鄂尔多斯盆地东缘深部煤层气生产特征及开发对策——以大宁—吉县区块为例

我国埋深在1 000~2 000 m的深部煤层气地质资源量为22.5×1012m3,占总资源量的61.2%,如何提高深部煤层气单井产量,形成针对性的开发对策是研究和攻关的热点。通过统计分析大宁—吉县区块地质参数和试采井生产数据,表明深部煤储层具有渗透率低、微孔发育、可采系数低的特点,丛式井具有长期低产、上产缓慢和排采期长的生产特征,L型水平井具有上产期短,产气量高的生产特征。以此为基础建立了深部煤层气产能评价指标体系,影响深部煤层气产气效果的因素主要包括地质条件、工程技术及质量与管理三大类。因此,提高深部煤层气单井产量要做好以可采性为重点的高产区评价及预测,开展压裂施工参数优化和井型井网井距互相匹配的地质工程一体化设计,加强工程质量管理,降低储层伤害、实现长期持续排采。     

鄂尔多斯盆地保德区块煤层气富集区高产水井排采效果剖析

鄂尔多斯盆地东缘保德区块煤层气富集区高产水井的产气效果差异大，为了提高煤层气的产气效果，有必要确定产出水来源，划分高产水井类型、明确有助于产气的高产水井特征。通过分析保德区块煤层气富集区内500余口煤层气井，首先确定该区煤层气富集区高产水井的分布特点及产出水来源，划分出富集区两类高产水井，其中第一类高产水井为有效贡献井；然后利用生产数据分析、测井模型计算及煤层气数值模拟等方法，剖析富集区第一类高产水井案例，明确了采出水不仅来自其煤层及顶底板水，同时还有邻井的煤层及顶底板水汇聚，验证了低构造部位高产水井的长期排采，有利于周边相对高构造部位井的排采降压。结论认为，富集区第一类高产水井产水来源仅来自煤层及顶底板，埋深小于1 000 m、远离供水区、位于构造相对低势点，虽然产水量大，但对于相邻井的排水、缩短见气时间、提高面积降压效果、形成井间干扰及扩大解吸范围发挥了重要的积极作用。该研究成果可为煤层气井高产水原因分析、优化井位部署以及关于高产水井停止或继续排采等生产决策提供参考。     

鄂尔多斯盆地临兴中区块上古生界盒8段储层发育控制因素

通过分析岩心、钻测井及地球化学测试资料,结合大量岩石、铸体薄片及扫描电镜观察研究,明确了鄂尔多斯盆地临兴中区块上古生界盒8段的沉积特征、储层发育特征和储层物性主控因素。研究区盒8段发育辫状河三角洲平原沉积体系,主要包括分流河道及分流间湾微相,其中分流河道以心滩沉积为主,为研究区的骨架砂体,河道侧向迁移、改道频繁,砂体间相互冲刷、切割及叠置,垂向上可形成20 m以上的巨厚砂体;由于分流河道位置多变,同时对下伏沉积物有强烈冲刷作用,分流间湾有时保存不完整或不太发育。研究区盒8段储层砂岩类型多为长石岩屑砂岩和岩屑长石砂岩,岩屑砂岩次之;储层储集空间类型以剩余原生粒间孔、粒间溶孔、粒内溶孔为主;储层物性表现为低孔、特低渗特征;储层孔隙结构可划分为3类,主要为Ⅱ类、Ⅲ类储层,储集空间以中小孔隙为主,排驱压力较高。研究区盒8段储层物性主控因素表现为:物源提供了储层的物质基础,沉积时期物源主要来自盆地北部,具有东西分带的特征;沉积体系决定了砂体类型及发育规模,分流河道主河道砂体和心滩沉积厚度大于15 m,为最有利储层发育区;成岩阶段处于中成岩阶段A期,压实作用及各类胶结作用是本区储层致密化的主要原因,而溶蚀作用是本区最主要的建设性成岩作用,是改善储层致密性的关键。     

镶嵌暂堵钻井液在潘河区块15~#煤层开采试验中的应用

潘河15~#煤层含气量大,易碎易污染,井壁坍塌严重。分析其坍塌与煤储层保护的机理,采用镶嵌暂堵钻井液进行了研究试验。结果表明,该钻井液具有良好的流变性,API失水低于10 m L,井壁防塌和储层保护效果良好,9口井的平均煤层井径扩大率6.13%,试验井先期产量达2 112 m~3/d,均优于清水钻进。形成了一套适宜潘河15~#煤开发的钻井液体系,并为解决井壁坍塌和煤储层保护难题提供了新的思路。     

潘河区块煤层气定向井钻井工艺研究

通过采用"优化设计、镶嵌暂堵钻井液技术、超低密度固井技术以及轨迹控制技术"等工艺方法,在原3号煤井场上扩建后再部署15号煤定向井进行钻井施工。试验井组X井组平均机械钻速5.51m/h,比设计提前3.6天完井,煤层平均井经扩大率5.9%,各项钻井质量指标合格,施工期间同井场3号煤井正常排采。研究结果表明,这套工艺方案可以减少钻前工程成本,提高井场利用率,保护井壁稳定,实现潘河区块3号煤和15号煤的共同开发。     

含煤盆地深层“超饱和”煤层气形成条件

中国深层煤层气资源丰富，但总体勘探和认识程度较低，尚未形成较为系统的深层煤层气地质理论。通过解剖分析准噶尔盆地白家海凸起和鄂尔多斯盆地临兴区块深层"超饱和"煤层气井的试气/生产动态，估算原地游离气的含气量，分析了深层"超饱和"煤层气的形成条件。研究表明：①深层"超饱和"煤层气储层中除吸附气外，还含有原地游离气，用常规试气方法可直接获得气流，煤层气的产出不明显依赖于排水降压；②埋藏超过一定深度，在煤阶和温度的综合作用下，煤的吸附能力将随埋深的继续增加而降低，煤层中吸附气的饱和度有增加的趋势，在达到吸附饱和后，出现原地游离气并形成"超饱和"煤层气，盆地深层具有"超饱和"煤层气形成的优势条件；③由于地温梯度和压力梯度的不同，不同盆地"超饱和"煤层气出现的临界深度不同，异常高压和异常高热流可以降低深层"超饱和"煤层气形成的临界深度；④深层"超饱和"煤层气开发具有大大缩短见气时间、充分利用地层能量和累积产水量低等优势，有望成为未来煤层气勘探开发的一个重要领域。     

气控环形防喷器密封胶芯大变形分析

针对气控环形防喷器胶芯在密封过程中的大变形以及与油管存在密封压力难以计算的问题,建立胶芯物理模型,结合厚壁筒理论与橡胶本构方程,同时考虑胶芯的材料非线性和几何非线性,探讨防喷器密封过程中胶芯变形与接触压力的变化。根据胶芯变形过程中无变形阶段、自由变形阶段和接触变形阶段的不同受力状况,利用迭代的方法对每个离散微段施加控制压力,得到不同控制压力下胶芯变形量与接触压力,并与仿真结果进行比较。结果表明:在自由变形阶段,随控制压力增加,胶芯变形量逐渐增大且由中间向两侧逐渐减小;在接触变形阶段,胶芯内径保持不变,且与油管间接触压力不断增加。采用胶芯变形理论方法计算的接触压力变化规律与仿真结果基本相同,验证了胶芯变形理论计算方法的正确性。     

柿庄北区块煤层气井排采制度研究

针对沁水盆地南部柿庄北区块煤层气井排采压降规律不清、阶段划分不明确、排采制度不合理等问题，基于煤层气吸附-解吸规律及气液固三相流动特征，根据现场工程实践，结合研究区煤储层特点及不同开发时期生产规律，以井底流压控制为核心，确定排采制度的关键参数，形成可量化、操作性强的七段式控压排采制度。将该研究成果应用于柿庄北区块煤层气生产井，同井区达产率均值由19.3%上升至52.3%，提产效果显著。该制度扩大了深部煤层气排采井压降漏斗范围，有效增大了泄压面积，提高了单井产能，对于煤层气老井上产、新井投产具有指导和借鉴意义。     

地质工程一体化在保德煤层气田勘探开发中的实践与成效

保德煤层气田位于鄂尔多斯盆地东缘晋西挠褶带北段、河东煤田北部,煤层气资源丰富。保德区块煤层气地质条件具有埋藏浅、含气量低、易碎易垮塌、机械强度低、低孔超低渗、欠压储层等特点,煤层气勘探开发面临着从地质评价、钻完井、储层改造、采气工艺到地面集输等一系列技术问题。针对这些问题,中石油煤层气有限责任公司在系统梳理前期勘探成果的基础上,充分利用现有各类煤田钻孔、地震、钻井、测井、试井、样品分析化验等资料,全面研究区内中低阶煤煤层气的地质特征和储层特征,开展煤层气精细选区评价技术研究,开发适应于中低阶煤的煤层气勘探开发技术系列,坚持地质工程一体化研究,攻克煤层气勘探开发技术瓶颈,不断完善和优化从物探、钻井、压裂、排采到地面工程工艺等系列技术方案,实现了保德区块煤层气的高效开发,建成了目前中国规模最大的中低阶煤煤层气田。