多煤层条件下煤层气开发产层组合优化方法

以煤层气井产能方程为基础,提出主力产层优选指数、主力产层扩展指数、产能贡献指数3项指标,建立产层组合优化"三步法"。主力产层优选,以耦合煤层厚度、煤层含气量、煤层渗透率、煤层储集层压力及煤体结构为主,评价产层潜能;主力产层扩展组合,在确保主力产层的充分缓慢解吸,且不暴露在液面之上前提下,以耦合临界解吸压力、层间距和储集层压力梯度差为主,综合评价主力、非主力产层间的相互干扰程度;产层组合优化,主要考虑组合产层的经济性,主力产层产能贡献指数大于30%,其他产层贡献指数大于10%,才能确保煤层气井投产后具有经济效益。经贵州松河开发试验井的开发效果对比分析,证实了产层组合优化"三步法"的科学性与实用性,可用于煤层气的多层合采方案设计。图8表2参22     

利用潜在产气效率指数预测柿庄区块煤层气开发有利区

沁水盆地柿庄区块处于煤层气开发早期阶段,对煤储集层进行精细研究并预测开发有利区是下一步井位部署的重要依据。通过分析柿庄区块3号煤层特征,提出一套新的煤储集层定量表征方法,即选取含气量、厚度、渗透率、吸附时间作为表征参数,利用储气地质潜力、产气地质潜力和潜在产气效率指数分别反映煤储集层的资源丰度、产气潜力和潜在产气效率,并根据潜在产气效率指数进行煤层气开发有利区预测。研究表明,柿庄区块3号煤层资源丰度高,开发潜力大;区块的东部和中南部潜在产气效率指数较高,煤层气开发最为有利。该预测结果与现场煤层气井排采效果吻合度高,说明利用潜在产气效率指数预测煤层气开发有利区具有较高的可信度和可行性,对优选煤层气开发有利区具有重要的应用价值。     

六盘水地区杨梅树向斜煤层气地质特征与有利开发层段优选

基于3口煤层气参数井实钻资料及煤岩样品测试数据,分析了六盘水地区杨梅树向斜煤层气地质特征,重新估算了区内煤层气地质资源量,优选了5个有利目标层段,并对杨煤参1井3个有利层段开展了分压合采试验,获得了良好的产气效果。研究表明:区内上二叠统龙潭组薄—中厚煤层群发育,可采煤层累积厚度大且以原生结构为主,煤层含气量、含气饱和度及临储比高,平均渗透率达0.229×10~(-3)μm~2,煤层气富集与开发条件好。结合参数井实测煤层含气性,重新估算区内煤层气地质资源量为365.97×10~8 m~3,可采资源量为208.64×10~8 m~3。综合影响煤层气富集与开发的各项关键参数,认为5~#、7~#、13~#、15~#、23~#为区内煤层气勘探开发有利层段。依据产层优质性与相近性组合原则,优选杨煤参1井5~#、7~#和13~#煤进行分压合采试验,煤层气井排采过程中套压显现早,压降漏斗扩展迅速,未表现出明显的层间干扰,充分发挥了多煤层合采的资源优势,获得了最高日产气量4 656m~3/d、稳定日产气量3 600m~3/d的良好产气效果,创西南地区煤层气直井单井日产气量和稳定产气量新高,实现了区域煤层气勘查重大突破。     

贵州省织金地区煤层气多层合采层位优选

贵州省织金地区龙潭组煤层具有多、薄特点。与单一厚层状煤层相比，多煤层合采存在合采兼容性问题，易发生层间干扰，影响合采效果及资源动用程度。为了发挥煤层气井生产潜力，提高开发效益，亟需开展合采层位优选，建立多煤层开发序列。在研究织金区块地质特征的基础上，开展了多煤层地质条件差异研究，结合排采实践及解吸理论，探讨了织金地区多煤层合采影响因素，优选了合采层位。多煤层合采主要受解吸液面高度、纵向跨度、压力梯度、供液能力、渗透率差异影响。织金区块上二叠统龙潭组主力煤层地层供液能力、压力梯度、渗透率差异较小，对合采效果影响较小。层间跨度和解吸液面高度差异是影响区块合层开采的关键因素，16，17，20，23，27，30号煤层90 m跨度可作为一个开发组合，大井组优选此6层煤合采获得2 000 m3/d稳定产量，证实合采层位优选方法正确。      

延川南区块煤层气富集高产的地质控制作用

鄂尔多斯盆地延川南区块是我国第一个商业开发的深部煤层气田,目前处于上产阶段。构造分异作用导致煤层气井产气产水差异显著。综合分析了岩心、测录井、产出水地球化学数据及排采井生产等资料,探讨了该区块煤层气富集高产的地质控制作用。根据研究结果,将区块划分为东、西2个水文地质单元,其中东部谭坪水文地质单元的水动力强度较西部万宝山区大。延川南区块山西组2号煤层水处于弱径流_滞流区,地层水矿化度高,适宜的水文地球化学参数分布区有利于煤层气的富集。基于煤体结构测井解释,发现碎裂煤发育区煤层气井易高产,建立了区块范围内煤层气富集高产选区参数指标体系,优选出4个有利区,为区块后续开发提供了接替区。     

柿庄南区块煤层气储层精细评价及其应用

综合煤层气勘探开发动静态数据,从资源品质、可采性和可压裂性等方面对柿庄南区块煤储层进行了精细评价,借助多层次模糊评价技术,开展了煤储层有利区综合评价,并将评价结果应用于提产实践中。柿庄南区块3#煤层的I类煤储层主要集中在中部地区,沿NNE向呈条带状分布,III类储层分布于北部和南部地区,其他地区为Ⅱ类储层。生产动态分析显示,74%的高产气井和60%的中产气井集中分布在I类煤储层有利评价区,17%的高产气井和35%的中产气井分布在II类煤储层有利评价区。结合区域构造特征,划分出3个一级地质单元、9个二级地质单元和23个三级地质单元,落实研究区中部为提产有利区,面积达61.45 km~2。根据高产井动态分析,对12口低效井进行了排采制度优化,其中10口井提产2倍以上。     

沁水盆地安泽区块煤层气藏水文地质特征及其控气作用

在我国华北地区,煤层气藏的水文地质条件与煤层气的运移、散失、保存、富集等关系密切,但过去很少有学者采取 动态监测地下水特征的方式来分析其对煤层气藏的影响。为此,以山西沁水盆地安泽区块煤层气藏为研究对象,在动态监测煤层气 产出水离子浓度、水质水型及矿化度变化的基础上,结合该区煤层气井开发实际与地下水动力场分布特征,讨论了不同水文地质单 元的产气、产水情况,并利用微量元素检测结果分析了合层排采的井间干扰。最后,结合构造、煤质特征探讨了水文地质条件对煤 层气富集与产出的控制作用。结果表明：①该区主力煤层为下二叠统山西组3 号煤和上石炭统太原组15 号煤,煤层顶底板大部分为 砂岩和泥质砂岩;②煤层气产出水离子浓度和矿化度随排采时间的增加不断降低,水型以NaCl 型和NaHCO₃ 型为主;③将该区划 分为弱径流区、径流区和滞流区3 个水文地质单元,其中径流区产气量最高,滞流区产气量最低,合层排采井受15 号煤的干扰较大。 结论认为：该区煤层气的富集主要受断层及水动力条件的控制, 下一步应加大对煤层气优势富集区的开发力度。     

延川南地区2号和10号煤层分压合采的可行性研究

鄂尔多斯延川南地区发育低渗、多层煤层气藏,主力煤层为2号和10号煤层,分层压裂合排采气（以下简称分压合采）是制定开发规划时的首选方案之一。基于延川南地区煤层气井的实际生产资料,并结合煤层气井的产气特点,论述了延川南地区2号和10号煤层分压合采的影响因素及可行性,研究认为,煤层压力与压力梯度、解吸能力、层间距、上下围岩岩石性质、水文地质条件、原始渗透率及压裂后渗透率等是分压合采提高煤层气井产能的控制条件。最终,提出了该地区2号和10号煤层分压合采适合基本地质条件,优选了有利区域。     

多层次模糊评价模型在低煤阶煤层气区块优选中的应用——以澳大利亚东部A区块为例

相比于中高阶煤层气,低煤阶煤层气具有煤岩煤化作用低、含气量低、灰分含量高以及储层物性好等特点,针对于低煤阶煤层气区块的优选研究对于降低开发成本、促进产业发展等具有重要意义。以澳大利亚东部地区的低煤阶煤层气区块为研究对象,应用多层次模糊数学思路,结合区块低煤阶煤层气特征,优选累计厚度、含气量、灰分含量、可采储量、孔隙度、渗透率、含气饱和度、临界解吸比和原始地层压力作为评价指标,建立低煤阶煤层气的开发效果多层次模糊评价模型。在此基础上,结合评价指标权重系数与研究区三维地质模型构建低煤阶煤层气开发效果评价参数。以稳定期日均产气量3万m3、0.6万m3作为衡量标准,确定研究区的开发效果评价参数门限值为0.507和0.317,进行研究区开发有利区划分,实现基于多层次模糊评价模型的低煤阶煤层气区块开发有利区优选中的应用。在实际应用中,高中低产区内的已开发井的单井产气量与优选结果高度吻合,表明多层次模糊评价对于低煤阶煤层气有利区块优选具有很好指导意义。     

基于模糊物元的煤层气高产富集区预测——以沁水盆地为例

沁水盆地煤层气开发的后备区块准备不足,需要开展煤层气有利富集区块的优选工作。为此,分析了影响沁水盆地高产富集的关键因素：煤层厚度、实测含气量、含气饱和度、原始渗透率、煤层海拔深度、临界解吸压力、水文地质条件等;采用模糊物元评价方法,利用生产现场资料结合实验室测试数据,绘制出了量化指标预测等值线,并分析了不同地区煤层气高产的可能性。依据评价结果,优选出阳泉-寿阳、长子-屯留、沁水北-安泽和阳城北等4个煤层气产能建设的后备区块（其中又以阳城北有利区与阳泉-寿阳南有利区高产的潜力最大）,为沁水盆地煤层气后期的勘探开发提供了目标区。     

鄂尔多斯盆地东缘三区块煤层气井产能主控因素及开发策略

根据鄂尔多斯盆地东缘三区块煤层气田83口排采井的资料,系统分析了地质条件、工程技术和排采制度等因素对煤层气井产能的影响,并在此基础上提出了相应的开发策略。结果表明:煤层厚度、地下水流体势、含气量、渗透率和临储比是影响研究区煤层气井产能的主要地质因素;井距、压裂液量和加砂量是影响煤层气井产能的主要工程技术因素;井底压力下降速度、动液面下降速度、套压直接影响煤层气井产能。在此基础上,采用灰色关联分析法得出研究区煤层气井产能影响因素的大小次序,并从有利区优选、井网部署、压裂设计和排采制度4个方面,提出了适合于研究区煤层气地质特征的开发策略:在有利区优选方面,构建了煤层气开发有利区评价指标,将研究区划分为I—Ⅳ类单元;在井网部署方面,I类和Ⅱ类单元井距应控制在335~370 m;Ⅲ类和Ⅳ类单元井距应控制在370~400 m;在压裂施工设计方面,I类和Ⅱ类单元煤层气井的压裂液量应控制在800~1 200 m3;加砂量应控制在35~60 m3;Ⅲ类和Ⅳ类单元煤储层地质条件相对较差,对于不同地质条件,提出了不同的压裂措施;排采制度方面,将煤层气排采产气过程划分为5个阶段,并针对不同排采阶段,提出了具体的排采控制方法。     

辽河盆地东部凹陷煤层气勘探选区模糊综合评价

辽河盆地是我国煤、油、气共生盆地之一, 东部凹陷煤层具有发育面积广、厚度大、变质程度较低、埋藏较深等特点。开展东部凹陷煤层气选区评价, 对于优选煤层气有利勘探区, 实现该区非常规煤层气与常规石油天然气共采具有重要意义。选取煤层累计厚度、含气量、含气饱和度、煤层气储量丰度、煤层连续性和盖层条件作为评价因素, 建立 了适合研究区的模糊综合评价模型, 并在此基础上, 应用模糊综合评判方法对东部凹陷煤层气选区进行综合评价。结果表明, 热河台-三界泡区和欧利坨子区为有利区, 其中, 热河台-三界泡区煤层具有厚度大、连续性好、埋深较浅等有利因素, 是东部凹陷煤层气最有利勘探区。     

韩城区块煤层气排采控制因素及改进措施

随着煤层气开发技术取得突破性进展,提高单井产量、降低开发成本、实现效益开发显得尤为重要。韩城区块作为中石油煤层气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。通过对韩城区块排采时间超过一年的煤层气井进行试采分析,找出影响韩城区块煤层气排采效果的层间干扰、排采强度、煤粉堵塞等主控因素及其影响规律,提出进一步改善排采效果、提高单井产量的合理化建议。即合理控制动液面下降速率,确保平稳逐级降压;优选主力煤层,加强分层开采,降低层间干扰;选用低伤害压裂液进行压裂改造,减少煤粉产生;控制排采速率,减少煤粉堵塞;优选排采设备等。     

阜康向斜煤层气开发高产关键地质要素

在前人划分的阜康向斜煤层气开发地质单元的基础上,结合煤层气井测井和生产数据,研究了阜康向斜煤层气井高产地质特征。结果表明,在阜康向斜已经划分的14个煤层气开发地质单元中,滞留区煤矿床层间裂隙水主要来源于上覆松散岩类孔隙潜水和同层含水层的侧向补给,在水力封闭或封堵作用下,煤层气易成藏,产量高于径流区;由于埋深对储集层垂向应力的影响,使得中部埋深滞留区渗透性好,产量高于深部滞留区;利用双侧向电阻率测井曲线判断煤层裂隙发育程度,深部轻微变形储集层渗透性较好,产量高于严重变形储集层;煤系非常规天然气的联合开发有助于煤层气井高产。     

煤层气与致密气合采敏感性因素的数值模拟

针对煤层气与致密气资源的重叠区,多层合采是提高开发效益的有效手段。综合考虑煤层气和致密气不同的赋存机理及渗流特性,建立一层煤与一致密层合采的数学模型。由该数学模型可知,各储层渗透率、原始地层压力、兰氏常数、临界解吸压力等与煤层气吸附特性相关的参数都是影响合采产能的敏感性因素。利用数值模拟的方法,以不同参考指标(产气贡献率、采出程度、累计产气量)为量度,有针对性地对各因素进行优化分析。结果表明:由于煤层与致密层的渗流机理与压降规律不同,当煤层渗透率大于致密层时合采效果较好;煤层气与致密气合采的合理压力差应小于2.1 MPa,否则,会发生倒灌现象,从而破坏储层,导致地层污染;临界解吸压力越大,兰氏压力越大,兰氏体积越小,则合采效果越好。     

保德区块煤层气勘探历程与启示

主要根据地质认识转变、技术发展、钻井数量、勘探成果与产气量,将保德区块煤层气勘探历程划分为4个阶段。对外合作勘探评价阶段,水平井型排采8+9#煤层,产水量大、排液降压困难;井组试采评价阶段,丛式井组合层排采4+5#煤层和8+9#煤层,排水采气效果显现;勘探开发一体化先导试验阶段,优选富集区井网面积降压试采,获得高产突破;大规模开发与滚动扩边评价阶段,有利区规模建产及复杂区滚动扩边勘探,实现年产气量5×10⁸ m³。以地质认识进展和勘探成果为依据,总结了保德区块低阶煤层气气源成因、成藏模式与“甜点”评价对于勘探开发的启示,提出低阶煤层气“热成因气为主、生物成因气补充”、“水动力控气、单斜缓坡成藏”理论,建立低阶煤层气富集“甜点”评价指标体系。以期对低阶煤层气勘探工作具有启迪意义。     

利用测井交会图技术建立GZ地区煤层气分类评价标准

煤层气资源勘探前景是确定勘探目标的重要依据。通过收集GZ地区的测井、录井、煤心、分析化验和排采等资料,利用煤心刻度测井、数理统计等技术,建立煤层气评价参数(灰分、挥发分、固定碳、水分)定量解释模型和煤层气含气量评价模型。在综合分析的基础上,利用单层产气量与测井计算的灰分、固定碳、含气量和合采厚度建立交会图的方法,形成煤层气储层分类方案与评价标准,实现煤层气有利储层段的划分和评价。     

基于等温吸附曲线的煤储层产气潜力定量评价——以黔北地区长岗矿区为例

含气饱和度、临储比等指标在用于煤层气选区选层评价时,未考虑煤层气解吸能力以及解吸过程中储层压力对气体解吸的影响,因而难以全面反映煤储层的产气潜力。为此,以煤样等温吸附实验为基础,提取临储压差、临废压差、有效解吸量、解吸效率等指标,建立了煤层气产出潜力的定量评价方法,并基于黔北地区长岗矿区煤层气井排采历史进行了分析验证。研究结果表明:(1)长岗矿区7号煤层的临储压差为2.35 MPa,0.2~1.0 MPa废弃压力下的临废压差介于2.06~2.86 MPa,煤层气有效解吸量介于9.32~18.9m3/t,具备较高的产气潜力;(2)研究区煤层气解吸过程只经历敏感解吸阶段,解吸效率高,煤层吸附时间短,见气后短时间内可获得较高产的气流;(3) FX2井煤层气产出潜力定量评价及排采历史验证了该区的煤储层具有煤层气开发产气潜力。结论认为:(1)研究区煤层气井排采初期应缓慢排采,尽可能减小降压速度、扩大降压漏斗波及范围和有效解吸半径;(2)优选相对高渗区及开展高质量的压裂,以扩大有效渗流半径,充分释放煤层气产能。     

不同煤阶煤层气选区评价参数的研究与应用

目前,国外煤层气开发主要以中低煤阶为主,而我国则以中高煤阶为主;不同煤阶具有不同的煤层气地质特点与选区评价标准。为此,通过对国内外重点煤层气盆地的煤层气评价参数对比研究,提出了不同煤阶的煤层气选区评价参数,包括:煤层气资源规模及丰度、煤层厚度、煤层含气量、煤层气吸附饱和度、煤层原始渗透率、有效地应力、地解比、构造发育状况及水文地质条件。在此基础上,通过对重点煤层气区的类比分析,初步建立了我国煤层气选区评价标准,并优选出煤层气有利富集区16个:其中Ⅰ类最有利富集区6个,包括沁水盆地南部、阜新盆地刘家区块、鄂尔多斯盆地东部、宁武盆地南部、准噶尔盆地东南部、二连盆地霍林河地区;Ⅱ类有利富集区4个,包括沁水盆地北部、鄂尔多斯盆地乌审旗地区、黔西盘关地区、川南古蔺—叙永地区;Ⅲ类较有利富集区6个。     

中国煤层气勘探开发战略接替区优选

现阶段中国煤层气探明储量及产量的增长主要依靠沁水盆地南部和鄂尔多斯盆地东缘等几个煤层气产业基地,急需寻找一批勘探开发战略接替区。为此,基于对我国煤层气资源、生储、保存、开发基础等条件的研究成果,总结了影响中国煤层气勘探开发的8个普遍因素(资源丰度、煤层厚度、含气量、原始渗透率、埋藏深度、水文地质条件、煤系沉积环境和地形地貌)和4个关键因素(成因类型、稳定性、后期储层改造和煤体结构破坏程度)。对比分析结果表明:中国西北低煤阶区、东北中低煤阶老工业区和西南中高煤阶构造复杂区,是我国继华北地区之后煤层气产业持续发展的重点区;上述3个重点区的煤层气赋存主控因素分别是成因类型+煤层稳定性、成因类型+岩浆侵入对煤储层改造、煤层稳定性+煤体结构破坏程度,并以此建立了中国煤层气勘探开发战略接替区的优选评价体系。采用多层次模糊数学的方法对上述3个重点区的15个区块进行了评价,共优选出了8个有利接替区和7个较有利接替区,预测煤层气地质资源总量达1.8×10~(13)m~3;8个有利区分别为西北的准东煤田五彩湾—大井地区、吐哈煤田哈密—大南湖地区和陇东煤田,东北的依兰煤田、鹤岗煤田和珲春煤田,西南的川南煤田和水城煤田,它们是近期可以进行煤层气勘探和试验开发的目标区。