双煤层多分支水平井煤层气开采技术研究及应用

针对常规直井煤层气开采过程中的煤层泄压解吸面积低、压裂增产规模有限、压裂液对煤储层存在不同程度的损伤、抽采效率低等问题,结合柳林地区地质特征,提出了双煤层多分支水平井煤层气开采方式。分析了多分支水平井增产原理,认为通过增大煤层解吸暴露面积,提高气体导流能力,促进微裂缝动态发育,增加煤层气运移通道等方式,可以提高煤层气抽采效率。在柳林地区开展了工程应用,结果表明:与常规直井相比,通过双煤层多分支煤层气开采技术应用,研究区最高日产气量提高了5.18～9.0倍,日均产气量提高了6.27～10.19倍。     

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。     

煤层气压裂缝高控制对排采影响的研究

压裂缝高控制对煤层气井排采效果具有十分重要的意义。本文主要通过研究煤层气井压裂裂缝延伸机理,在分析沁水盆地煤层气储层的典型地质特征及岩心数据的基础上,结合实际压裂施工曲线和排采数据,总结出压裂缝高控制对煤层气井排采的影响机制,最后基于区块资料及施工经验提出几点压裂参数优化方法,为提高煤层气井产量提供更为有效的开发技术。     

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。     

晋城矿区郑庄深部煤层L型水平井增产改造技术

晋城矿区郑庄区块常规直井煤层气产量低,开发效果差。为有效改善该区块煤层气的开发现状,提高煤层气井产量,采用理论分析与现场试验相结合的方法,在充分利用老井压裂影响范围的基础上,提出了L型水平井串联压裂增透改造技术,并形成了集井位布设、射孔压裂段优选、连续油管分段压裂改造于一体的L型水平井高效开发方法与技术。经现场试验,L型水平井串联压裂增透改造技术取得了良好的增产改造效果,L型水平井产气量是本区块常规直井平均产量的近30倍。研究结果为晋城矿区深部区块的煤层气高效开发与老井改造提供了依据和指导。     

基于随机森林算法的煤层气直井产气量模型

煤层气产量评价和预测是煤层气开发工程决策的关键基础。随机森林算法具有计算量小、精确度高的优点。影响煤层气井产能的参数包含地质参数、工程措施和排采工艺参数。煤储层地质参数分为动态参数和静态参数两个部分。静态地质参数由煤层的本质属性决定,如:煤层埋深、煤层厚度、地应力等;动态地质参数在排采过程中发生动态变化,如储层压力、渗透率等。排采工艺参数多为动态参数,主要受人为调控,如井底流压、套压、动液面深度、冲次、冲程等。当煤层气井完成选址、钻井、水力压裂等条件进入生产阶段,排采工艺参数对其产量影响至关重要。基于随机森林算法,分析了沁水盆地郑村区块15号煤层8口煤层气井的地质参数和排采工艺参数对产气量的影响,计算得到了排采工艺参数对煤层气井产气量影响的重要性指标排序,即流压>套压>动液面>冲次>冲程>埋深。将煤层气井最近60 d的生产数据作为产气量预测的测试样本,其余历史生产数据作为学习样本。学习样本经过缺失值处理、异常数据处理后,输入至R语言中,利用随机森林算法对历史产气量进行拟合分析。综合考虑排采工艺参数和历史产气量的动态变化对煤层气井后续日产气量的影响,建立了煤...     

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。     

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。     

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。     

煤层气多分支水平井排采控制技术研究

多分支水平井排采控制技术影响着其产气效果,对其进行研究对煤层气多分支水平井排采制度的制定有重要的指导意义。本文从对煤储层的改造及排采过程中裸眼段井眼切面应力变化方面,详细论述了多分支水平井的生产机理。针对多分支水平井排采生产特征,把多分支水平井排采生产过程划分为稳定降液、控压排水、控压放气、稳定生产和衰减5个阶段,并根据每一个阶段的排采特征制定了合理的排采工作制度。在上述研究的基础上,分析了排采速率对水平井产能的影响以及煤粉的产出规律和产出机理,指出多分支水平井井的排采必须制定精细的、合理的工作制度进行,否则将对煤储层造成严重伤害。     

郑庄区块高阶煤层气低效产能区耦合盘活技术

高阶煤层气井低产低效区的普遍存在,已成为制约我国煤层气产业发展的主要瓶颈之一。沁水盆地郑庄区块有2/3的矿井属于低效井,区块整体经济效益差,以郑庄区块为例,剖析造成高阶煤煤层气低效开发问题的影响因素,提出了低效区盘活技术策略和模型。建立了井网部署方式、储层改造适应性技术、高效排采管控方式3个方面的优化技术,形成了适用于高阶煤储层煤层气井增产的技术系列:一是基于开发动态分析和数值模拟的开发井型井网优化技术和水平井耦合降压盘活直井技术;二是基于煤储层特征及煤层气开发机理分析的高阶煤储层疏导式储层改造技术;三是基于煤储层气-水赋存机理和微裂隙气-水流动机理的高效排采管控技术。在此基础上,提出了郑庄区块低效产能带耦合盘活的工艺技术思路:以资源有效动用为核心,通过调整井网井型,采取疏导式储层改造技术和高效排采管控模式,实现低效区带整体协同降压,新井高效开发,老井稳定增产,达到区块整体盘活的效果。建立了低效区整体盘活工艺技术模型,并在郑庄区块进行了现场试验。为期3 a的现场试验取得了显著的开发效果:44口直井平均单井日产气量2 400 m~3,是周围老井峰值产气量的3.6倍;22口水平井盘活试验井产量是调整前水平井的4.2倍,耦合降压使得周围低产直井平均单井日产气量提高了435 m~3,试验区采气速度由调整前的1.8%提高为目前的7.6%,提高了区域煤层气储量动用程度和采气速度,使区块开发经济效益转亏为盈。该项技术的研发成功,为国内类似地质条件煤层气低效区盘活提供了示范和借鉴。     

地浸“水平井注-直井抽”井场流场数值模拟与井网优化

利用数值模拟软件建立了"水平井注-直井抽"井场二维、三维模型,探究了流场渗流特点,以最小化浸出死角为目标优选了井网布置参数。数值模拟结果表明:以水平井作为注液井可以形成线性驱替,有效提高注液效率,避免浸出死角;重力对渗流场的影响较小,水平注液井应布置在含矿含水层的中部位置;"水平井注-直井抽"井场最优井间距:直井与水平井的间距为35m;直井与直井的间距为50m。     

启动压力梯度对致密油藏水平井裂缝参数的影响

致密油藏流动能力差,水平井压裂后形成基质与裂缝两种差异明显的介质,流体在两种介质中的渗流规律不同,在基质中存在很高的启动压力梯度,不同渗流规律的耦合对致密油藏压裂水平井开发产能及开发动态规律的研究提出了新的难度。本文建立了考虑不同基质低速非线性渗流规律的致密油藏压裂水平井产能模型,并在此基础上研究了启动压力梯度对致密油藏压裂水平井开发动态的影响,将整个生产周期分成了第一线性流、裂缝干扰流、第二线性流和边界控制流四个阶段,并认为启动压力梯度具有缩短第一线性流与第二线性流的稳产阶段的作用,不利于致密油藏的有效开发;同时,启动压力梯度对裂缝参数的优化具有重要的影响,越高的启动压力梯度需要更长、更密、更多的裂缝才能进行有效的开发。     

含硫气井非达西渗流下的产能预测方法

含硫气藏在开发过程中,固态硫沉积将降低储层岩石孔隙度和渗透率,极大地破坏气井产能,此时常规气井产能计算模型已经不再适用,因此建立含硫气井产能预测模型十分重要。本文考虑硫元素在近井地带沉积引起的储层渗透率变化,将储层分为沉积区和非沉积区。基于渗流力学理论,建立了含硫气藏直井、水平井在平面径向非达西稳定渗流条件下的二次三项式产能方程。通过分析硫沉积、启动压力梯度、水平段长度对气井产能的影响,认为气井产能随硫沉积饱和度的增大而减小,无阻流量与启动压力梯度呈负相关关系,水平井段长度越长,产能越大。     

煤层气多分支水平井的最新进展及发展趋势

多分支水平井是开采煤层气的重要手段.多适用于中、高煤阶煤层,煤层机械强度较高,力学性质稳定;地质条件要求埋深适中,煤层厚度适中,横向连续稳定分布,煤层中夹矸不发育,构造稳定,避开断层和破碎带.煤层气多分支水平井技术最主要的优点表现在,单井产气量高、采收率高、生产周期短、井场占地面积少.不同地质条件需采用不同井型多分支水平井,其经济效益与社会效益不同.     

沁南西—马必东区块煤层气高效建产区优选技术

沁水盆地南部是我国目前规模最大的煤层气生产基地,浅部开发工程布置的逐渐完成,必然要将眼光转向深部,开采难度增大。为此,准确圈定高效建产区尤为重要,沁南西—马必东区块正是如此。面对这一新的技术挑战,分析深部煤储层特点,结合沁水盆地南部前期煤层气井生产实践,首先划分出资源基础、产气条件、储层可改造性3个优选层次,进而从含气性、渗透性、疏导性、可采性四个方面提出了高效建产区优选标准和流程,形成了"三层四性"高效建产区优选技术。研究认为,建产区开发潜力体现为关键地质条件指标的组合,包括高于经济极限的煤储层含气量,单位长度微裂隙总宽度≥50μm,可疏导指数≥30 nm,地应力状态处于垂直应力≥最大水平主应力≥最小水平主应力或最大水平主应力≥垂直应力≥最小水平主应力状态,以原生—碎裂结构煤为主,局部构造相对简单,可动用面积≥30%等。基于这一标准,在沁南西—马必东区块优选出3个高效建产区,部署了5口试采井,获得单井日产气量2 000 m~3以上的实施效果,验证了优选技术方法的可靠性,为沁水盆地深部煤层气区块高效建产区优选提供了技术示范。     

潘庄区块煤层气井产气曲线特征及采收率的研究

为了揭示潘庄区块煤层气井产气曲线特征,采用理论分析和数值模拟方法,分析了潘庄区块煤层气含气量、渗透率、储层压力等储层参数特征。总结了潘庄区块气井产气曲线特征受控于高资源丰度、高储层压力梯度及高渗透率的规律。结果表明：气井产气曲线特征表现为产气峰值出现时间早、持续时间长的特点;直井采收率可达59%,水平井采收率可达67%,明显高于储量报告申报的采收率为55%的取值。     

鄂尔多斯盆地致密油藏水平井体积压裂技术

为实现鄂尔多斯盆地致密油藏水平井体积与产能的扩张,设计一种水平井体积压裂技术。利用Eclipse油藏数值模拟软件,构建致密油藏水平井流线模型,通过Front Sim模块,对流线模型实施油藏开发模拟。采用定射角定向定面射孔技术,实施水平井体积改造,构建储层与井筒之间的桥梁。确定体积压裂施工参数,保证井底净压力比水平两向应力差高,根据渗吸驱替过程,确定对应关井时间,实现致密油藏水平井体积压裂。测试结果表明,改造后水平井体积达到了1 000×104 m3左右,远大于改造前的水平井体积,初期阶段日产液量和日产油量分别提高了35倍和4.0倍,稳定阶段日产液量和日产油量分别提高了4倍和2倍,有一定的渗吸、置换作用,说明设计技术有明显的改造效果。     

煤层气井连通技术研究

由于我国煤层气储层具有渗透率低、压力低的特点,直井煤层控制面积小,产量低,钻单支水平井不利于后期的排水降压作业,所以现在煤层气开发多采用羽状水平井,羽状水平井需要工艺井与排采井之间的连通。两井连通需要对两井距离、方位偏差、新的靶点坐标、南北坐标、东西坐标等进行精确测量,找出新的靶点,然后对定向井进行定向指导,确保成功连通。