煤层气井抽采效果井下长距离取样检测技术研究

针对地面井煤层气（瓦斯）参数测定因工程量大、周期长、成本高而难以大规模实施的难题,探索采用井下长距离密闭取样技术进行煤层气井抽采前后瓦斯含量测定。根据地面井抽采效果评价需要,在潘一东矿井下布置4个不同深度钻孔,采用井下密闭取样技术及装置,配套大功率定向钻探设备和便于密闭取样的泥浆脉冲测量系统进行取样测试。针对淮南矿区碎软煤层钻进遇水易发生喷孔、塌孔的现实,提出以压风代替压水用于钻孔排渣和冷却取样钻头的取样钻进工艺;设计加工防逆流型的内合金与外复合片组合取样钻头,提高碎软煤层煤心采取率和密闭取样装置密闭效果。密闭取样瓦斯含量测试结果显示,水平井段平距32～79 m范围的吨煤瓦斯含量降低量达到3.91～7.31 m3/t,且地面井抽采影响区呈现距离水平井段越近瓦斯抽采效果越好的总体趋势。研究表明,通过密闭取样钻头、密闭式取样钻进和打压工艺等方面的改进与优化,井下长距离密闭式取样技术在碎软煤层中应用取得显著效果,试验成果为地面井煤层气井抽采效果考察提供了合格的煤层气含量等参数测试样品,也为地面煤层气井抽采效果井下长钻孔定点取样考察技术的开发奠定了基础。     

煤层密闭取心用超前隔水式PDC钻头设计与优化

为提高煤层瓦斯测定精度,一般采用密闭取心的方式进行煤层取样,配套煤层密闭取心用三筒单动取心器,设计了一种密闭取心用超前隔水式PDC钻头。通过对普通底喷式钻头、锥面煤心导进式钻头以及超前隔水式钻头三种结构形式进行对比优化,选用超前隔水式钻头为密闭取心用钻头,该钻头采用超前式小钻头压入煤层,小钻头采用合金切削齿进行干钻,有效隔绝钻井液进入煤心。根据流体力学连续性方程优选水眼数量与尺寸,降低水眼钻井液对煤层冲刷,并采用斜水眼、反向斜面水道等结构进一步防止钻井液进入煤心。根据全覆盖井底的原则进行PDC切削齿排布,优化钻头钻进效率。采用设计的钻头在淮北芦岭煤矿地面采动卸压瓦斯抽采井中进行现场试验,试验证明煤心采取率满足密闭取心施工要求。     

碎软低渗煤储层强化与煤层气地面开发技术进展

我国碎软低渗煤储层分布广泛,然而由于其煤体松软、破碎、渗透性差,常规的直井/水平井煤储层直接压裂技术应用于碎软低渗煤储层强化及其煤层气地面开发的效果并不理想,碎软低渗煤储层煤层气的高效开发是制约我国煤层气产业大规模发展以及煤矿瓦斯高效治理的重要技术瓶颈。在系统分析我国碎软低渗煤储层特征及煤层气地面开发中存在的问题基础上,以水平井为基础井型,围绕间接压裂、应力释放和先固结后压裂3种不同的技术方向,梳理了目前碎软低渗煤储层强化与煤层气地面开发技术进展。归纳评述了以顶板间接压裂、夹矸层间接压裂以及硬煤分层间接压裂为内涵的间接压裂煤层气开发技术,以水力喷射造穴、气体动力造穴、扩孔+水力喷射+流体加卸载诱导失稳造穴、水力割缝为不同应力释放方式的应力释放煤层气开发技术,以及先微生物诱导碳酸钙固结碎软煤储层再进行水力压裂的先固结后压裂煤层气开发技术。间接压裂技术的工程实践探索已有较多积累,在地质条件适宜地区对碎软低渗煤储层强化取得了较好效果,而以应力释放为代表的碎软低渗煤储层强化新技术探索已取得重大进展,并进入工程试验和验证阶段。水平井应力释放技术针对碎软低渗煤储层特性和新的开发原理,其对储层改造潜...     

倾斜碎软煤层群煤层气协调开发关键技术-以艾维尔沟矿区为例

为了明确与倾斜碎软煤层开采条件相适配的煤与煤层气协调开发关键技术,基于倾斜碎软煤层群瓦斯难抽采与煤层群非对称采动特征,形成了与之匹配的非对称卸压时空协同“三孔四区五量”煤与煤层气协调开发模式,明确了非对称采动下煤与煤层气协调开发策略,阐明了井上下联合煤与煤层气协调开发时空协同机制。针对倾斜碎软突出首采煤层消突困难的问题,优化了倾斜碎软煤层下向长钻孔施工工艺,研制了钻头电磁波无线随钻测量系统,实现了更高精度的钻孔轨迹防偏。针对非对称采动区地面井防护缺乏针对性的难题,阐明了非对称采动覆岩卸压破坏时空演化特征,获得了非对称采动下覆岩采动裂隙演化特征,确定了倾斜煤层地面井井位安全位置,研发了能够兼顾地面井稳定性和抽采效率双因素的采动区地面三开套管结构。应用结果表明：时空协同的“三孔四区五量”模式能够实现煤层气高效抽采,保障倾斜煤层群的抽掘采接替平衡;倾斜煤层下向钻孔递进式抽采方式拓展了递进式抽采的应用范围,破解了倾斜煤层煤层气抽采过程中的时间不协调问题;优化后的采动地面井维稳结构能够适应非对称采动作用,实现了采动区地面井煤层气高效抽采。上述成果在新疆焦煤集团艾维尔沟矿区得到推广应用,初步形成符...     

基于梳状定向钻孔的碎软煤层瓦斯含量测定取样技术北大核心

针对碎软煤层瓦斯含量测定取样时存在的取样深度浅、取样位置不可精准测控、瓦斯气体损失量大等不足,提出了基于梳状定向钻孔的碎软薄煤层瓦斯含量测定取样方法,介绍了其技术原理、工艺流程和技术优势,研究选配了矿用密闭取心装置、定向钻机、泥浆泵车等钻进与取样装备,开发了主孔双动力复合排渣定向钻进、探查分支孔随钻煤层探查、取样分支孔密闭取心等关键技术。在祁东煤矿94采区碎软煤层开展了现场试验,完成梳状定向钻孔2个,进行密闭取心3次,取样成功率67%,最大取样深度达484 m,查明了目标煤层赋存情况和瓦斯含量。     

煤层气井取心工具的改进及应用

煤层气井取心工艺技术是煤层气开发利用特别是前期勘探试验阶段的关键技术，提高煤层取心收获率是国内外普遍关注和难点技术。在“八五”及前期科研成果的基础上，通过不断改进、完善，研制出适用于煤层气开发利用示范区的煤层气井取心配套技术，降低取心成本，提高煤心收获率和煤心质量，缩短起钻及煤心出筒装罐时间，为煤层气的商业开发利用奠定基础。     

基于对应分析技术的煤体结构判别:以沁水盆地安泽区块为例

准确预测煤体结构平面与纵向分布规律对煤层气勘探开发具有重要的指导作用。对安泽区块13口探井88个煤样的6种测井数据进行对应分析结果表明,由煤芯获得的不同煤体结构的样品点在对应分析获得的因子载荷图中聚类分布(对应分析划分结果与岩芯获得的煤体结构类型吻合度高达97.7%),可据此划分区内其他井的煤体结构类型并预测全区煤体结构分布。预测结果表明:纵向上,原生结构煤发育于煤层的顶底两端,碎粒结构煤发育于煤层中部,碎裂结构煤多发育于原生、碎粒结构煤之间;平面上,北部及南部An12井附近原生煤和碎裂结构煤发育(Ⅰ区),南部An28井与An22井附近和中南部断层F1与F2附近发育碎粒结构煤(Ⅱ区);安泽区块Ⅰ区较南部和中南部Ⅱ区储层条件相对有利。     

四川煤层气井施工的问题与对策

在四川施工了5口煤层气井(其中参数井4口),各项参数反映四川煤层气具备了开发和小井网试采的储层条件。但在施工中存在钻探进度慢、测试坐封选层难、井斜控制难、煤层对比和采取率不甚理想、煤储层污染严重等问题。通过分析,提出采用"三开"井身结构、防斜打直、进一步开展大口径绳索取心的攻关、储层保护等建议,以推进四川煤层气的勘探开发中钻探技术上的保证。     

成庄井田西部15号煤储层物性对煤层气井产气量影响研究

基于成庄井田西部15号煤储层物性资料和煤层气生产资料,开展了煤储层物性对煤层气井产气量影响研究。结果表明:煤储层物性对煤层气产出特征和煤层气井产气量具有重要影响,不同的煤储层物性参数对煤层气井产气量的影响和作用机理各异。煤层厚度越大、煤层气含量越高,煤层气资源量、资源丰度及含气饱和度越高,有利于煤层气井高产和提高累计产气量;煤储层压力、煤层渗透率越高,越有利于驱动煤层气渗流高效产出、煤层气井高产和提高采收率;煤的高变质,提高了煤的孔渗性、吸附性和煤层气储集性能,有利于煤层气井高产稳产。但延迟了煤层气井产气高峰期时间,对缩短煤层气开发周期亦不利。     

基于等温吸附实验的温度对煤层气含量影响研究

本文通过不同煤阶煤样不同温度下的等温吸附试验及其结果分析,发现实验温度对煤吸附和解吸中气体量的大小具有比较大的影响。通过对不同煤阶煤样储层温度和0℃下气含量结果的分析比较,指出0℃温度下气含量数据并不能真实反映煤层实际情况。为更准确的评价煤层含气性,保证煤层气资源估算的准确性,并能为今后煤层气开发部署和瓦斯防治提供可靠依据,建议煤层气含量结果采用储层温度下数据。     

潞安矿区3号煤煤层气储层物性综合评价

基于潞安矿区主力煤层3号煤煤田勘探资料及煤层气试井资料,综合评价了其储层物性。研究显示:潞安矿区3号煤储层煤层变质程度高,厚度大,厚度在4m左右,埋深适中,大部分埋深小于1000m;煤层含气量较高但含气饱和度低,平均含气量在10m3/t左右。储层压力梯度低为欠压储层,部分区域地下水环境较为封闭适宜煤层气保存,渗透性较差为低渗储层。与晋城矿区相比,在煤级变化基本相似的条件下,在煤层气含量及渗透性方面均处于劣势。因此对于地面煤层气开发来说,寻找圈定煤层气的富集高渗甜点区,是确保地面开发成功的必要条件。     

钻井工程在地面煤层气开发中的作用

本文着重介绍了煤层气钻井的重要作用,分析了煤储层伤害机理,指出了煤层气井身质量控制、清水钻井、煤层绳索取心等钻井技术问题,并探讨了煤层气多分支水平井和欠平衡钻井在我国应用的适用性.     

鄂尔多斯盆地低煤阶煤储层孔隙特征及地质意义

对采自鄂尔多斯盆地侏罗系煤层气勘探开发地区的煤样,采用压汞、低温液氮试验、显微镜观测等手段,研究了煤储层孔隙类型、孔隙连通性、孔隙形态及煤心煤样的裂隙密度、裂隙连通性、裂隙发育特征。研究表明：鄂尔多斯盆地南部煤储层的似孔喉比比较小（一般小于15）,退汞效率比较高（大于50%）,采收率较高,排驱压力一般大于0.7 MPa,最大进汞饱和度小于65%,煤的孔隙度小于12%,煤储层渗透率小于0.01×10-3μm2,产能较高,对煤层气开发比较有利。煤层气井的煤心煤样观测显示,盆地内煤层多为原生结构煤,盆地南部焦坪、大佛寺一带煤中裂隙较发育,连通性中等,对煤层气开发相对有利。     

不同煤体结构煤储层煤层气排采中渗透率变化规律研究

通过不同煤体结构煤三轴应力条件下渗透率实验,结合煤层气井产气情况,分析了排采过程中渗透率的变化规律。研究结果表明:在轴压和围压一定时,孔隙压力降低,煤储层渗透率先减小、后增加;碎软低渗煤层由于机械力学强度小,前期伴随着液面下降,破碎煤粒之间的粒间孔隙急剧闭合,造成煤层渗透率大幅度减小,后期煤体收缩效应改善渗透率作用较原始结构煤层缓慢。研究认为,煤层气井应采用分段控压、稳步降压的排采方法,使煤储层裂隙与孔隙保持一定的张开度,抵抗煤基质变形,以减缓有效应力对渗透率的损坏,增大供气面积,保证煤层气充分解吸,提高产气量。     

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。     

大口径绳索取心钻具在特厚软煤中的取心应用

煤层气参数井因需准确获取煤层及其气体含量参数,绳索取心技术因结构简单、钻进效率高、岩矿心质量好、钻获煤心时间短等显著优点已在煤层气井取心中广泛应用。主要介绍了大口径绳索取心钻具在鹤壁六矿某煤层气参数井+生产井的应用中,根据选用大口径取心工具的结构特点,针对目的煤层为特厚软煤的客观地质条件,总结出了较为合理的取心钻进工艺参数和技术保障措施,取得了较好的效果。     

和顺地区15号煤层特征

煤层气是我国重要的非常规天然气能源，山西和顺地区15号煤层具有良好的煤层气勘探开发前景。对和顺地区三口井15号煤层22块样品进行了实验室测试分析，获得了含气量、气体组分、等温吸附线、含气饱和度、煤质及镜质体反射率参数，并分析了三口井15号煤层的常规测井曲线特征。结果表明：该区15号煤层属于高变质程度的贫煤及无烟煤，含气特性较好，常规测井曲线特征明显，具有较高的煤层气开采价值且易于识别。后续应进一步提取15号煤层中不同含气参数的测井响应敏感性特征，探索新的非线性煤层气储层解释技术，达到精确定量评价15号煤层气储层的目的。     

比德—三塘盆地多煤层条件下煤储层吸附解吸特征研究

结合不同次级向斜13个煤样的等温吸附解吸实验以及比德—三塘盆地多煤层区两口煤层气试井资料,分析了不同含气系统内煤储层吸附解吸特征,研究了含气系统类型与多煤层区煤层吸附解吸特征的相关性。研究表明:在多煤层条件下,影响煤吸附解吸特征的主控因素并非不同的含气系统类型,而仍然为储层条件及煤质。     

构造煤U型对接井水平段钻井技术

煤层气是一种非常规天然气资源,传统的煤层气开采方式为地面直井排水降压开采,但这种方式开采煤层气单井产量低、经济效益比较差。U型对接井是一种煤层气开采钻井技术,是由一口直井和一口水平井对接组成,水平井可以在煤层或煤层顶底板与直井连通,目前大多数水平井沿着煤层钻进。煤层气水平井是一种成本不是很高但增产效果非常好的技术,已经越来越多地应用于煤层气的开采。文中主要介绍U型对接井构造煤水平段钻井技术,此地煤层结构形成了局部的碎裂煤、碎粒煤和糜棱煤等构造分层,煤层稳定性较差。在该地质条件下U型对接井钻完井取得成功,对进一步丰富煤层气开发技术和推动高、中、低煤阶煤层气的全面开发,具有非常重要的意义。     

地面煤层气开发对寺河矿西井区域瓦斯变化影响分析

为了对晋城矿区寺河矿西井区地面煤层气井抽采效果做出评估,拟采用对比方法进行评估,基于地质特征、煤层气开发情况,采用施工抽采效果测试井,获取煤层甲烷含量、渗透率等参数,并与原始甲烷含量、渗透率值做对比。结果显示,寺河西井区地面煤层气井抽采5 a,3~#煤层瓦斯含量由平均23.7 m~3/t降至12.27 m~3/t,含气量降低幅度达47%,年平均甲烷含量降低1.5~2 m~3/t;当前煤层渗透率与原始渗透率相比,增大了30倍,降低了吨煤甲烷含量,提高了煤层渗透率。