煤层气直井压裂规模对排采典型指标的影响

以沁水盆地的煤层气井为例,通过分析煤层气井的典型排采指标,研究了压裂规模对排采典型指标的影响,探究不同压裂规模对排采典型指标影响的机理。结果表明:煤层气井压裂后产水产气主要依靠煤储层的能量和通道条件;研究区内煤层气井的压裂规模集中在80～200 m~3/m之间,占总井数的86%;煤层气井的累计产水指数、见套压前的累计产水量及返排率与压裂规模指数无关,煤层气井的累计产气量、平均产气量与压裂规模指数有关;随着压裂规模指数上升,累计产气量、平均产气量上升,当研究区压裂规模指数超过140 m~3/m时,累计产气量、平均产气量整体出现下降。     

寿阳区块煤层气田的水文控藏模式及控产特征

地下水对煤层的补、径、排关系不仅影响着煤层气的富集程度,而且影响着煤层气井的产气特征。为查明水文地质条件对煤层气富集和产气的影响,以寿阳区块15号煤层为研究对象,基于排采水离子测试数据和地下水势,分析了排采水化学特征参数、地下水势与含气量关系;结合水文控气作用分析,提出了3种控藏模式。根据不同控藏模式下煤层气井的产水、产气曲线形态及成因机制,划分了6种控产特征,并提出了相应的开发建议。结果表明：水化学特征参数、地下水势与含气量相关性显著。即矿化度、变质系数越大,钠氯系数、碳酸盐平衡系数、地下水势越小,含气量越高。水文地质条件以水动力逸散、封堵、封闭作用控制着煤层气逸散和富集成藏;水动力逸散控藏区,低含气量是煤层气井低产的主控因素,开发风险高;水动力封堵控藏区产水量普遍大。其中水动力强、低渗透率地区,易出现高产水低产气井,不建议开发;供液能力强、低渗透率易出现中产水低产气井,储层改造效果决定了开发的可行性;较高渗透率地区易出现高产水中产气,应注意排采的连续性。水动力封闭控藏区产水量小,其中低渗透储层易出现低产水低产气井,应注意储层改造的有效性;渗透率好的地区,一般为中-高产气井,应尽量保...     

松河井田多煤层资源开发条件及合采储层伤害特征

为了降低煤层气井排采过程中的储层伤害,通过分析松河井田的资源开发条件及煤层气井排采数据,总结各排采阶段不合理排采控制引起的储层伤害特征,提出不同排采阶段合理的排采工艺对策。分析结果表明:松河井田煤层气资源丰度达到2.09×10^8m^3/km^2,煤层气资源开发条件较好;松河井田多煤层合层排采过程中,不合理排采控制工艺对煤层气井的产气量影响较大;排采初期以速敏伤害为主,排采中期以气锁和应力闭合伤害为主;修井作业及停抽期间,气锁效应及应力闭合对煤层造成伤害的可能性增大。合理的排采控制能够有效降低煤层气井的储层伤害,提高煤层气井产气量。     

构造煤矿区煤层气井产气特征分析

为探讨构造煤矿区煤层气井产气效果不佳的原因,以平顶山矿区首山一矿煤层气井的地质资料和排采数据为基础,通过分析煤层气井排采曲线形态特征,并结合构造煤特点,探讨了构造煤矿区煤层气井的产气特征。结果表明:平顶山矿区首山一矿5口地面煤层气井整体产气效果不佳,其排采曲线具有明显的规律性,产气曲线和产水曲线具有"单峰"特征;构造煤煤体裂隙发育、强度低、渗透率低、应力敏感性强的特点是产气效果不佳的内因。排采过程中煤层暴露使产气通道渗透性迅速变差,最终造成5口井产气效果不佳。综合考虑上述因素,对构造煤矿区煤层气井排采提出相应的对策建议。     

延川南深部煤层气井排采制度研究

基于延川南煤层气田多年的勘探开发成果和排采实践,探讨和研究了深部煤储层应力敏感对煤层气井产气、产液的影响以及合理的排采制度。结果表明,由于深部煤储层具有低孔、低渗、强应力敏感的特征,排采速率过快煤岩易发生显著的压敏效应,造成渗透率降低,压降漏斗无法有效扩展,从而导致煤层气井产气低效;通过针对区内不同时期气井排采制度优化过程的对比和分析,逐步形成了"平衡排采、阶梯降压"的排采制度,延缓和减弱了应力敏感对储层的伤害,实现了泄压面积的持续扩大,从而保证了气井高产稳产的开发效果,这一排采制度的科学性和适用性在延川南煤层气田得到了证实。     

压降速度对煤层气井产量的影响分析

煤层气属于新兴能源,国内沁水盆地针对于高煤阶煤层气开发尚属首次。为了研究排采过程中影响产气量的关键因素,基于煤岩渗透率变化室内研究,提出了煤层气井压降速度是排采过程中影响气井产量的关键因素。     

不同煤储层渗透率下煤层气直井极限产气量的确定

为了查明不同煤储层渗透率条件下煤层气井极限产气量,保障煤层气井持续稳定高产,根据煤储层几何模型、启动压力梯度与渗透率关系及气体试井、渗流理论,结合实验室测试,构建了不同煤储层渗透率条件下煤层气直井极限产气量的数学模型。柿庄区块勘探开发资料的验证结果表明:当极限产气量与产气高峰的平均产气量接近时,产气控制合理,稳产期能够保持持续、高产;其他条件相同时,极限产气量随渗透率增加呈乘幂型增加,随单相水流阶段产水时间的延长呈指数型增加;煤储层渗透率相对较低时,尽量延长单相水流阶段的排采时间是提高煤层气井产气量的一项关键措施。     

煤层气井排采初期井底压降的计算方法

本文根据沁水盆地潘庄3~#煤层气井的相关资料及排采曲线得出临界解吸压力与产气压力的拟合关系并结合实测储层压力得出排采初期的井底压降,为确定煤层气井初始排采初期合理的排采强度做准备,对提高煤层气井产气稳定期和采收率有重要的现实意义。     

彬长矿区低煤阶煤层气井的排采特征与井型优化

为研究我国西部侏罗纪低阶煤储层瓦斯的地面井排采特性及影响因素,以彬长矿区大佛寺井田煤层气井的地质资料、历史排采数据为基础,分析了该区块不同井型煤层气井的产水量、产气量的主要影响因素,并探讨了相关因素的主要控制机理。研究发现储层特性、水文地质条件是影响该区煤层气成藏的重要因素,在所研究的几种井型中,多分支井在该区有着良好的地面排采效果,其最高日产气量为16 582.3 m3,垂直井次之,而U型井则相对较差。排采数据显示井底流压与产气量呈指数关系,井底流压的减小,日产气量呈指数增加的趋势。在煤层气井不同排采时期,动液面高度对产气量的影响有着不同的作用规律,且对高产气阶段的影响更为显著。套压与产气量之间近似表现为线性变化的关系,但不同排采阶段二者线性关系的比例截然不同。在煤层气井的产气衰减阶段,多分支水平井的日产气量/累计产气量的比值与排采时间呈现为良好的E指数衰减关系,并以此构建了以日产量与累计产量之比和开发时间之间的关系为基础的煤层气井产能预测模型,拟合相关系数均高于0.848 2。     

煤层暴露对煤层气井产气效果的影响

以平顶山矿区首山一矿煤层气开发工程实践和合层排采数据为基础,分析了合层排采产气特征及效果。从煤储层特征出发,结合煤层气井实际排采过程,探讨了煤层暴露对煤层气井产气效果的影响,并对今后平顶山矿区及类似煤矿区煤层气合层开发提出了建议。研究结果表明:首山一矿四_2煤层暴露是造成煤层气井产气量快速下降和产气效果不佳的原因;四_2煤层为碎裂煤和碎粒煤,渗透率应力敏感性强。四_2煤层暴露后,储层渗透率急剧降低,近井地带形成液相低渗区,使地层水难以排出,压降漏斗扩展困难,产气通道被压实破坏,导致煤层气井产气量快速下降,最终产气效果不佳。     

基于随机森林算法的煤层气直井产气量模型

煤层气产量评价和预测是煤层气开发工程决策的关键基础。随机森林算法具有计算量小、精确度高的优点。影响煤层气井产能的参数包含地质参数、工程措施和排采工艺参数。煤储层地质参数分为动态参数和静态参数两个部分。静态地质参数由煤层的本质属性决定,如:煤层埋深、煤层厚度、地应力等;动态地质参数在排采过程中发生动态变化,如储层压力、渗透率等。排采工艺参数多为动态参数,主要受人为调控,如井底流压、套压、动液面深度、冲次、冲程等。当煤层气井完成选址、钻井、水力压裂等条件进入生产阶段,排采工艺参数对其产量影响至关重要。基于随机森林算法,分析了沁水盆地郑村区块15号煤层8口煤层气井的地质参数和排采工艺参数对产气量的影响,计算得到了排采工艺参数对煤层气井产气量影响的重要性指标排序,即流压套压动液面冲次冲程埋深。将煤层气井最近60 d的生产数据作为产气量预测的测试样本,其余历史生产数据作为学习样本。学习样本经过缺失值处理、异常数据处理后,输入至R语言中,利用随机森林算法对历史产气量进行拟合分析。综合考虑排采工艺参数和历史产气量的动态变化对煤层气井后续日产气量的影响,建立了煤层气井的产量模型。依据随机森林算法的分枝优度准则,预测了不同排采方案下的煤层气井日产气量,将预测值与测试样本进行对比分析。结果显示,日产气量预测值中95%以上的数据与实际产量数据(测试样本)的误差小于5%,这说明基于随机森林算法的煤层气直井产量模型具有较高的拟合及预测精度,为煤层气井产能评价和预测提供了借鉴。     

滇东-黔西煤层气井排采动态影响因素及初始排水速度优化步骤

基于滇东-黔西地区40余口(排采井12口)煤层气井资料,通过单井排采动态典型指标提取和地质、工程因素综合分析,并结合数值模拟,探讨了恩洪、老厂、土城区块煤层气井排采动态影响因素,提出了相应的初始排水速度优化步骤。结果表明,研究区排采动态差异较大,其中,单井动用资源丰度、渗透率作为基础因素,决定了煤层气井产气能力,单井动用资源丰度越高、渗透率越大,产气量越高,同时,I类和II类煤体结构与III类煤体结构相比,煤层气井产气量高。初始排水速度是煤层气井排采动态的关键控制因素,排水速度较大时,即使渗透率较高,单井动用资源丰度较大,产气量仍然较低。控制初始排水速度具有双重意义:一是减缓绝对渗透率(应力敏感)降低速度,二是减缓水相渗透率降低速度。基于前述认识,通过全国煤层气开发区现行排采工作制度调研和研究区排采动态分析,指出研究区应以慢排为原则,把握阶段降压特征,提出了多煤层合采低速-阶梯降压初始排水速度优化步骤,对滇东黔西多煤层合采煤层气井生产具有一定的实际意义。     

沁水盆地柿庄区块煤层气井排采动态诊断方法

受多因素影响,煤层气井的排采动态具有复杂多变的特点,对煤层气井的排采动态进行诊断,有助于煤层气开发井层优选和压裂方案制定。以均匀分布在柿庄区块的单采3号煤层的30口煤层气井的静态地质资料和排采动态资料为基础,通过单井典型日产水量和典型日产气量指标提取和气水产出关系分析,从井筒和压裂煤层系统封闭性的角度,讨论高产水的外源成因,进而提出单井排采动态层次诊断方法,并通过实例分析进行验证。研究表明,柿庄区块煤层气井产气与产水之间存在负向包络而非简单的相关关系,高产水对产气有明显的抑制作用;断裂和压裂缝沟通含水层是造成柿庄区块部分煤层气井高产水及井间排采动态差异的重要原因;"一看断裂,二看压裂缝类型,三看岩性组合"的单井排采动态层次诊断方法,在柿庄区块单井实例分析中得到验证,该方法具有一定的普适性,可推广应用到其他煤层气区块的单井排采动态诊断分析中。     

樊庄区块煤层气井产能差异的关键地质影响因素及其控制机理

以樊庄区块16口煤层气井地质资料、排采资料为依据,分析了该区块煤层气井之间产水量和产气量差异的地质影响因素,并进一步探讨了这种差异的地质控制机理。研究结果表明：产水阶段,地下水流体势通过影响煤层水的流向和煤储层含水量控制煤层气井产水量,渗透率通过影响煤层水在储层中的流动能力控制煤层气井的产水量,煤储层渗透率与地下水流体势的负相关性促进了煤层气井之间产水量的差异;产气阶段,排水降压效果通过影响煤层气的解吸量及气、水两相的饱和度和相对渗透率控制煤层气井之间的产水量和产气量差异;另外,煤层气井连通后出现的气水分异现象,进一步促进了煤层气井之间产水量、产气量的差异。     

屯留井田煤层气井排采主控因素研究

为提高煤层气井的产能,分析煤层气排采机理和排采阶段,并从地质构造、顶底板岩性、压裂液及井网部署等方面,探讨影响屯留井田煤层气井排采的主要因素。研究认为褶皱对煤层气井的排采效果影响较大,裂隙和顶底板也对煤层气排采有一定影响;采用压裂工艺对煤储层强化改造中,活性水+氮气压裂液体系助排效果优于活性水压裂,而清洁压裂液助排效果最差;研究区煤储层特征决定了屯留井田煤层气井难以获得高产量,但可能产气时间较长。同时研究认为,研究区煤层气井井网宜采用排间距200 m×250 m的小井网结构,且井位布置应与主裂缝延伸方向(东北方向)平行。     

新疆阜康白杨河矿区煤层气井排采产水特征研究

为了研究新疆白杨河矿区煤层气生产井排采产水对产气效果的影响,开展了煤层气井排采过程中的产水特征研究。分析了煤层气井在低产水和高产水两种产水模式下煤层气排采过程中的压力传播边界、及其对煤层气井产气的影响。分析结果表明:阜康白杨河矿区中、西部高产水煤层井储层压降在近井地带迅速消耗,难以形成持续有效扩展的降压漏斗,产量在达到一个高峰后快速降低,不利于高产、稳产。示范区东部低产水煤层井排采过程产气持续稳定,部分井产气量很高,说明白杨河矿区低产水有利于降压漏斗的持续扩展。     

煤层气井降压增产措施及合理选井

为深入分析煤层气井降压增产措施可行性并明确选井原则。通过建立煤层气井稳产期产能方程,分析了井底流压对煤层气产量的敏感性;并结合数值模拟方法,模拟柿庄南区块TS-1井降低井底流压后的排采效果。结果表明,对于已经投入排采的煤层气井,通过降低井底流压能够达到增产的效果,且当井底流压较大时,降低井底流压可获得较大的产气量增量。TS-1井累产气量比措施前可提高110×10~4m~3,增长幅度可达85%。结合柿庄南区块降压增产措施井,提出压降增产增加煤层气井产量的适用条件,即排采连续稳定,且作业前动液面与煤层顶板之间有一定的液柱高度。     

贵州织金区块多煤层合采煤层气排采制度研究

为了提高多煤层条件下煤层气资源动用规模,探索相应排采管控制度,结合织金区块煤层多而薄、层间距变化大、渗透率低等地质特征,分析了在实际开发过程中造成上部煤层裸露而下部煤层未解吸、单井产能低效的原因;通过对多煤层合采气井的排采控制与生产效果的对比分析,在探讨液面降幅、套压控制与产气、产水变化规律的基础上,明确了降压与解吸之间的耦合关系。研究表明:"低速-低套-阶梯式降压"排采制度满足多煤层合采技术要求,可以有效提高煤层气单井产能。     

煤层气合层排采流体产出特征及其控制因素

为了解煤层气合层排采井的流体产出特征及其控制因素,以沁南郑村区块的煤层气合层排采井为研究对象,系统性分析合排井的产气、产水和产煤粉特点,并得出套压、3号煤层的井底流压以及3号煤层的暴露率的影响特点。结果表明:加深泵挂到15号煤层,会对合排井的流体产出造成一定的影响;早期套压下降过程中,应该将套压压降速率控制在0.001 0~0.001 2 MPa/d,后期套压下降或突降过0.2 MPa时,日产气量趋势会从上升变为下降,套压上升或突升过0.2 MPa时,日产气量趋势会从下降变为上升;3号煤层暴露并不一定会使得产气下降。且当煤层暴露时将套压控制在0.2 MPa以上,是可以有效解决3号煤层暴露导致产气量降低的问题。同时,在套压控制在0.2 MPa以上的这段时间里,将3号煤层暴露,有助于合排井产气。     

常村矿煤层气井产水/产气曲线类型及其成因分析

煤层气井的产水、产气曲线形态是地质储层潜力及排采工作制度的合理与否的综合反映。根据常村矿33口煤层气井的日产水量、日产气量曲线形态,结合波动性指数判别方法,划分出5种典型的产水/产气曲线类型。从储层资源产气潜力、围岩水补给情况和排采工作制度等方面分析得出了典型产水/产气曲线类型的成因。结果表明：常村矿煤层气井排采曲线可划分为单峰产水+稳定产气型、双峰产水+双峰产气型、双峰产水+稳定产气型、稳定产水+单峰产气型、稳定产水+稳定产气型等类型。当围岩水几乎无补给或补给较少且资源潜力较大且排采工作制度合理时,一般表现出稳定产气+单峰产水型;排采制度不合理时,容易出现稳定产气+双峰产水曲线。当围岩水补给较多且资源潜力较小时,一般表现为稳定产水+单峰产气型;资源潜力一般或较大时,表现为稳定产水+稳定产气型。当围岩水补给小、资源潜力一般且排采工作制度不合理时,容易表现出双峰产水+双峰产气型。该研究成果为煤层气井不同储层地质条件下排采工作制度优化奠定了基础。