煤层气井排采阶段煤粉运移条件研究

出煤粉是煤层气井钻探开发过程中普遍存在的现象,煤粉的产生和运移会堵塞气体运移通道,降低渗透率,频繁的检泵和洗井作业破坏了排采的连续性和稳定性。 针对裸眼完井、射孔压裂 ２ 种煤层气井常见的完井方式,分析了排采过程中煤粉的受力情况及运移条件,建立起煤粉临界运移速度计算方法,对影响临界运移速度的煤层物性参数进行了讨论。 研究表明：排采过程中排液速度大于临界运移速度时煤粉才能有效排出;临界运移速度与煤粉堆积方式、流动状态、煤层物性等有密切联系,最大静摩擦系数越大、液体黏度越小时煤粉临界运移速度越大;在高渗煤层应适当增加排液速度以便有效排出煤粉。     

考虑支撑剂嵌入的裂缝参数优化方法

基于支撑剂指数法,考虑支撑剂嵌入和微粒运移等因素,以数学迭代等手段对海上疏松砂岩储层压裂充填的裂缝参数优化方法进行了研究。归纳了支撑剂指数法的基本原理,优化了裂缝几何参数、无因次导流能力等,提出了压裂充填裂缝参数优化方法,并进行了案例井计算。结果表明：支撑剂指数为支撑裂缝体积与单井控制油藏体积的比值;微粒运移会降低支撑裂缝渗透率,且在一定范围内,降低程度逐渐增大;支撑剂嵌入会导致支撑层的宽度受损;随着微粒运移和支撑剂嵌入程度加深,最优缝长有所下降,最优缝宽有所增加,而对应实际的增产倍数有所下降;单井计算结果与实际施工一致,该方法对海上疏松砂岩储层压裂充填裂缝参数优化具有一定的指导意义。     

煤层气储层煤粉运移规律试验研究

在研究煤粉形成及运移规律的基础上,通过室内人造裂缝的方法,开展了不同粒径的煤粉在不同裂缝宽度、不同流动速度下的运移规律试验,研究了裂缝宽度、流动速度、煤粉粒径与出粉量、渗透率的关系,对制定生产中煤粉控制措施具有重要的指导意义.研究结果表明,随着流量的增大,煤心出口端煤粉含量增多,煤岩的渗透率下降,渗透率伤害率升高;在排...     

考虑启动压力梯度的弹性采收率计算方法及影响因素

低渗透油藏流体渗流存在启动压力梯度,应用非达西渗流理论,对不同渗流形态下考虑启动压力梯度的弹性采收率计算方法进行了分析,给出了考虑启动压力梯度的直井、直井压裂、水平井和水平井压裂4种开发方式的弹性采收率计算公式,并通过实例分析不同参数对弹性采收率的影响。研究结果表明:随着启动压力梯度的增加,4种开发方式的弹性采收率均呈线性下降,其中直井降幅最大,水平井次之,水平井压裂降幅最小;4种开发方式的弹性采收率和单位压差弹性采收率均随压差的增加而增加,前者呈线性增加,后者增幅逐渐变缓;直井压裂开发的弹性采收率随压裂裂缝半缝长的增加而增加,但增幅逐渐变缓;对于水平井压裂开发,压裂裂缝半缝长较裂缝间距对弹性采收率的影响更大,且存在最优的压裂裂缝半缝长;对于启动压力梯度较大且弹性开发的低渗透油藏,宜采用压裂的方式来提高弹性采收率。     

三项式产能方程中启动压力梯度影响因素分析

在计算低渗透气藏的产能时,如果不考虑启动压力梯度将导致计算结果偏差较大。启动压力梯度受众多因素的影响,为了明确影响因素的主次关系并据此得到较为准确的产能计算结果,特进行三项式产能方程中启动压力梯度影响因素分析。通过正交实验,分析了地层孔隙度、渗透率、地层岩石黏土含量、地层岩石天然裂缝发育程度及气体黏度等因素对三项式产能方程中启动压力梯度的影响。结果表明：随着天然裂缝密度的增加启动压力梯度呈降低趋势;启动压力梯度随着地层黏土含量的增加呈迅速上升趋势;启动压力梯度随着地层孔隙度的增加呈递减趋势;气体黏度对启动压力梯度的影响不具有规律性;启动压力梯度随储层渗透率增加呈递减的趋势。以长岭气田下白垩统登娄库组致密砂岩气藏为例,其启动压力梯度影响因素顺序为：黏土含量、孔隙度、渗透率、天然裂缝密度、气体黏度。该结果为分析低渗透气藏启动压力提供了一种有效手段。     

水对含微裂缝页岩渗流能力的影响

页岩储层经水力压裂后,发育不同尺度的裂缝,返排液滞留在储层与裂缝中,改变了页岩储层的含水饱和度,从而影响了页岩气的流动。为研究微裂缝条件下水对页岩储层渗流能力的影响,选取四川盆地下志留统龙马溪组储层黑色页岩,经巴西劈裂造缝处理后开展岩心实验,并结合扫描电镜实验方法以及渗流力学理论对含水条件下页岩储层渗流能力的影响因素进行分析,结果表明:黏土矿物含量以及缝网发育程度决定了页岩储层渗流能力;黏土矿物含量越多,储层渗流能力下降越大;主裂缝的开度及缝网形态控制着水在裂缝系统中的作用范围。通过拟合实验数据建立渗流能力下降幅度与面积密度方程,并对微裂缝条件下水对页岩渗流能力的影响情况做出细致分析。     

煤层气-水-固三相流动模型与数值模拟研究

中-高阶煤岩脆性较强,钻完井、增产及生产过程中易产生煤粉.排水采气过程中,煤粉的运移会堵塞地层并造成埋泵、卡泵事故,导致气井产量大幅度下降.为了探索煤粉在储层中的流动机理,本文分析了煤层气生产过程中煤粉的运移过程,将存在状态分为静煤粉与动煤粉,将运移中的物理过程简化为剥蚀产生、流化启动、悬浮运移、沉降堵塞与聚团生长等5...     

储气库井注气压力剧变诱发微粒运移实验模拟

微粒运移是一种重要的储层损害类型,地下储气库井在注气过程中因注气压力递增或波动而诱发储层微粒运移。当前,基于储气库注气压力变化下的微粒运移机理尚不明确,且少有系统开展模拟储气库注气压力变化下的微粒运移实验研究。为此,选用相国寺储气库黄龙组碳酸盐岩储层岩心制取裂缝岩心,分别开展了应力敏感实验、气体速敏实验、模拟储气库注气压力递增和压力波动情形下的岩心流动实验,测试压力递增和压力波动的岩心渗透率和出口端微粒浊度,并借助X射线衍射和扫描电镜等手段,分析储层微粒运移的潜在微粒类型,揭示了储气库注气压力动态变化诱发储层微粒运移机理。实验表明:①驱替压力递增和压力波动实验中的压力梯度远大于速敏实验中岩心发生速敏时(微粒运移)的临界压力梯度,岩心应力敏感程度为弱~中等偏弱;②驱替压力递增和波动下岩心平均渗透率损害率分别为77%和57%;③驱替压力递增和压力波动引起储层裂缝壁面脆弱结构附着能力下降是微粒运移的重要诱发机制。分析认为,注气压力递增或频繁波动会诱发储气库储层微粒运移损害,应预防钻完井过程中外来固相微粒侵入,并对储层中固有微粒进行清除。     

玛湖凹陷乌尔禾组砾岩储集层裂缝支撑剂运移规律

玛湖凹陷乌尔禾组致密砾岩油藏水力压裂裂缝形态复杂,支撑剂运移铺置规律尚不清楚,影响了储集层压裂效果。通过对不同形态迂曲裂缝进行重构,利用Fluent中的两相流模型,在考虑支撑剂与粗糙缝面相互作用的基础上,分析了砾石粒径、砾石数量以及砾石处缝宽衰减等对支撑剂运移铺置的影响。研究结果表明,砾石粒径对支撑剂运移的影响较为明显,砂堤平衡高度与砾石粒径呈负相关,平衡时间与砾石粒径呈正相关;砾石数量对支撑剂运移的影响较小,砂堤平衡时间和平衡高度与砾石数量呈负相关;砾石处缝宽衰减对支撑剂运移的影响很大,随砾石处缝宽衰减程度增大,砂堤平衡高度和平衡时间均减小。     

防膨剂注入工艺设计

随着油田注水工艺的不断深入,地层中常含有一定数量的黏土,给石油的开采带来了一定的难度:一是黏土矿物遇水膨胀,降低了地层的渗透率;二是在较大的孔道中黏土矿物会被分散成微粒产生运移,在一定条件下封堵孔隙介质喉道,同样会降低地层的渗透率,影响原油的采出。因此,在注入水质中投加防膨剂,这是改善特高含水后期油藏开发效果,有效提高老油田采收率的重要手段之一。     

华北地区煤储层渗透率的外在影响因素分析

通过对华北地区16个目标区60层次的试井渗透率的统计发现，在我国华北地区复杂的地质背景下，原地应力等外在因素对于煤储层渗透率的影响是很显著的。研究表明，煤层渗透率的决定因素是原地应力，煤层埋藏深度对渗透率的影响是第二位的。渗透率随地应力增大而减小；渗透率与埋藏深度之间的关系受原地应力的影响。只有区别不同应力环境，才能分析渗透率随深度变化的趋势。通过分析煤储层渗透率的外在影响因素，对于与预测煤层气的解吸特征，为下一步做好压裂设计，达到增产效果起到了积极的作用。     

沁南地区高煤阶煤储层水敏效应及其控制因素

在煤层气开发过程中,工作液与煤储层不匹配时会造成水敏效应,导致煤储层渗透率降低,影响煤层气井产能。对煤储层进行水敏效应评价并探讨其主控因素,对提高煤层气开发效率具有重要意义。沁南地区高煤阶煤储层具有低孔低渗透特征,常规水敏实验方法已不适用,因此研究提出了煤储层水敏评价的新方法,采用气测渗透率取代传统的水测渗透率来表征煤岩水敏损害程度,并对沁南地区典型煤岩样品进行了测试。结果表明:沁南地区煤储层水敏损害率介于弱敏感到中等偏强之间,且以弱敏感为主;制约水敏效应的因素有煤储层渗透率、粘土矿物含量和粘土矿物赋存方式;煤储层渗透率越低,粘土矿物含量越高,水敏损害率越大。煤储层中粘土矿物的赋存方式有2种:煤岩裂隙填充与煤岩基质中植物细胞腔填充,且粘土矿物填充于煤岩裂隙的水敏损害程度高于填充于煤岩基质的水敏损害程度。     

基于卸压煤层气开发的构造煤储层孔渗特征与类型划分——以淮南矿区为例

在淮南矿区卸压煤层气地面开发取得积极进展的背景下,应用扫描电镜和汞注入法对淮南矿区构造煤样进行孔裂隙测试,结合井下煤层透气性和试井渗透率测试数据,探讨了构造煤储层孔渗特征。对比分析了卸压煤层气开采现场测试渗透率变化差异,揭示了构造煤卸压开采条件下影响煤层渗透率变化的影响因素及煤体结构差异对煤储层改造的控制作用,提出了构造煤储层类型划分方案。研究表明:随着构造变形的增强,煤中外生孔裂隙规模增大,孔容、中值孔径、孔隙度等参数增大,煤储层渗流孔含量与构造变形呈正相关,但地层条件下构造煤储层的渗流性受储层压力、煤体结构、地下水等因素控制。构造煤储层特性决定了当前原位煤层气开发技术的不可行性;而卸压煤层气开采有效解决了构造煤储层渗透率低、压力传递困难以及压裂改造效果差等技术难题,卸压开采对煤储层的改造导致的"卸压增透增流"效应主要受煤体结构控制。煤体变形越强,改造效果越好,基于不同煤体结构构造煤储层中渗流孔的含量与改造效果的一致性,认为糜棱煤是卸压煤层气开发的优质储层,碎粒煤是较优质储层,碎裂煤和鳞片状煤是一般储层,原生结构煤是不利储层。     

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。      

低渗煤储层背景下高渗带主控地质因素及模式

沁水盆地南部郑庄区块相邻煤层气井地质条件和开发工艺基本相同,但产气量却有巨大差异。针对这一现象,利用构造裂隙填图、煤体结构测井解释、裂隙特征压裂曲线反演、构造曲率分析等技术,分析了煤储层裂隙系统的发育特征;从古地应力场演化、原地应力测试入手,讨论了煤储层裂隙优势方向上有效应力对渗透率的控制作用。研究认为,煤储层裂隙系统的发育特征和优势裂隙方向的有效应力,是低渗背景下高渗带的主控地质因素。建立了3种渗透率发育地质模式：一是裂隙系统发育适中与有效应力匹配型,煤储层渗透率高,煤层气井产量高;二是煤储层裂隙系统过度发育型,无论有效应力适中或者过高,两者条件均不匹配,储层渗透率较低,产气量低;三是有效应力过高型,无论裂隙发育程度如何,均会导致煤储层渗透率较低,产气量低。研究成果对于相似地质条件的煤层气区块内高渗带预测具有借鉴意义。     

沁水盆地煤层气水平井井筒煤粉迁移及控制

煤层气水平井煤粉的产出易造成储层伤害和卡泵问题,严重影响煤层气的产量。通过进行水平井井筒煤粉迁移规律物理模拟试验,研究了不同压差下,煤粉在水平井筒内的迁移特征。研究结果表明:煤粉和水两相流动为层流流动,煤粉迁移的速率与压差呈非线性增加关系,存在临界启动差压,压差增加到一定程度后,煤粉的迁移趋于稳定。根据煤粉产生机理分析、物模迁移实验和生产经验,提出了控制煤粉产出的生产措施。     

澳大利亚东部S区块煤层气储层特征及有利区预测

开发技术较成熟、需求量大等为澳大利亚东部S区块的低煤阶煤层气开发提供了良好的条件,但是缺乏系统性的关于低煤阶煤层气储层特征的研究。利用研究区的低煤阶煤层气区块的钻井、测井以及煤岩取心分析等资料开展煤层发育、煤质特征、储层物性、含气性以及保存条件等储层特征的研究。在此基础上,利用多层次模糊评价方法预测S区块的开发有利区。结果表明：澳大利亚东部S区块发育有6套中-高灰分长焰煤,累计厚度25 m,宏观上煤质以半亮煤-亮煤为主,显微组分中镜质组含量最高;孔隙结构以中孔和大孔为主,割理和裂缝较发育,渗透率为399.85 mD;含气质量体积平均为3.65 m³/t;良好的水文地质条件以及温度压力系统也在一定程度上保证了煤层气的富集。开发有利区分布主要受到含气量、累计厚度以及渗透率等因素控制。综合认为：澳大利亚东部S区块低煤阶煤层气资源具有较好的开发潜力。     

水力压裂条件下裂隙性煤储层垂直试验井产能预测

煤层气井产能预测一直是天然气工业领域试图解决的技术性难题。为探究水力压裂条件下裂隙性煤储层气渗透机理及产能规律,首先考虑其原生裂隙的几何特征对裂缝扩展规律的影响,结合经典PKN模型建立了改进的水力裂缝扩展模型;其次考虑排采过程中水力裂缝几何尺寸变化对煤储层孔隙率的影响,基于储层压力梯度动态方程建立了储层动态渗透率模型;最后运用流体质量守恒原理建立了裂隙性储层煤层气垂直井产能预测模型。运用该模型对河南焦作"三软"矿区GW试-008井进行了试验期70 d的产能计算,并与实际排采值进行对比,发现理论计算值与实际排采值动态变化曲线吻合度较高,平均日产气量分别为360.768 m³/d与381.489 m³/d,相对误差仅为6%,验证了产能模型的正确性。研究成果对我国"三软"矿区煤层气的开发利用具有重要的借鉴意义。     

深部煤层气成藏效应及其耦合关系

深部煤层气是中国非常规天然气勘探的一个新领域。从深部地应力状态转换、深部煤层吸附能力地温场负效应、深部温压下煤岩物理性质特殊性3个方面,分析了深部煤层气成藏的地质条件及其基本原理,论证了深部煤层气成藏效应的特殊性。结果显示：深部地应力状态发生转换的临界深度与水平最大主应力有关,对转换临界深度以深的煤储层渗透率造成不利影响;深部地温场对煤层吸附能力影响的负效应大于地层压力的正效应,造成深部煤层含气量同样存在一个临界深度,不能简单采用浅部梯度予以推测;围压是影响深部煤岩力学性质的主要因素,温度和流体压力对煤岩力学性质的影响更为复杂,它们不同程度地影响到煤储层的孔隙性、渗透性和吸附性。由于煤层围岩渗流能力的差异,深部煤层流体压力系统明显受含煤地层沉积格架的控制,可能导致同一套含煤地层中煤层与非煤储层分属于不同的含气系统。在此基础上,进一步提出了“四步递阶”的深部煤层气成藏效应耦合分析思路,为建立深部煤层气有利区带优选方法提供了基础。