压裂井开发煤层气技术及其应用

介绍了铁法煤田煤层气赋存的基本情况及压裂井开发煤层气技术,总结了以往铁法煤田煤层气的开发及利用情况,指出压裂井开发煤层气技术将在铁法煤田煤层气开发中发挥重要作用,以及应用中应当注意的问题。     

庄5井压裂后效果评价

采用试井分析方法来评价压裂效果，根据压裂缝井试井理论，对庄5井压前压后试井资料进行了对比分析，并结合压裂施工工艺及压后压降曲线分析评价了庄5井压裂层段的压裂效果；得到了造成该井压裂效果不佳的原因主要有四点：①压裂液对地层造成了一定伤害；②压后裂缝半长太短，说明地层没有完全压开；③地层物性变差；④地层存在出水现象。这样为该井的合理开发和制定下步增产措施提供了参考依据。     

煤层气井压裂技术方法研究与应用

压裂工艺是实现煤层气井强化增产目标的关键工艺技术。煤层气特殊的储集及产出条件使煤层气井压裂在许多方面具有不同于常规油气井压裂的特点和技术要求。本文概述了煤层气井压裂的作用与特殊问题，介绍了煤层气井压裂前地层评价与压裂评井选层、设计与优化方法、压裂施工实时模拟分析技术、压裂压力分析技术以及压裂液试验评价技术的基本内容。这些技术在柳林等煤层气勘探开发试验区实践中取得良好应用效果，对我国煤层气井压裂施工具有指导意义，值得借鉴。     

煤层气井多井压裂效果的数值分析

地面钻井抽采瓦斯已成为解决高瓦斯矿井安全问题的有效方法,但我国煤层的渗透率普遍较低,需要进行人工增透,其最有效的方法之一就是水力压裂。在对瓦斯抽采单井压裂效果分析的基础上,利用有限元分析软件RFPA对多井压裂效果进行了数值分析,结果表明:单井压裂时,裂缝在井周两侧沿最大水平主应力方向延伸;多井压裂设计时,采用对角线沿最大水平主应力方向的菱形布井方式,能在煤层中产生充分发育的裂隙和损伤区域,达到压裂煤层的目的;模型的边界条件对模拟结果产生较大影响,施加围压更符合实际情况。     

页岩气/煤层气压裂井非均质缝网试井反演方法

页岩气/煤层气压裂井缝网反演是开发调整部署、提采方案优选与效果评价的基本依据,但储层天然裂缝发育,压裂缝网形态复杂、非均质性强,现有试井方法难以有效反演。在表征页岩气/煤层气赋存、非线性流动机理、不同尺度非均质缝网的基础上,建立了压裂井多介质渗流数学模型,基于改进格林元方法实现了模型的高效数值求解,获得了页岩气/煤层气压裂井的压力动态响应特征,明确了流动阶段与非均质缝网参数的影响规律,构建了非均质缝网参数的试井反演方法,并结合现场案例进行了应用研究。结果表明：页岩气/煤层气压裂井压力动态响应主要展示出6个流动阶段,考虑储层分区后会出现改造区拟稳态流动阶段;裂缝导流能力主要影响早期双线性与线性流阶段,裂缝长度对边界控制流之前的阶段均有较大影响;相同裂缝长度与压裂段数下,缝网形态的压力动态响应较弱,需要联合地质、压裂、微震监测等资料才能反演缝网非均质性;所提出的试井分析方法综合了缝网建模、动态模拟、特征线/图版拟合等过程,可以实现压裂井非均质缝网反演,为页岩气/煤层气气藏工程研究提供了理论基础与技术支持。     

煤层气垂直压裂井在彬长大佛寺井田的应用

介绍了彬长大佛寺井田首次应用垂直压裂井开采煤层气。在钻井过程中采用低固相钻井液及变密度固井的方式,减小了对煤储层的伤害;压裂时采用以套管注入、高排量、活性水携砂为主的清水压裂配套工艺技术,能够满足该区煤层气井储层改造的要求;并在排采中尝试将液面降至煤层顶板位置生产,取得了理想的效果。     

低效煤层气井多次压裂增效开发技术研究

延川南煤层气田经过6年多开发实践,认识到储层改造体积小导致的缝控储量规模不足是煤层气井低产主因之一。气田呈现出低效井井数占比高、贡献产量小的生产特征。为改善气田开发形势,急需开展低效井增效开发技术攻关。理论研究表明,水平应力差异系数(K)越小,水力压裂越易形成复杂缝网;压裂施工产生的诱导应力能够改变储层应力状态,降低K值;多次压裂施工能够多次诱导储层主应力重定向,有助于低渗煤层形成复杂缝网系统。以鄂尔多斯盆地东南缘延川南煤层气田稳产期短、剩余储量丰富的低产气井为研究对象,开展以梯次提高排量、逐渐增大前置液量、组合加入支撑剂为主要特征的多次压裂增效开发技术现场试验。应用后,监测的裂缝缝长是单次施工产生的缝长3倍以上,裂缝形态由单一裂缝转向复杂缝网,有效扩大储层改造体积;通过多次组合加砂实现缝网有效支撑,在深部煤储层建立高效导流通道。复产后,试验井气液平均日产出量分别提高5倍、7倍,评估最终可采储量增加5倍左右,提高煤层气单井产量和最终采收率,实现低效煤层气井高效治理,增产效果显著。在随后推广应用的22口煤层气井中,实现单日平均产量和最终累计产量的双突破,证实多次压裂增效开发技术能够提高深...     

煤层气井压裂工艺技术对比分析

由于煤层裂隙系统连通性差,渗透率低,需要通过压裂技术改造煤层气储集层来实现增产。以晋煤集团煤层气井4类压裂技术为主要研究对象,分析水力压裂、氮气震动压裂、高能气体压裂和等离子脉冲压裂技术的优缺点,并对比各类压裂技术的改造效果,以期对压裂施工工艺的选择和压裂工艺研究方向的确定具有指导作用。研究表明,活性水压裂是煤层气井压裂增产的主要手段,但在松软低渗及深部煤层气藏改造效果方面有待继续突破;胶液和清洁压裂液压裂对不同煤层气藏的适应性有待进一步研究,同时需要降低成本,提高其性价比;氮气震动压裂目前仍处于试验研究阶段,需要继续研究压裂机理及工艺的适应性;高能气体压裂在深部煤层气藏及薄煤层气藏中的解堵增产效果不明显,还未实现工艺上的突破;等离子脉冲压裂在煤层气藏中应用于老井解堵,具有良好的效果和推广价值。      

压裂井建造技术在铁法煤田的应用

论文基于铁法煤田煤层的赋存特点,较详细地阐述了压裂改造技术,包括完井、地层改造、压裂后的排采试验等技术.该技术在铁法煤田现场应用于8口井,取得了显著的经济效益、社会效益和环境效益.在铁法煤田有很大的发展前景.     

应用瞬变电磁虚拟波场成像方法检测井下煤层气水力压裂效果的试验研究

水力压裂是煤层气增产改造的常用手段,对压裂效果的好坏有重要意义,对比压裂前后的瞬变电磁探测数据是一种对其有效的评价方法。探讨了瞬变电磁波场变换理论,实现了对瞬变电磁信号中波场特性的提取,提出了基于虚拟波场波形特征的速度分析反演成像方法。计算了三维数值模型数据的反演结果,对存在较小形态变化的裂缝取得了良好的成像效果。开展了两次工程试验,对瞬变电磁虚拟波场反演成像方法检测井下煤层气压裂裂缝形成情况的实用性和可靠性进行了检验。研究表明:瞬变电磁虚拟波场反演成像方法能够有效应用于井下煤层气水力压裂效果检测。     

不同原生裂缝壁面特征对煤储层压裂造缝影响的对比分析

为了准确认识原生裂缝壁面特征对煤储层水力压裂效果的影响,基于对沁水盆地南部8口煤层气井附近原生裂缝壁面特征以及其压裂效果的解剖观测,对2口典型煤层气井F1和F2附近的原生裂缝壁面特征进行了观测和对比:F1原生裂缝壁面相对曲折、粗糙以及次级裂缝发育,F2则反之。对2口煤层气压裂井开挖解剖发现:煤储层压裂裂缝形态比压裂理论模型推算值及地面监测值更为短而宽;原生裂缝壁面特征对水力压裂效果具有重要影响。研究结果表明:煤储层特有的原生裂缝壁面特征是造成实际的压裂裂缝更为短而宽的重要因素;不同的原生裂缝壁面特征通过影响压裂过程中流体压力降低梯度进而影响最终压裂效果。     

出砂关停煤层气井复产潜力评价方法

为最大程度地开采地下煤层气资源,实现投入产出比最优化,开展出砂煤层气关停井复产潜力的研究尤为重要。综合考虑煤层气藏地质及生产特点,采用科学的量化方法对出砂关停井复产潜力进行分析,确定了关停井复产潜力评价的5个二级评价指标(钻遇地质条件、剩余供给能力、出砂情况、关停井历史生产情况及周边井生产情况)及对应的三级评价参数;优选定义了重点评价指数,并利用归一化处理的方法屏蔽了地质和区域差异对参数界限值的影响;采用层次分析法确定了各指标的权重,并最终建立了出砂煤层气关停井复产潜力量化评价模型。将该模型应用于现场出砂关停井的复产潜力评价中,并根据评价排序结果有针对性的采取复产措施,取得了良好复产效果的同时降低了复产成本。     

套筒致裂法测试地应力的原理与方法

为更加精准地获得煤矿井下地应力的大小和方位,提出了一种测试地应力的新方法。该方法采用具有高频自动存储测试压力并生成压力-时间曲线功能的JHDC-1型地应力测试仪,通过对某个测试孔实施2次加压致裂,能够获得精确的油压值及相应的致裂方程。采用弹性力学中的圆孔应力集中理论,详细地剖析了油压值与致裂压力之间的换算关系,给出了三孔致裂法测试地应力的基本原理。并详细的阐述现场测试方法与步骤。该测试方法适用于各种地质条件和井下环境的测试,尤其适合煤矿井下地应力测试的现场使用。     

沁水盆地北部古交区块煤层气压裂工程属性评价

地面煤层气的开发过程非常复杂,除了受地质条件影响外,钻井、完井工程属性以及排采制度很大程度上影响气井的产量。已有的开发实践证实,煤储层水力压裂改造是煤层气增产的主要手段之一。通过分析已有煤层气的压裂工程属性特征,揭示压裂效果对煤层气产能的影响关系,对下步制定煤层气开发方案或低产低效井治理具有重要的指导意义。     

煤层气井水力压裂裂缝导流能力实验评价

本文主要围绕煤层气井压裂裂缝导流能力实验评价展开介绍。煤层气井水压裂裂缝导流能力实验表明，与砂岩地层不同，煤层的硬度较小，压裂中支撑剂嵌入情况较严重，导致导流能力降低，加大铺砂浓度能在很大程度上提高煤层裂缝的导流能力。实验中，煤层闭合压力是一个重要的参数，实验对比了在不同闭合压力下，支撑剂颗粒的破碎与嵌入、铺砂浓度、石英砂支撑剂粒径的选择等因素对煤层导流能力的影响。本文所得出的结论对今后煤层气的研究工作及现场施工具有一定的指导意义。     

煤层气资源可动用性定性/半定量评价方法研究

煤层气资源可动用性是指由煤层水文地质条件和煤层压裂改造条件共同决定的煤层气资源开发动用的难易程度,煤层气资源可动用性评价与煤层气储集条件评价构成煤层气资源可采性评价的两个重要方面。通过沁水盆地柿庄区块和寿阳区块排采效果差异的分析对比,从煤系地层含水性、断裂构造、地应力状态和煤层与围岩的岩性组合4个方面深入讨论煤层气资源可动用性的评价问题,进而提出煤层气资源可动用性定性/半定量评价方法。研究表明:煤系地层的含水性对区块整体的煤层气资源可动用性影响很大;断裂的天然水力连通作用降低了井筒-压裂煤层系统的封闭性,导致断裂附近的煤层气资源可动用性弱,且煤系地层含水性越强,断裂附近煤层气井高产水的风险就越大,煤层气资源的可动用性就越弱;煤层所处的地应力状态和围岩的岩性组合共同构成井层煤层气资源可动用性的客观条件,地应力状态影响人工压裂缝的方位,对可动用性产生重要影响,而煤层与围岩的岩性组合客观上决定煤层气的可动用性,但结合应力状态、水平应力强度和压裂规模的综合分析,才能做出更科学的判断。煤层气资源的可动用性评价方法基于层次分析的思想,综合考虑了煤系地层含水性、断裂、地应力状态和煤层与围岩岩性组合4个方面,可应用于煤层气选区评价和井层优选。     

煤层气田储量评估方法适用性研究

随着天然气行业在能源供应中的地位愈加重要,近年来煤层气勘探开发生产规模越来越大,煤层气田开发生产日趋成熟,同时对煤层气储量评估要求越来越高。目前煤层气储量评估主要停留在静态容积法评估阶段,动态储量评估及管理相对滞后,与天然气储量评估相距甚远。本文通过列举目前国内外油气(包括煤层气)储量评估体系及评估方法,以PH煤层气区块为例,从不同角度,利用不同评估方法对该区块进行储量评估,并重点研究动态储量评估方法,提出煤层气田不同开发阶段所采用的评估方法,用以指导煤层气开发生产。     

保德区块煤层气勘探历程与启示

为充分利用厚煤层的煤层气资源,需提高厚煤层的压裂改造效果,在厚煤层中建立复杂缝网。以沁水盆地兰花区块不同厚度煤层气井为例,研究不同厚度条件下,压裂施工参数对压裂改造效果、产气效果的影响。结果表明：研究区厚煤层压裂缝网长度及改造效果受压裂液总量的影响较显著,压裂裂缝平均长度192 m,压裂裂缝向埋深较浅的区域延伸较长;研究区山西组3^#煤层水平主应力方向为北东东向,压裂裂缝偏离水平主应力方向,井筒两侧的裂缝长度差异增大;煤层厚度越大,资源丰度越高,其对每米煤厚的平均日产气量及每米煤厚的累计产气量贡献越大。通过对煤储层多参数地质甜点优选及开发工程参数优化,可降低厚煤层煤层气开发风险,提高产气效率。

     

基于Matlab的岩层微地震破裂定位求解及其应用

基于地震波在连续介质中的传播机理，采用P波到达时间为主要指标，编制了基于Matlab语言的定位软件.该软件在两个煤矿的微地震监测中得到了成功的应用.介绍了定位软件的编制原理、结构和操作使用过程，讨论了通过监测数据的优化组合、均方差去噪等提高定位精度的方法和途径，并以华丰煤矿岩层破裂事件为例，详细介绍了定位的过程，展示了定位结果的三维图像.实际应用结果表明：采用牛顿迭代法求解定位方程组具有计算简单、迭代速度快的优点，而借助于Matlab语言的强大运算功能，使定位速度大大提高，很适合于实时定位.