的排水降压;储层改造过程中应降低压裂缝的规模,尤其是纵向缝的高度。     

L型水平井高效排采管控技术研究

煤层气的排采方式、排采制度的合理性以及现场排采管控对煤层气的产量有很大的影响。L型水平井特点不同于常规多分支水平井,排采阶段划分与排采控制在不同的阶段有不同的控制要点。通过对樊庄-郑庄L型水平井的排采过程的分析与研究,探索出一套适合L型水平井的高效排采管控技术。对后期的排采管控起到示范意义。     

阜康西区煤层气开发水文地质条件评价

基于对阜康西区水文地质条件对煤层气富集规律的分析,引入煤层气排采水文地质条件评价理念;在重点分析了地质条件、煤储层自身的水文地质条件以及相邻含水层水文地质条件对煤层气排采的影响的基础上,构建了研究区煤层气排采水文地质条件评价体系,为煤层气排采提供科学决策支持。     

和顺区块煤层气井排采影响因素分析

结合和顺区块煤层气投产井地质条件、压裂效果及排采控制等特征,分析了影响该区煤层气排采的因素。结果表明构造复杂易造成压裂裂缝与断层沟通,干扰排采;生产煤层渗透率低、解吸压力低是该区煤层气排采的不利条件;15#煤层埋深较浅,产液量低影响煤层排水降压;压裂施工应控制裂缝形态,提高压裂效果,避开区域灰岩含水层对煤层越流补给;合理控制套压,缓慢控制流压,对扩大煤层气解吸范围,提高产气量十分重要。     

陇东地区地下水对煤层气开发的影响

陇东地区主要含煤地层为延安组,可采煤层主要为5号、6号和8号煤层,煤层瓦斯含量高,煤层气资源丰富。在煤层气勘探的过程中发现,该区下白垩统志丹群洛河组、宜君组裂隙承压含水层为中等富水含水层,且地下水矿化度高,构成煤5和煤8层顶板间接充水含水层,导致煤层气井排采过程中产水量大,动液面下降困难,且油管、油杆等设备腐蚀严重,影响了煤层气井的连续排采。本文通过对该区煤层气井排出水进行测试化验,根据化验结果找出设备腐蚀的原因,并针对该水文地质条件提出煤层气井改进措施。     

煤层气水平井智能排采控制技术研究与应用

煤层气井原有的开发模式是以直井+抽油机的模式,随着煤层气排采技术的不断提高,多分支水平井技术是近年发展起来的一种集钻井、完井与增产措施于一体的新技术,特别适合于开采低渗透储层的煤层气,常规的管式泵+抽油机、螺杆泵、潜油电泵在水平井排采中逐渐显出诸多局限性,射流泵成为水平井排采的关键设备,然而射流泵控制复杂,需要控制注水压力和井底流压,控制不好气量会大幅波动,依托自动化系统,同时对水平井排采深入研究,建立了一套"双回路单PID控制"煤层气水平井智能排采控制技术,现场应用控制精细,气量平稳。     

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。     

新疆阜康白杨河矿区煤层气井排采产水特征研究

为了研究新疆白杨河矿区煤层气生产井排采产水对产气效果的影响,开展了煤层气井排采过程中的产水特征研究。分析了煤层气井在低产水和高产水两种产水模式下煤层气排采过程中的压力传播边界、及其对煤层气井产气的影响。分析结果表明:阜康白杨河矿区中、西部高产水煤层井储层压降在近井地带迅速消耗,难以形成持续有效扩展的降压漏斗,产量在达到一个高峰后快速降低,不利于高产、稳产。示范区东部低产水煤层井排采过程产气持续稳定,部分井产气量很高,说明白杨河矿区低产水有利于降压漏斗的持续扩展。     

煤层气U型对接井施工关键技术

煤层气地面排采先后经历了常规直井、常规定向井、U型井以及羽状分支井等阶段,其中U型井具有同步排采,占地少、最大限度沟通煤层裂隙等优点而逐渐成为当今煤层气地面排采的新宠。以YQ-01井组为例,对U型对接井施工中难点问题进行梳理,提出了各主要施工阶段需要注意事项及技术措施,解决了井眼轨迹控制难、复杂情况高发、水平井与直井连通精度高等问题。节省了钻井成本,为后续煤层气U型对接井施工提供了技术借鉴。     

樊庄区块煤层气水平井产能模式划分及分类评价

为探究水平井开发动态及生产特征,对樊庄区块56口煤层气水平井的实际生产资料进行了跟踪研究,确定了4种产能模式(低产气井、中产气井、中高产气井和高产气井),共计8个亚类。分析了不同产能模式气井的生产特征及影响其开发效果的部分因素,并提出了相应的水平井开发建议,结果表明:制约水平井开发效果的主要因素为地质因素、工程因素和管理因素,其中又以煤储层富集高产认识、断层识别及工程上的井眼稳定性问题尤为突出;根据地质条件合理部署井位,尽量避开断层,同时综合考虑煤层产状、煤体结构、顶底板稳定性及高煤阶煤储层固有力学性质对钻井的影响,排采过程中保证排采连续性,才能实现煤层气水平井的高效、绿色开发。     

沁水盆地南部斜坡地带煤层气老井挖潜技术实例研究

在分析研究沁水盆地煤层气开发较早低产老井的地质资料、压裂资料及排采资料的基础上,总结老井低产原因及影响因素,采用投资较少的技术手段,充分挖掘低产老井潜力,有效提高采收率。     

临汾区块深层煤层气水平井定量化排采控制技术

为了实现临汾区块深层煤层气水平井定量化的排采控制,基于兰格缪尔等温吸附理论和生产特征分析,建立了煤层气水平井排采阶段划分方法,并通过计算确定了压降速度、理论稳产气量等关键控制参数,形成了五段三压式排采控制技术,即以产气变化为依据,将水平井排采过程划分为未见气、憋套压、产气上升、产气稳定与产气衰减5个阶段,再以初始压力、解吸压力、稳产压力为3个关键控制节点,计算得到未见气阶段压降速度为10～12 kPa/d,憋套压阶段暂缓降压,产气上升阶段压降速度为8 kPa/d,产气稳定阶段压降速度不超过2.5 kPa/d,产气衰减阶段压降速度为0.4 kPa/d。实践结果表明:五段三压式排采控制技术可操作性强,能够有效指导生产管理,实现深层煤层气水平井排采的定量化控制。     

柿庄南区块煤层气井产能影响因索分析

通过系统分析该区构造地盾条件、水文特征、储层动态变化、钻采工艺、排采制度和生产特征,总结了影响单井产量的地质因素、工程因素和排采因素,并以此对低产井进行了分类,揭示了低产井的主控影响因素。因含气量低、发育小断层和陷落柱等地质因素导致产气量低的煤层气井占低产井的9%;因部分区域煤体结构破碎、井径扩大率超标、压裂施工困难等工程因素导致产气量低的煤层气井占低产井的4%;因排采速率过快、排水降压连续性差导致产气量低的煤层气井占低产井的87%。     

射流泵在晋城矿区煤层气水平井排采中的应用

随着煤层气井由垂直井转为水平井,常规的管式泵+抽油机、螺杆泵、潜油电泵等逐渐显出局限性,尤其是水平井组只有工程井,没有条件施工排采直井的情况下,需要一种新泵进行排采。介绍了射流泵的工作原理,并基于晋城矿区煤层气储层地质条件,将该泵应用到晋城矿区多分支水平井中进行排采试验,其效果明显。     

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。     

煤层气L型水平井抽油机举升工艺应用研究

煤层气L型水平井主要采用水力管式泵、电潜螺杆泵等无杆举升工艺进行排采,但排采过程中水力管式泵地面设备故障、中心管漏失、卡泵等问题频发,电潜螺杆窜气烧泵问题严重且由于受大狗腿度的影响部分井无法下泵至合理排采井段。针对以上问题,本文进行了煤层气L型水平井抽油机举升工艺的研究应用,通过L型水平井水平井泵的针对性研发、抽油机举升系统设计选型、内衬油管防偏磨工艺及插接式简易气锚防窜气工艺的设计,确保了2口试验井的成功应用,为煤层气L型水平连续稳定排采提供了一种高效的举升工艺方式选择。     

柳林地区煤层气排采控制因素及改进措施

我国煤层气总体具有低压、低孔、低渗、低产的特点,这给煤层气排采工艺技术带来了很大的困难与挑战。柳林区块作为中联煤层气有限责任公司建产的主力区块,地质条件复杂,开采难度较大,因此,有必要加强该区煤层气排采规律的研究,制订科学、合理的定量化排采工作制度,实现稳产并提高单井产量。