煤层气井低产原因及二次改造技术应用分析

我国多数煤层气储层低孔低渗、构造煤发育,储层改造效果难以保障,单井产气量和采收率低。选择高效的储层改造和增产技术,提高低效井产量,是当前煤层气产业发展的关键任务。本文系统剖析“地质储层条件、工程施工改造和排采管理控制”影响的低产原因,分析煤层气井二次改造相关技术及应用效果,为不同类型低效井针对性改造提供建议。煤层气井可二次改造的低产原因主要包括压裂裂缝扩展不足、裂缝/管柱煤粉堵塞和压降面积受限等,改造中需考虑煤体结构分布、初次裂缝形态、储层渗透性、产气产水量变化、排采及控制设备适用性等因素。二次改造技术分为物理法、化学法、微生物法和其他方法,物理法中二次水力压裂、间接压裂和无水压裂技术以及化学法中酸化增透和泡沫酸洗技术运用较广泛。二次改造应根据地质条件、初次改造效果、工程排采情况选择针对性技术,避免储层再次伤害,以实现有效改造,提高煤层气单井和井网产气量。     

延川南煤层气田氮气扰动增产技术试验及效果分析

延川南煤层气田目前面临的主要问题是存在大量的低产低效井,产能没有得到充分释放。国内专家和学者对低产低效井增产的技术进行了大量研究,尝试了冲击波、氮气泡沫压裂等技术,但是成本高增产效果有限,在这些技术的研究基础上,设计出一种新的增产技术——氮气扰动技术,该技术目前正处于试验阶段。该技术在延川南煤层气田经过20多口井的试验,发现大多数低产低效井经过氮气扰动试验后大幅度增产,但停止试验后又恢复低产或停产,说明氮气扰动是一种增产辅助手段,可根据经济效益反复应用。氮气扰动技术适用于曾经水力压裂、裂缝通道较完整、初期产量较高、抽采周期短、递减率较高的低产低效井或停产井。氮气扰动是煤层气低产低效井增产改造的创新性技术,值得在延川南煤层气田进一步探索和应用推广。     

泡沫压裂在延川南气田深煤层气井增产中的应用

为提升深煤层气井压裂改造效果,提高单井产量,对目前现场应用的几种压裂液体系进行了适应性对比分析,提出泡沫压裂体系低滤失、高黏度、低伤害、易返排等特征在深煤层气井压裂中具有较好的适应性,在此基础上开展了2口井氮气泡沫压裂现场应用试验,取得较好效果:氮气泡沫压裂施工压力平稳,砂比提高,加砂连续,平均单井日产气量增幅超过1 000 m~3/d。     

沁南某区煤层气低效井增产技术研究

本文采用层次分析法确定单井低产主控因素,并明确了关键地质参数的临界值,为增产有利区的优选提供依据。同时,认识到现有压裂工艺对构造煤、高应力等特殊储层条件适应性较差,以及压后未及时返排、生产时率低和排采管控差严重影响了煤层气井产量的提升。在此基础上,优选出适合增产改造的煤层气开发甜点区,有针对性的进行了井组耦合、二次压裂和水力震荡解堵等增产技术试验,措施有效率达到80%,平均单井增产60%以上,取得了较好的试验效果。     

沁水煤层气田郑庄区块二次压裂增产技术研究

郑庄区块投入开发后存在部分低产井,主因是首次压裂工艺技术不适应低渗透、复杂高阶煤储层特性所致,为了提高该区块开发效果,研究了与该区块煤储层特性相适应的二次压裂增产技术。通过开展煤储层特性判别、二次压裂增产机理研究、改变压裂施工思路等工作,建立了适应不同煤储层特性的4种增产技术,并进行了80口井的现场应用。应用结果表明:低渗透煤层、构造软煤、大裂隙煤层实施二次压裂增产技术后,形成了新的人工裂缝或人工缝网,煤储层渗透率得到改善,能够提高低产井产气量,单井平均日增气650 m~3/d以上,该技术解决了郑庄区块低产井问题,对同类型煤层气田提高开发效果提供了参考。     

柿庄南区块煤层气低产井原因分析及增产技术对策研究

准确确定出煤层气直井低产的原因并提出针对性的增产技术对策,是减少盲目投资、提高产气效益的关键之一。以柿庄南区块为研究对象,从煤储层地质资源条件、钻井工艺、压裂工艺、排采工作制度等4个方面分析了煤层气低产原因。在此基础上,通过实验室酸化解污试验、压裂参数优化模拟研究、解除煤粉堵塞工艺原理分析、降低泵挂深度增产原理分析等方法,提出了不同低产原因下的针对性技术对策。结果表明:钻井污染严重的井可采用酸化解污+常规水力压裂方式实现增产;煤体结构以原生结构+碎裂煤为主,压裂参数不合理造成的煤层气低产井,优先采用重复压裂技术;煤体结构以碎粒或糜棱煤为主的低产井,需根据顶/底板岩性及围岩补给情况,确定顶/底板压裂的可行性;泵挂深度在煤层5 m以上的且曾经有较高产气量的低产井,可通过加深泵挂实现增产;排采应力敏感的低产井,优化二次压裂泵注参数,实现裂缝转向的目的;井筒内煤粉堵塞、泵效低造成的低产井,优先选用冲洗泵等循环洗井装置洗井提高泵效,实现正常产液来提高产气量;井筒附近煤粉堵塞引起产水量、产气量急剧下降的低产井,优先选用氮气等解堵技术实现增产。现场部分增产技术的应用验证了理论分析的可靠性。该研究成果为煤层气低产井区二次改造方案设计提供了借鉴。     

煤层气低产井高压氮气闷井增产改造技术与应用

我国煤层气储层地质条件复杂,低产煤层气井普遍存在。低产井增产改造是中国煤层气行业迫切需要破解的重大理论和瓶颈技术难题。本文所研究的低产井是指投产后经过一个时期排采生产,储层水和煤层气已经大量产出,气产量较低的生产井。这类低产井的一个重要储层属性是双低压特征,即低水压和低气压。针对这类双低压低产井,研究开发了高压氮气闷井储层保护型增产改造技术,并在潞安矿区余吾井田进行了工程试验,获得了预期增产效果。余吾井田山西组3号煤层区域上为低压低渗储层,煤层气井的产量普遍偏低。两口试验井LA-011和LA-016于2008年投产,经过4 a的排采生产,平均日产量只有31 m~3/d和20 m~3/d;两井各进行过一次水力压裂二次改造,增产效果仍不明显。两口井试验前的储层压力梯度只有1.0 kPa/m左右,具有典型的低压低产特征。高压氮气闷井增产改造试验于2012年10月进行,分别泵注高压氮气34 800 m~3和44 960 m~3,泵注结束后关井闷压92 h和112 h,在井口压力降低到1.0 MPa以下时开井排采。在高压氮气闷井期间,实时监测了试验井周边邻井的套压变化,分析高压氮气在煤层中的运移方向,试验结束后进行了1～3 a的排采生产。结果表明:①在高压氮气泵注阶段,位于不同方向邻井的套压不同程度升高,这一方面表明高压氮气具有区域性面状穿透扩展和造缝现象,并清晰指示了高压氮气在煤层中的造缝穿透运移方向,而且高压氮气新生裂缝扩展方向不再受控于原始的区域地应力场方向,主要与排采后均化的局部地应力场有关。②试验前后同一时间段的产量对比表明,氮气闷井改造具有"单井改造,多井增产"的区域性增产效果:即2井(LA-011和LA-016)改造,受到影响的5口井(LA-011,LA-016,LA-013,LA-014和LA-015)同时增产。③增产效果显著,两口试验井日产气增加1.2～8.9倍,3口邻井日产气增加1.4～3.7倍。高压氮气闷井技术是低压低产井改造增产的有效技术,对煤层气低压低产井增产改造具有推广应用价值。     

郑庄区块二次压裂煤层气井低产原因及改进措施

沁水盆地南部郑庄区块3号平均含气量较高,但煤层气井规模化投产以来,有一批低产井或不产气井,制约了该区块产能释放。针对这一现象,区块内多数低产井采取了二次压裂增产改造技术,但地质条件和施工参数不匹配导致增产效果不明显。文章通过大量数据分析,提出了井位筛选和施工优化的方法解决二次压裂煤层气井低产问题,并为郑庄区块提供了可控冲击波、煤层顶底板间接压裂等新的增产措施选择。     

煤层气解堵性二次压裂井现场管理方法探讨

产气量较低的煤层气井实施解堵性二次压裂后,需要通过精细排采管控,稳步降低流压才能有效提高单井产能。本文通过梳理近年沁水盆地南部樊庄-郑庄区块解堵性二次压裂井的实施情况,总结现场实施要点、排采管理方法,有利于提高现场实施效率,为煤层气低产井增产方案的高效实施提供借鉴。     

潞安矿区煤层气增产方式研究

通过对潞安矿区煤层气井生产历史分析,结合国内外煤层气增产技术,对研究区煤储层特性、煤岩体力学性质进行了研究,重点分析了煤岩体力学特征对压裂技术的影响,提出了适合于本区的煤层气增产措施,包括垂直井与中半径水平井组合技术,空气、泡沫钻井技术,氮气泡沫压裂技术等。     

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。      

鲁克沁二叠系深层稠油压裂技术研究与实践

鲁克沁二叠系(P3W)是吐哈油田2012年底发现的低孔、低渗深层稠油储层,勘探初期通过改造措施探索,证实了压裂措施对低品位储层经济动用的有效性。为进一步提升单井产量,形成深层稠油压裂技术系列,针对储层埋藏深、破裂压力高、温度高、原油粘度高、岩性复杂的特征,通过室内研究与现场实践相结合,开展了二次加砂、高砂比、大粒径、分层压裂、高温延迟交联压裂液、针对性加砂方式等技术的储层适应性研究与试验。现场应用49井次,施工成功率93.8%,增液有效率97.9%,平均单井日增液9.7m3,增油有效率73.5%,平均单井日增油6.6t,累计增油13609t,取得了显著的效果。     

煤层气水平井注氮增产改造技术

针对七元煤矿低孔、低压、低含水饱和度、高变质程度的煤储层特点和筛管完井煤层气解吸困难情况,为了实现瓦斯治理与煤层气共同开发的需要,探索出一套煤层气水平井筛管完井下的注氮增产改造技术。利用顶替排液、氮气驱替、憋井放喷3种氮气改造模式的不同特点,实施多次"注氮-憋压-放喷"作业,通过注氮改造可以清除近井污染,沟通煤层割理裂隙,改善井筒远处煤层渗透率,建立单相气体渗流通道,实现煤层气高效开发的目的。结果表明:七元煤矿5组水平井实施注氮增产改造技术后,单井日产气量提高3~20倍,实现了单井产量的突破。     

煤层气产能影响因素及开发技术研究

煤储层中气体分子在承压状态下处于吸附—解吸的动态平衡,随着产层打开和压力降低,气体通过解吸、扩散、渗流产出,形成产能。笔者结合生产井数据,分析了渗透率、含气饱和度、临界解吸压力和压裂缝半长对产能的影响。中国煤层具有低压、低渗、低饱和度等特点,致使储层驱动能量不足,在自然条件下气体解吸、渗流困难,所以必须采用有效的开发增产技术。与常规天然气储层相比,煤层气储层更容易受到损害,在进行开发时采取欠平衡钻井、氮气泡沫压裂等储层保护增产技术对于单井产量的提高至关重要。各地区煤储层特征差异显著,在开发时要对不同的开发手段进行适用性与经济性研究。     

水力喷砂射孔压裂技术在煤层气增产中的应用

针对赋存条件较差区块的煤层气单井难以达到预期产能的情况,对比分析了水力喷砂射孔压裂与常规聚能弹射孔压裂技术的工艺原理、施工程序及射孔效果,水力喷砂射孔压裂在煤层气单井射孔、压裂中对储层伤害较小。采用水力喷砂射孔压裂工艺对古交矿区屯兰矿XST-134井进行压裂改造后,瞬时流量稳定在38 m~3/h左右,套压0.6 MPa左右,实现增产稳产的目的。     

煤层气产能影响因素及开发技术研究

煤储层中气体分子在承压状态下处于吸附-解吸的动态平衡,随着产层打开和压力降低,气体通过解吸、扩散、渗流产出,形成产能。笔者结合生产井数据,分析了渗透率、含气饱和度、临界解吸压力和压裂缝半长对产能的影响。中国煤层具有低压、低渗、低饱和度等特点,致使储层驱动能量不足,在自然条件下气体解吸、渗流困难,所以必须采用有效的开发增产技术。与常规天然气储层相比,煤层气储层更容易受到损害,在进行开发时采取欠平衡钻井、氮气泡沫压裂等储层保护增产技术对于单井产量的提高至关重要。各地区煤储层特征差异显著,在开发时要对不同的开发手段进行适用性与经济性研究。     

焦作某煤层气井田低产原因分析

某煤层气井田位于焦作矿区,面积79Km2。近年来河南某公司先后对该井田二十多口煤层气井进行不同类型的压裂改造,但压裂效果不明显,单井气产量普遍较低。本文通过对该井田内煤层结构、性质以及采用的压裂工艺、排采工艺进行研究,分析了造成该井田低产的几个主要原因,为以后煤层气井压裂改造提供帮助。     

水力压裂增水技术在青海卤盐矿开采中的试验

针对青海大盐滩地下钾盐矿开采难题,尝试利用水力压裂技术增加卤水井单井产能。从水力压裂技术原理、压裂井布置、压裂与座封段确定、器具安装、压裂施工、抽水试验等方面介绍了卤矿区水力压裂试验。试验结果表明,4眼试验井平均增产559.25%,获得良好的压裂增产效果。首次将水力压裂技术引入到了卤矿区盐田增产领域,填补了国内卤盐矿井压裂增产的技术空白。     

基于聚类分析的煤层气二次压裂选井选层方法研究

山西沁水盆地柿庄南区块煤层气井初次压裂生产多年后整体产气量下降,迫切需要进行二次压裂以提高产能,而目标井段的选取对二次压裂的设计施工及增产效果具有极为重要的影响。针对区块二次压裂试验井数少、样本数量有限的问题,提出基于聚类分析的煤层气二次压裂选井选层方法。综合考虑地质储量、可压性和工程三方面因素建立二次压裂选井的层次聚类模型;再根据施工曲线特征设置压裂风险短路条件,排除复压风险高的井,并结合聚类集成算法,最终确定每口井的复压潜力大小。以本区块15口井为例开展了各井二次压裂改造潜力评价,优选B01井为目标井,二次压裂后取得了较好的增产效果。该研究可为井数有限条件下的二次压裂选井选层提供一种有效方法,为后续压裂生产提供依据和借鉴。     

大宁煤矿煤层气排采的增产技术措施

我国煤层气的地面开发在沁水煤田地区形成了规模,但是在实际开采中存在部分钻井的产气量较低、产气持续时间较短等现象,影响了煤层气开发的总体经济效益。本文通过对兰花煤层气有限公司在南上片区布置的61口直井的生产情况分析,结合钻井产气量与产水量的关系,得出钻井产气量低主要是由于钻井位置布设不合理、压裂不合格等原因造成的。因此,提出了优化钻井布设位置和采用二次水力压裂、布置羽状水平井、采用注N2增产的技术措施,为该公司新井布设、老井和低产井增产改造提供理论依据。