我国煤层气开发模式与开发技术问题探讨

我国复杂的地质条件决定了煤层气开发模式与开发技术选择的多样性。就目前应用较广的5种煤层气开发模式(井下瓦斯抽放模式、煤矿区地面预抽开发模式、采煤采气一体化开发模式、地面直井压裂开发模式及多分支水平井开发模式)和3项煤层气开发技术(定向水平井技术,欠平衡技术钻井、完井技术和注气提高采收率技术)进行了深入探讨,并对各项技术和模式的地质适应性进行了初步分析。结果表明:直井压裂技术较适用于高渗、原生结构厚煤层的煤层气开发,多分支水平井技术适用于低渗与特低渗厚煤层的煤层气开发以及煤矿瓦斯预抽,而采气采煤一体化适合于煤层发育比较复杂、地表条件差、垂直钻井和水平钻井很难施工的矿区的煤层气开发。     

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.     

多分支水平井技术在大佛寺井田煤层气开发中的应用

彬长矿区煤层气资源丰富,具备煤层气地面开采的良好条件。为降低矿井瓦斯含量,提高矿井安全系数,开发煤层气资源,在彬长矿区大佛寺井田实施一组煤层气多分支水平井,开发、利用4号煤层的煤层气。该井水平段采用地质导向及充气欠平衡技术,实现了井眼轨迹的精确控制和煤储层保护,提高了单井产气量。     

贵州新田矿区顶板L型水平井煤层气抽采技术

针对碎软煤层瓦斯灾害频发、瓦斯抽采困难、顺煤层水平井钻进困难的问题,在借鉴“虚拟储层”思路和页岩气开发技术的基础上,以新田矿区9号煤层为对象,研究分析了煤层顶板L型水平井分段压裂抽采技术。通过目标区及目标层位优选、井身结构优化、井眼轨迹精准控制技术、多簇定向射孔分段压裂精确优化工艺技术及排采作业精细控制技术,形成了煤层顶板L型水平井煤层气高效抽采技术体系。结合工程实践,顶板L型水平井在新田矿区取得了产能突破,最高日产气量达到了5 334 m³/d,并获得了长期稳产高产的试验结果。顶板L型水平井分段压裂高效抽采技术的成功应用,为具有类似地质条件的高突矿井煤层气抽采及煤矿区瓦斯治理提供了技术方向引领。     

我国煤层气井增产技术及问题探讨

增产技术是制约我国煤层气井产能突破的重要瓶颈,对我国水力压裂、多元气体驱替和多分支水平井3种主要增产技术的现状进行分析及问题探讨。研究认为,优选适宜我国特定煤层地质条件的压裂液是提高水力压裂效果的关键,研究不同煤层地质条件下对煤储层伤害小又能最大化煤层气产出率的最佳注入CO_2与N_2成分比是多元气体驱替技术发展的重要基础,多分支水平井技术将是未来我国主要的增产技术手段。     

崔庙煤矿煤层气富集的地质控制与抽采模式

崔庙煤矿为煤与瓦斯严重突出矿井,为了更好指导该区的煤层气开发及井下瓦斯灾害治理,以煤田勘探、井下瓦斯测定资料为基础,对该区煤层气的资源赋存状况与地质控制因素进行了分析,并指出了煤层气开发技术的优势方向。研究结果表明:二1煤层瓦斯含量5.59～35.25m3/t,煤层含气量平面分布由西向东逐渐增大,随煤层埋深增加而增高,地质构造与煤层埋深是控制该区煤层含气量的关键因素。受煤体结构的关键条件制约,本区不具备煤层气地面开发的优势,煤层气资源的有效开发利用应以井下瓦斯抽采为主。     

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。     

四维向量监测技术在煤层气水平井分支动用识别的应用

煤层气裸眼多分支水平井由于煤层的地质与力学特征,主支和侧钻分支容易在钻井与排采中出现垮塌,降低有效控制面积。由于水平井采用裸眼完井方式,在后期生产过程中无法对分支的垮塌情况进行有效识别。为解决此难题,利用四维向量监测技术对煤层气井进行生产监测,以樊庄区块裸眼多分支水平井的樊11-Y、樊11-Z井为例,有效检测出各分支流体流动性及控制储量动用的情况。结果表明,该技术在研究煤层气水平井实时储层流体动态具有较好的应用效果,对下步井网优化以及增产措施的制定起指导作用。     

煤层气仿树形水平井钻完井技术研究与应用

华北油田实施的100多口多分支水平井钻井事故率较高,达到了38%。因此急需对煤层气多分支水平井钻完井技术进行创新,增加多分支水平井的成井效率,在此基础上提出了仿树形煤层气水平井开发理念。把主支置于稳定的煤层顶板泥岩内,形成长期稳定的排水采气通道;分支侧钻进入煤层,控制排采面积;脉支在煤层内钻进,增加煤层气产量。     

煤层气多分支水平井技术探讨

煤层气多分支水平井是集钻井、完井及增产措施为一体的煤层改造技术,近些年在国内有较大发展.本文结合国内当前煤层气多分支水平井的发展状况,对煤层气多分支井的技术难点和关键技术进行讨论,总结了其成果,提出下来发展建议.     

试论煤层气多分支水平井钻井关键技术

我国地大博物,煤气层资源较为丰富,且具有良好的社会效益和经济效益。研究发现,我国煤层气藏地质环境有着低饱、低压、低渗和构造煤发育的特征,由于这种地质条件,在我国常规垂直井对煤层气进行开发的时候,往往都会造成一定的局限性,大大地增加了煤气层的开发难度。作为新型改造技术的煤气层多分支水平井被运用到煤层气的开采中,能有效将集钻井、增产以及完井措施有机结合在一起,目前这种技术在我国得到了较为广泛得到运用。首先分析了煤层气藏的地质特点,现阶段我国煤层气常规开发技术的地质局限性,然后再分析了多分支水平井技术的优点,最后重点论述了多分支水平井钻井关键技术。     

煤层气多分支井地质导向技术应用分析

为提高煤层钻遇率,基于现场地质导向要求及技术难点,总结出较为系统的煤层多分支井地质导向原理及方法。分析了着陆段和水平段的导向技术,建立了地质导向工作流程和实时跟踪调整的导向方法,提出了煤层气多分支井中的地质导向技术。通过在郑庄区块郑0A-1H井的应用实例,验证了煤层气多分支井地质导向方法的适用性和应用效果,2次成功调整井眼轨迹,使已钻出底板的井眼重新钻入煤层,顺利完钻,钻井总进尺达到5 257 m,煤层段总进尺3 673 m,煤层钻遇率达85.14%。对该区多分支井的地质导向技术具有一定指导意义。     

低压低渗煤层气多分支水平井开发关键技术研究——以沁水盆地郑庄区块15号煤层为例

沁水盆地太原组15号煤层总体低压低渗低饱和,煤储层相对较薄,地质条件复杂,煤层气井产量普遍偏低。以沁水盆地郑庄区块为研究对象,依据本区15号煤层LDP-22H多分支水平井的成功开发经验,全面论述低压低渗煤储层煤层气钻完井工艺、标志层判定、井眼轨迹控制等关键技术。结果表明：采用钻井-录井-测井一体化地质导向技术可以有效卡准目的煤层,同时实时修正钻头轨迹,煤层平均钻遇率在97%以上,极大地提升了煤层有效进尺。865 d的排采实践表明,LDP-22H多分支水平井日产气量突破15万m3,日产气量稳定在8万m3左右,全程累计产气量为2091.5469.3 万m3,实现了超高产和稳产,标志着多分支水平井在低压低渗煤储层煤层气高效开发上有较好的适用性。另一方面,多分支水平井要优化井位,加强水平井底部位排采能力,稳定压降速率,减小对煤储层渗透率敏感性伤害,提高排采的连续性,减少停泵和检修作业频次,保证产能的延续性。     

煤层气多分支水平井录井综合导向技术研究与应用

地质导向技术作为煤层气多分支水平井核心技术之一,一直被国外专业技术公司垄断。2010年借助渤海钻探公司煤层气多分支水平井独立总包业务,第二录井分公司持续开展了综合录井与不同随钻测量工具相结合的地质导向技术研究。通过分析地质构造特征,根据钻井工艺特点,导向参数优选,建立水平段地质导向工作流程,研究实践近钻头围岩识别与轨迹控制技术,形成了系统的煤层气多分支水平井录井综合导向技术。截止到目前,应用该技术在山西沁水盆地郑庄区块完成了24个井组221个井眼的施工任务。创造了煤层气多分支水平井施工以来的十余项钻井技术指标。该项技术的建立打破了国外公司对该领域的垄断,为低成本高效开发煤层气提供了有力的技术支撑。     

煤层气多分支水平井技术探讨

煤层气多分支水平井是集钻井、完井及增产措施为一体的煤层改造技术,近年来在国内有较大发展。结合国内当前煤层气多分支水平井的发展状况,对其技术难点和关键技术进行讨论,并得出几点认识。     

陕西彬长矿区低阶煤地面煤层气开发方式

分析陕西省彬长矿区大佛寺井田的地质构造、煤层特征、储层渗透性、煤吸附特征、煤层含气量、煤层气资源潜力,研究地面煤层气开发方式的技术特点和适应性特征,采用数值模拟手段及煤层气CBM-SIM模拟软件对垂直井和多分支水平井在大佛寺井田的抽采效果进行了预测,为以后彬长矿区及国内其他类似地区的低阶煤地面煤层气开发提供了技术支撑和参考。陕西彬长矿区是我国典型的低阶煤矿区,4号煤层为主采煤层,煤层厚度大,含气量低,渗透性较好。测试结果表明,垂直井与水平井在大佛寺井田有着良好的抽采效果,垂直井单井最高日产气量2 221.26 m^3,5个分支的水平井最高日产气量超过25 000 m^3。在今后矿区煤层气开发中,应结合地质条件、抽采目的、开发工艺和投资成本等因素,选择最优开发方式。     

沁水盆地过采空区煤层气水平井施工技术研究

为了进一步解决山西晋城矿区煤层气的开发利用问题,科学有效地开发和利用3号煤层采空区下部的煤层气,降低煤层中的瓦斯含量,以保障煤层气的高效合理利用,为煤矿开采提供安全保障。本文对该区穿采空区煤层气水平井的施工工艺进行了研究,提出了利用潜孔锤及空气螺杆+氮气施工的钻井工艺,进一步优化了钻井的井身结构,有效地解决了采空区敏感层段的坍塌、掉块、漏失等施工难题。穿采空区煤层气水平井的顺利施工,进一步验证了该钻井技术的可行性,对下一步煤层气的规模性开发具有重要的指导意义。     

煤层气仿树形水平井钻井关键技术研究

煤层气仿树形水平井是在普通裸眼多分支水平井基础上创新的一种新型水平井井型,通过将多分支水平井的主支建在稳定的煤层顶板或底板上,分支由主支侧钻进入煤层,再从分支侧钻若干脉支。一个主支与若干分支以及每个分支上的若干脉支,构成了主支长期稳定并可监测和重入维护的仿树形多分支水平井。本文系统阐述了该种井型成功实施的关键钻井技术,包括顶板泥岩造穴和连通工艺、固壁工艺、井眼轨迹控制技术、定点悬空侧钻技术、复合携岩技术等,能够为这种新型水平井的施工提供一定的技术指导,同时仿树形水平井的成功实施,为煤层气高效开发提供了一种新的手段。     

柳林煤层气区块不同井型产能分析研究

对鄂尔多斯盆地柳林煤层气区块压裂直井与多分支水平井的生产状况进行了分析。多年的排采生产历史表明,该区块内大多数压裂直井的产量低于预期,特别是生产1~2 a后的产量,只有预期的30%左右;而投产的多口多分支水平井的产气量较高和稳定,与预期的结果相当。根据柳林区块的地质特征、生产历史和煤层气开采的数值模拟模型,对不同井产能进行了分析,并与现场生产数据进行对比,研究不同井型的产气机理、产能大小及其影响因素。研究结果表明,压裂裂缝的支撑效果差及裂缝的先期闭合是导致压裂直井后期生产效果差的主要原因,而该区块的综合地质特征更适合于采用多分支水平井技术。结合数模,分析了水平井的排采控制范围以及煤层厚度、储层系数、分支水平井结构参数等对煤层气产能的影响。     

彬长矿区大佛寺井田煤层气多分支水平井井型优化及产气潜力

基于彬长矿区大佛寺井田低煤阶、高渗煤层的地质特征,采用数值模拟方法优化多分支水平井井型,确定了主支长度、分支个数、分支长度和分支夹角的适宜范围,并预测了大佛寺井田的煤层气开发潜力,为大佛寺井田低阶煤煤层气的开发提供理论依据。