煤层气储层特征及钻井液选择

我国煤层气储层微孔和裂缝发育,储层渗透率、压力及含气饱和度均偏低,煤岩表面常常带有负电荷;为了较好的开发煤层气储层,钻井液应当具有较强的封堵性和抑制性、合理的密度和pH值,较低的表面张力;本文介绍了几种国内外应用较为成功的煤层气钻井液选择.     

煤层气钻井对储层的伤害机理分析

加快煤层气的勘探与开发对我国改善能耗结构,缓和能源紧张状况,减少环境污染,保障煤矿井下安全都具有重大意义。由于煤储层有其自身的特点,在勘探过程中比常规油气层更容易受到伤害,文章在介绍了煤储层及煤层气井的特点基础上,分析了钻井过程中钻井液和钻井压力对储层的伤害机理,并指出了钻井过程中应注意的问题。     

煤岩特征及其对煤层气勘探开发的影响

煤岩特征分析有助于了解煤储层物性优势、优选富集高渗区域与评价单井开发潜力。基于黔西五轮山矿区煤岩和测井资料,采用地质理论与工程实践分析相结合等方法,研究了煤岩与测井响应特征,探讨了其与煤层气勘探开发的关系。结果表明,6-3,9,16号煤层机械强度可能相对于其它煤层较好,但16号煤层整体发育了碎粒煤—糜棱煤结构,显著降低了煤体结构强度及渗透性。采用直井压裂开发方案时,可选择3,5-3,6-3,8,16号等5个煤层分层射孔压裂,有利于排采增效。5号和8号煤层相对施工水平井较为有利,但单一薄煤层水平井作业可能提高产能有限,因此,煤层气井型选择应优先选择直井开发模式。16号煤层不利于水平井工程稳定性,如采用直井开采,应避开其构造煤分层。     

煤层气储层阳离子交换容量及其对煤岩物性的影响

采用氯化铵-酒精分光光度法测定煤岩中的粘土矿物阳离子交换容量,以了解煤岩的物性,并通过水敏实验进行了验证。研究结果表明阳离子交换量与水敏伤害紧密相关。阳离子交换容量越大,储层潜在水敏性亦强,煤层气储层损害的可能性就越大;衡量煤岩粘土阳离子交换容量的大小区别于常规的油藏,即使阳离子交换容量小于9mmol／100g,也不能忽视煤岩粘土的水化膨胀,需要与水敏实验相结合来判断水化作用对储层造成的伤害。     

煤层气钻井过程中的储层伤害与保护

在分析了煤层气的储存特征的基础上,进一步分析了在钻井过程中钻井压力及钻井液对储层的伤害机理,进而在钻井工艺及钻井液两方面对储层保护进行了分析总结。     

煤层气储层毛管压力对煤层气开发效果的影响

为研究煤层气储层毛管压力对煤层气开发的影响,基于润湿性实验和现场生产数据,提出了毛管压力对煤层气封堵的机理及类型,进而提出了3种煤层气储层类型及其生产曲线。结果表明:研究区煤岩为水湿,毛管压力在煤层气产出过程中为阻力;甲烷气体生成后在毛管压力及储层静水压力作用下吸附在煤岩孔隙表面,当孔隙中气体压力小于突破压力时,气体被封闭在孔隙中;根据毛管压力对气体的封堵类型差异,可将煤层气储层划分为毛管力圈闭型、欠饱和型和饱和型3种类型,其中毛管力圈闭型储层的毛管压力大于孔隙中气体压力,持续排水降压不能克服毛管压力,开发效果最差;欠饱和型储层孔隙中气体压力大于毛管压力,可通过持续排水降低静水压力使气体持续产出,开发效果相对较好;饱和型储层孔隙中气体压力大于气体突破压力,不需要排水降压甲烷气体即可产出,能够实现高产稳产。     

煤岩储层保护技术研究进展

中国煤岩储层具有低孔、低渗、裂缝发育但分布不均等特征,所以煤岩储层比常规储层更容易发生损害。煤岩储层的损害不仅导致煤层气采收率下降,且增加开发成本,延缓工程进程,严重制约煤层气的开发效果。主要从煤层气钻井完井及压裂、排采三个方面,介绍了损害发生的影响因素、过程机理、预防措施等研究进展,指出了煤层气的开发过程中外来流体不配伍、煤粉运移和压力变化等是诱发储层损害的主要因素,如何保护煤岩储层是煤层气经济、高效开发的重要条件。最后提出了煤岩储层保护技术存在的问题以及未来发展趋势,为保护煤岩储层发提供新的思路。     

煤层气储层阳离子交换容量及其对煤岩物性的影响

为了解煤岩物性,采用氯化铵-酒精分光光度法测定煤岩中的黏土矿物阳离子交换容量,并通过水敏试验进行验证。沁水煤田凤凰山和寺河矿的阳离子交换容量试验结果表明：寺河矿因水敏产生的煤层损害可能性大于凤凰山;水敏性试验研究则证明了凤凰山无水敏伤害,寺河矿存在较强的水敏伤害;阳离子交换量与水敏伤害紧密相关,阳离子交换容量越大,储层潜在水敏性亦强;衡量煤岩黏土阳离子交换容量的大小区别于常规的油藏,即使阳离子交换容量小于9 mmol/100 g,也不能忽视煤岩黏土的水化膨胀,要与水敏试验相结合来判断水化作用对储层造成的伤害。     

煤层气的储层特征及其对煤层气解吸的影响

煤层既是煤层气的源岩又是储集层,煤层气从煤层中的解吸受众多因素影响,其中煤层的储层特征就是其重要影响因素之一。文中从煤储层的孔隙结构特征、渗透性、储层压力、埋藏深度、温度、水分、煤阶和煤岩显微组分等方面,分析了它们对煤层气从煤中解吸的影响,力求为煤层气解吸机理研究和煤层气开采提供一定的理论支持。     

不同煤储层条件下煤岩微孔结构及其对煤层气开发的启示

在现场宏观观测的基础上,采用显微镜下观测、镜质组反射率测试及低温氮吸附方法,对沁水盆地和淮北煤田不同矿区煤岩的变质变形作用与微孔结构特征进行了深入研究。结果表明：高变质强变形-较强变质煤储层（Ⅰ类）和中变质较强变形煤储层（Ⅲ类）有利于煤层气的富集,不利于煤层气的扩散和渗流;高变质弱变形煤储层（Ⅱ类）和中变质弱变形煤储层（Ⅳ类）较有利于煤层气的富集,也有利于煤层气的渗流;低变质强变形煤储层（V类）有利于煤层气的富集,但不利于煤层气的解吸和渗流。由此,沁水盆地南部及淮北煤田中南部是煤层气勘探开发的有利区域。     

煤层气扩穴钻头的研制与应用

介绍了一种煤层气钻井用的扩穴钻头的结构和工作原理,并详细介绍了分别使用压缩空气和清水做为钻井循环介质的情况下,在煤层气井钻井施工中使用煤层气扩穴钻头的工程实例。     

沁中南正断层附近煤储层压力分布特征研究

查明断层附近煤储层压力分布特征能为煤层气井位布置提供重要依据。以沁水盆地中部柿庄南区块典型正断层为研究对象,采用煤层气井排采动液面计算储层压力的方法,得出正断层附近煤储层压力分布特征。采用测井和实验室渗透率—排驱压力测试法,分析了断层附近围岩封盖性和煤层的煤体结构对储层压力变化的影响。研究结果表明：正断层附近700 m内,煤储层压力随与断层距离的增加呈指数型增加;超过700 m范围,储层压力受断层的影响较小。在断层影响范围内,距断层不同位置的煤体结构变化大是引起储层压力变化大的主控因素。该研究成果可为正断层附近煤层气井的布置提供参考。     

地应力和储层压力对煤层气地面预抽影响的数值模拟研究

为分析煤层气地面预抽效果影响规律,采用Comsol数值模拟软件,对在不同工况的地应力和储层压力条件下煤层气地面预抽进行数值模拟研究,结果表明：随着煤层中地应力增大,煤层基质孔隙率下降、裂隙趋于闭合,致使煤层渗透率降低,减小了气体在孔隙和裂隙中的渗流速率,最终导致瓦斯产出速率和产气量的下降;储层压力与煤层气产出速率呈正相关关系,储层压力越大,瓦斯产出率越高同时累计产气量也越高;随着瓦斯抽采时间增加,煤层渗透率逐渐增大,且储层压力越大煤层渗透率变化越明显。     

煤层气井钻井工艺及完井技术适应性研究

在分析国内外主要煤国煤层气资源量基础上,可看出中国的煤层气储存量非常丰富,虽然煤层气的开发利用能大大改善我国能源结构,在一定程度上解决能源供给不足,但是不合理的煤层气井钻、完井方式会对储层造成伤害,影响产气量。因此,针对储层的伤害问题,提出了适应煤层气储层的钻井工艺和完井方式,并着重介绍了各种煤层气井钻井工艺和完井技术,分析结果说明:采用欠/微平衡钻井工艺与裸眼完井、动力洞穴完井和套管射孔压裂完井等完井技术配套开发煤层气,有利于减小对储层的伤害,从而提高采气量。     

煤层气地震精细解释及储层预测技术探讨

煤层气作为非常规气藏勘探领域,储层性质及成藏条件具有其特殊性。沁水盆地郑庄区块煤层气的生产实践进一步证明,利用地震资料是高效开发煤层气的重要保障。本文通过对郑庄区块地震资料开展精细解释,落实、分析小断层和陷落柱的分布规律,研究3#煤储层性质,利用新技术,精细预测3#煤的分布范围及高含气量的分布区,为煤层气的勘探开发提供了重要的地质依据。     

复杂地质条件煤层气藏群井排采压力分布规律研究

建立了考虑气体吸附、解吸引起的煤基质孔隙变形与孔隙气体压力耦合作用的煤层气藏渗流数学模型,并基于阜新刘家煤层气藏建立了复杂地质条件下褶曲状的煤层气藏地质模型,对比分析了煤层气排采过程中普通储层和复杂地质条件储层的压力变化。模拟得到：煤层气井排采引起的压力分布为沿面割理渗透率方向扩展的椭圆形漏斗,复杂地质条件煤层气藏储层压力主要沿岩墙和断层等封闭条件的走向方向降落;LJ-1~LJ-4四口井处于断层和火成岩三面封闭的条件中,在排采135 d后产生共同的压力降落圈,LJ-5~LJ-8由于处在两道岩墙和两条断层地面四面封闭的环境中,排采45 d形成共同的压力降落圈。同样条件下,无封闭边界构造的普通储层在排采75 d后,7口井周形成共同的压力降落圈。根据煤层气井距岩墙和断层远近的不同,普通煤层气藏气井产量与复杂地质条件煤层气藏气井产量出现3种不同的变化形态。     

钻井完井过程中煤层气储层伤害因素分析与控制措施

本文综述了中国煤层气储层具有低渗透率、低压力、低含水饱和度的特征，提出钻井完井过程中引起储层伤害的主要因素是应力敏感和水锁。为了防止储层伤害，钻进过程中应首先考虑使用空气钻井，其次考虑使用可循环泡沫钻井液和水包油可循环泡沫钻井液体系。对于水平井和定向井，可考虑使用玻璃漂珠钻井液体系，实现近平衡压力钻井。固井时应采用低密度、低滤失量和高强度水泥浆体系。     

克拉玛依油田八区调整井钻井配套技术

介绍了克拉玛依油田八区下乌尔禾组油藏加密调整井钻井技术难题、配套钻井技术应用研究及应用效果。     

浅析软煤及煤层气钻探取样工具的结构特征

提出了在我国开展软煤及煤层气钻探取样的必要性和对取样工具的特殊要求,在总结提高采取率和取样质量技术途径的基础上,论述并具体分析了用于软煤钻探和钻取含气样品的新型钻具结构,得出了取煤样钻具应具有单动、超前、隔水、避振、防脱功能和取气样钻具应在此基础上增加密封、冻结、集气功能的结论。研讨的钻具结构特征对于开展软煤及煤层气钻探取样的同行具有参考价值。     

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。