四维动态地应力建模方法及其在寿阳区块煤层气开发中的应用

沁水盆地寿阳区块煤层气主产区15#煤层前期开发过程中大部分开发井出现低产气、高产水等问题,为了提高该区块煤层气采收率,需要对当前地应力状态及变化趋势进行评估以满足加密调整和二次压裂等开发调整方案需求。结合有限差分油藏模拟器CMG和有限元模拟器ABAQUS,提出了渗流-应力耦合的四维动态地应力建模方法,并利用该方法分析了寿阳南燕竹A2区块煤层动态地应力特征,结果表明:地应力反演结果与现场测试结果误差小于10%,证明了本文提出的四维动态地应力建模方法具有较高的计算精度;南燕竹A2区块两相邻单井地应力变化趋势相近,证明了该区块煤层储层连通性较好,但产量或孔隙压力的变化分布强弱对地应力变化和储层压实仍有一定影响;根据A2区块9口在排井地应力变化强弱对比结果,认为SYNY-136井地应力偏转程度最高,二次压裂时容易产生新裂缝,而SYNY-173井地应力偏转程度最低,二次压裂时不易产生新裂缝。本文研究成果可为煤层气排采制度调整、加密井井壁稳定性分析、二次压裂优化设计等提供参考。     

韩城区块煤层气井二次改造工艺优化及现场试验

韩城区块煤层气井产能尚未完全释放,无法支撑长期稳产和高产。为进一步优化煤储层二次改造工艺,改造低产能煤层气井,提高煤层气单井产量,在剖析该区块地质特征的基础上,分析了常规二次压裂工艺试验井的低产原因。针对二次改造施工过程中的工艺缺陷及技术难题,以解决“煤粉堵塞裂缝+新裂缝延伸距离有限”为主要目标,形成了“酸化+暂堵”复合二次改造工艺,并在3口井进行了现场试验。采用复合二次改造新工艺后,试验井J4井平均产气量为3 765.6 m3/d,产量提升明显,裂缝改造体积较为理想;J5井、J6井恢复生产能力,且上产潜力较大。研究结果表明,复合二次改造新工艺在低产能煤层气井应用效果较好,可为相同地质背景条件下的煤层气老井改造提供技术借鉴。      

延川南区块煤层气井高产水成因分析及排采对策

为了解鄂尔多斯盆地延川南区块煤层气井高产水的成因及高产水对煤层气井产能的影响,对延川南区块内煤层气的地质条件、压裂施工情况以及不同产水量煤层气井生产特征进行了分析研究,探讨了延川南区块高产水特征形成的原因,确定了高产水煤层气井的排采方法。结果表明,压裂缝的缝高过大,沟通了二叠系下统下石盒子组砂岩裂隙含水层组,是导致延川南部分煤层气井产水量过大的主要原因;高产水会造成实际见气储层压力比临界解吸压力低,降低了煤层气井产能。高产水煤层气井的排采难度大,需要选择合理的排采设备,在气井产气之前井底流压要平稳、快速下降,使煤层气井尽早见气,见气之后适当放缓排采速度。该排采方法在高产水煤层气井进行了应用,排采效果较好。      

晋城亚行煤层气井水力压裂技术研究

项目区位于晋城无烟煤集团寺河煤矿预备采煤区,地面上已钻煤层气井100口。通过对该项目煤层气井区块地质情况、煤层性质、水力压裂施工入井材料以及施工工艺技术的研究,初步形成了一套适合晋城无烟煤煤层气井压裂施工的工艺技术。该项目100口井的压裂施工,加砂率达100%的占压裂总井数的94.9%,加砂率少于90%的只有2口井。压裂施工后有11口井自喷,排采后平均单井产量超过3 000 m3,取得了较好的施工效果。     

影响煤层气井产量的关键因素分析——以沁水盆地南部樊庄区块为例

研究了沁水盆地南部樊庄区块煤层气投产井地质特征、压裂增产工艺、生产状况及排采技术等,分析了影响煤层气单井产量的关键因素,并讨论了提高煤层气井单井产量需要关注的问题。研究结果表明,煤层气高产井通常临界解吸压力与地层压力的比值较高,压裂施工时加砂量、用液量高;采用变排量施工工艺,控制裂缝形态,可提高压裂效果;特别是煤层气产出表现出“气、水差异流向”规律：构造高部位利于产气,构造低部位利于产水。在煤层气开发中,必须保证科学的排采制度,坚持“缓慢、长期、持续、稳定”的原则,排采早期保证液面稳定缓慢下降。在产气阶段,要保持合理套压,排采制度切忌变化频繁,避免由于煤层压力激动造成煤层坍塌和堵塞。     

压降监测数据分析在煤层气压裂效果评价中的应用——以山西保德井区为例

煤层气工业产量的获得,主要依赖于压裂改造技术。压裂停泵后的压力变化反映了裂缝本身及其周围地层的情况。利用压裂停泵后的压力测试数据,与试井分析理论及油气渗流理论相结合,针对其压力递减规律,对关井压降监测数据进行试井分析,确定裂缝导流能力、裂缝半长、地应力等有关特征参数,从而有效分析评价压裂施工造缝效果和压裂施工质量,为优化煤层气井压裂设计、指导和制定煤层气开发方案提供科学的参数依据。     

沁水盆地柿庄区块煤层气井排采动态影响因素分析及开发对策研究

柿庄煤层气区块呈现"见气井数量少,单井产量低"的开发现状。为研究该区块煤层气井排采动态的影响因素,提出有效的煤层气开发对策,通过提取柿庄区块59口煤层气井排采动态典型指标,分析该区块煤层气井排采动态特征,同时研究断裂构造、压裂缝类型和煤层顶底板岩性组合对煤层气井排采动态的影响,并据此提出了合理的开发对策。研究表明:柿庄区块部分煤层气井产水过高对产气效果起抑制作用,过高的产水量主要是由外源水补给造成的。断裂构造易沟通煤层顶底板含水层,导致煤层气井高产水难产气或不见气;煤层发育的压裂缝中,水平压裂缝提高单井产气量效果差,而直立压裂缝在顶底板岩性组合有利时能有效提高单井产气量,反之则易沟通含水层导致产水量增加。柿庄区块煤层气开发在井位优选时,应重点选择在远离断裂构造、发育直立压裂缝且顶底板岩性组合好的煤层气富集区内部署井位;在多煤层合采时,应注意避免排采潜在的高产水煤层,保证煤层气有效产出。     

煤层气井组生产特征及产能差异控制因素

为揭示影响相邻煤层气井组以及同一井组间产能差异控制因素,基于SZB煤层气一体化区典型相邻煤层气井组生产动态变化特征,探讨了产能类型、平均产气量和平均产水量等参数的差异性,并从地质控制因素、工程工艺控制因素和排采管理因素出发,详实剖析了资源条件、有利煤储层发育程度、井身质量、固井质量、压裂工艺和不同阶段排采制度对煤层气产量控制作用。结果显示：在煤层气资源条件相近情况下,煤储层非均质性和有利煤储层发育程度是影响相邻井组产量差异的内在主控地质因素;在保障井身结构合理、固井质量合格基础上,压裂改造效果是相邻煤层气井组产量差异的主控工程因素;不同生产阶段排采管理的科学性是主要管理因素。该观点不仅对煤层气井产量控制因素分析提供了理论依据,对煤层气田快速提产增效也有参考价值。     

胜北深层致密砂岩气藏水平井细分切割体积压裂技术

针对胜北区块深层致密砂岩气藏前期直井压裂效果差、难以实现储量有效动用的问题,吐哈油田从2019年起结合区块储层地质特征,以提高储层改造体积、保证裂缝导流能力、降低压裂施工风险为核心,开展了水平井体积压裂工艺技术研究,形成了以"细分切割分段分簇+大规模体积改造+高温混合压裂液体系+高温可溶桥塞+小粒径组合粒径支撑剂+控制...     

沁水盆地寿阳区块煤层气排采动态成因机理及排采对策

以寿阳区块的静态地质资料和动态排采资料为基础,分析了寿阳区块的排采动态特征并从系统分析观和地质因素2个方面解释了排采动态的成因机理,提出了寿阳区块的排采对策。研究表明:寿阳区块排采动态呈现出单井产水量高,产气量低或不见气的特点,合层排采井的典型日产水量大于单采井产水量之和,表现出“1+12”的现象;典型日产气量与典型日产水量呈现负向包络关系,高产水对产气有抑制作用;造成寿阳区块煤层气井高产水的原因有2个,一是寿阳井筒—排采煤层系统为开放系统,断裂或压裂缝沟通煤层上下的含水层,造成煤层气井低效降压;二是寿阳区块煤系地层中分支河道砂体发育,且因该区发育的断裂多为高倾角断裂,当多层合层排采时,断裂沟通含水层的概率大大上升。因此,在培育高产气井时,首先要避开断层开放型系统,远离断层,其次是避开垂直压裂缝压穿型系统,因寿阳区块煤层更易压裂,故压裂时要适当降低前期采用的压裂规模,针对具体井层,需根据顶底板隔水层的厚度,保证在不压穿顶底板隔水层的前提下,优化压裂规模,以实现在规避围岩含水层不利影响的条件下最大程度地改善煤储层的渗透率。     

煤层气低产井低产原因及增产改造技术

沁水煤层气田的煤层气开发已初具规模,但部分煤层气开发井由于地质、工程或排采因素的影响而产量低,亟需查明原因。为此,从地质因素(构造位置、陷落柱、断层等)、工程因素(钻完井及水力压裂过程中储层污染等)和排采因素(套压控制、排液速度、停电停抽等)3个方面对煤层气单井产气量的影响进行了详细的分析,阐述了嵌套钻井、短半径水力喷射钻井、小井眼侧钻、二次(重复)水力压裂等增产改造技术的特点及优势,并结合对煤层气低产井原因的分析,给出了不同增产改造技术的适用特性。对煤层气规模开发过程中老井、低产井的后期改造提供了技术支撑。     

基于地质工程一体化的煤层气储层四维地应力演化模型及规律

重复压裂是缓解煤层气产量下降,提高采收率的有效方法之一。为了解决传统三维静态模型无法预测强非均质性储层在生产过程中地应力变化的问题,以沁水盆地东南部煤层气储层为例,围绕煤层气开采条件下渗流—应力耦合的四维地应力演化问题,创建了煤层气藏有限差分渗流矩形正交网格和有限元地质力学三维四面体网格的数据动态相互映射子程序,结合煤岩储层的非均质性和煤层气藏地质模型,建立了基于地质工程一体化的煤层气储层四维地应力多物理场耦合模型。研究结果表明：(1)地应力反演结果与现场测试结果误差小于8%,证明了本文提出的四维地应力模型具有较高的计算准确度;(2)经过14年的开采,目标区内孔隙压力下降了约0.70 MPa,最大水平主应力下降了1.14～1.54 MPa,最小水平主应力下降了1.79～1.87 MPa;(3)天然气产量较高的井周附近,地应力方向有明显偏转;对比6口重复压裂备选井地应力变化强弱,P9井地应力偏转程度高,对该井3#煤层重复压裂施工,取得了较好的增产效果。结论认为,研究成果可为煤层气等非常规油气藏的排采制度调整、加密井井壁稳定性分析、重复压裂优化设计等提供技术支撑和借鉴。     

页岩气井可压裂性综合评价方法研究及应用

页岩气井可压裂性评价是保证压裂改造效果的重要基础。目前对可压裂性研究主要是在常规物性基础上将岩石脆性矿物含量或岩石力学参数作为水平井压裂施工段优选的重要依据。但压裂过程中沟通并延伸天然裂缝是形成缝网的关键,因此须将分支裂缝的形成条件作为页岩气井可压裂性评价的重要组成,以提高有利层段选评的准确性。通过分析人工裂缝与天然裂缝相交后起裂力学条件,提出相交后形成的分支裂缝起裂压力计算方法,再根据人工裂缝内的压力变化情况和储层地应力状态,建立人工裂缝与天然裂缝相交后的起裂模式并将其无因次化后作为评价的组成要素,形成页岩气井可压裂性综合评价方法。基于四川盆地南部页岩气Wx2直井的地质、测井数据对龙马溪组有利层段的分析,按照综合评价结果进行射孔和压裂,其测试产量明显高于该区块其他常规可压裂性评价的直井。表明该方法具有较高的准确性和适用性,既能保证压裂改造效果,又能降低施工风险和成本。     

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。     

稳定电场裂缝监测技术在煤层缝网压裂中的应用

前期大量压裂数据分析认为大规模高排量活性水压裂不适用于所有煤层气井，煤岩力学特征与压裂工艺、压裂施工参数未能合理匹配是其主要原因，但如何监测压裂缝网是评价施工效果的关键。为此，依据稳定电场裂缝监测原理，通过施工前后的地面电位随施工时间的相应变化，解释压裂裂缝的走向和裂缝在平面上的形态。在现场，金试3向1井分别对3套煤层采用高黏度胍胶液体、小排量压裂施工，取得了较好效果。应用效果表明：①监测信号反映主裂缝形成-主裂缝向深部延伸、停止-形成网状裂缝-网状裂缝（电位差）峰值；②返排流体方向和压裂监测裂缝延伸方向相一致；③应力差系数是裂缝形态关键因素之一，可认为系数小于0.3时，应用此工艺可具备形成网状裂缝的条件。结论认为，该方法可对压裂工艺的效果进行很好的评估，也为优化网状裂缝压裂施工参数提供有益的指导。     

基于灰色关联的沁水盆地煤层气井排采特征分析

我国煤层气资源储量丰富,但是单井产量却普遍较低。影响煤层气井产量的因素较多且复杂,同时对产量的影响程度也各不相同。基于以上背景,本文针对煤层气井排采效果影响因素繁多、关联性模糊不明等问题,构造了一套基于灰色关联和神经网络系统法的煤层气排采因素综合分析方法和对应的计算机辅助程序,为给定井次条件下的压裂工艺优选和参数优化提供了途径。     

基于组合权重的煤层气井压裂后产量影响因素分析

针对煤层气压裂后排采效果影响因素多、关联性不明等问题,构建了一套基于灰色关联法、熵权法和属性层次分析法(AHM)的主客观结合求取影响因素组合权重的方法。研究表明,这3种方法之间可以相互修正补充,求得的组合权重能够全面准确地反映煤层气井产量的影响因素。应用该方法研究了山西沁水盆地东南部某区块煤层气产量的影响因素,认为渗透率和临储比是影响该区块产量的主控因素,且地质因素对产量的影响高于工程因素。该方法为煤层气井初次压裂的选井选层及压裂施工参数的确定提供了借鉴。     

和顺区块煤层气井产能影响因素研究

针对和顺区块煤层气井产气量差异较大的特点,从地质和工程两个方面展开研究,确定和顺区块煤层气井产能主要受到煤层气保存条件、解吸压力、压裂以及排采控制等因素的影响。研究表明,和顺区块煤层气的保存条件控制煤层含气性,对产能的影响明显;解吸压力越高,高产稳产潜力越大;区块构造高部位水力压裂易出现井间压窜现象;和顺区块煤层产液量及渗透率低,按照煤层的产水潜能,在单相流阶段求取煤层供液指数,并依此建立经验公式,确定合理的排采速度,对生产具有一定的指导意义。     

柿庄南煤层气重复压裂裂缝形态反演及效果分析评价

为解决柿庄南煤层气平均单井产量低、相对高产井产量大幅下降等问题,对该区块已重复压裂井实施概况和产气效果进行了归纳总结,利用G函数和净压力历史拟合分析了重复压裂裂缝特征,反演了重复压裂裂缝形态,并进一步探讨了裂缝形态与压裂效果的关系.结果表明:柿庄南煤层气重复压裂裂缝特征可分为产生新缝、无新缝产生及缝高失控2类;重复压裂...     

郑庄区块煤层气低产井增产技术研究

山西沁水盆地郑庄区块经过多年开发,目前已初具规模。但是随着排采持续进行,部分生产井产量已经呈现明显下滑的态势。针对低产原因,从地质构造（断层、陷落柱）以及工程施工（压裂液、压裂参数）2个方面对排采井低产原因进行深入分析,提出现场施工采用活性水压裂液以及采用变排量施工工艺,尤其针对埋深大、渗透率极低的低产井提出“大液量、大砂量、变排量”压裂工艺,确保储层改造达到预期的效果。由于煤层堵塞导致生产井产量下降,建议采用解堵性二次水力压裂改造措施,并且在郑庄区块首次实施微生物解堵的实验性措施,探索了该技术在郑庄区块低产井治理中的有效性。