晋城矿区郑庄深部煤层L型水平井增产改造技术

晋城矿区郑庄区块常规直井煤层气产量低,开发效果差。为有效改善该区块煤层气的开发现状,提高煤层气井产量,采用理论分析与现场试验相结合的方法,在充分利用老井压裂影响范围的基础上,提出了L型水平井串联压裂增透改造技术,并形成了集井位布设、射孔压裂段优选、连续油管分段压裂改造于一体的L型水平井高效开发方法与技术。经现场试验,L型水平井串联压裂增透改造技术取得了良好的增产改造效果,L型水平井产气量是本区块常规直井平均产量的近30倍。研究结果为晋城矿区深部区块的煤层气高效开发与老井改造提供了依据和指导。     

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。     

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。     

浅析影响煤层气井产量的几个因素

分析了影响煤层气单井产量的几个因素,如瓦斯含量、井网布置、储层保护、裂隙沟通、科学排采等。包括:瓦斯含量不同,产气量不同;煤层气井网布置需结合地质构造等因素优化布置;在钻井和固井过程中需对煤储层进行保护;煤层压裂改造,可有效将井孔与煤层天然裂隙沟通起来,增加产能,增大气体解吸率;根据生产实践,进行定压排采、定产排采。     

排采面积对煤层气单井产气潜能影响分析

针对煤层气井有效排采时间短的问题,基于煤层气井稳定渗流方程和朗格缪尔吸附定律,建立了径向流煤层气井和压裂煤层气井排采面积影响单井产气潜能的数学模型,分析了排采面积对单井产气潜能的影响,并研究了煤层气井单井控制的有效解吸边界。结果表明:压裂煤层气井和径向流煤层气井解吸量与解吸半径之间的变化趋势大致相同,其解吸量随着解吸半径的增加接近于二次函数变化,解吸半径增加10倍,解吸量大约增加46倍。排采面积越大,煤层气井产气潜能越大。径向流煤层气井井底压力为1.0 MPa时,其单井控制解吸边界半径为99.73 m,其有效解吸边界的研究为煤层气开采合理布置井网提供了依据。     

煤层压裂过顶替实践与认识

本文通过建立近井地带煤层"洞穴模型",对煤层压裂过顶替数量进行了计算。在此基础上,编写压裂设计,现场进行了3口煤层气井过顶替压裂试验,并对3口井产气效果(见气时间、产气量、产气能力)进行了对比分析。实践证明:过顶替压裂井在解吸时间和产气量方面均优于常规顶替压裂井,煤层气井压裂应该过顶替。     

煤层水力裂缝参数对煤层气井产气量的影响

基于水力压裂增产机理,构建了水力压裂后煤层气井产气量计算模型,编制程序模拟了裂缝参数对煤层气井产气量的影响。结果表明:水力压裂后煤层气日产气量曲线在形态上表现出低-高-低-高-低的特征;随着裂缝长度的增加,日产气量和累计产气量明显增加;当水力裂缝的导流能力小于临界导流能力时,产气量随导流能力的增大而增加,大于临界导流能力时,产气量将保持为临界导流能力时的产气量;增加裂缝的长度比增加裂缝的导流能力更有利于产气量的增加。     

800m以深直井煤储层压裂特征分析

以沁水盆地800 m以深煤层气井为例,统计归纳了深部煤层地质特征,分析了与之对应的压裂难点;通过统计10口采用活性水压裂技术且产气效果显著提升的深煤层气井的压裂数据,总结了现有技术体系下深煤层直井压裂施工参数特征,分析了导致深部煤层气藏压裂施工中压力异常偏高的因素,提出了深部煤层气藏开发对策。结果表明:深部煤层气藏的高温、高压、高地应力的地质环境、较差的储层物性以及较强的非均质性等特征,使得现有压裂技术体系在适用性和有效性上面临严峻挑战;增产效果较好的深部煤层气直井,普遍采用大液量注入,同时控制砂比在15%左右;压裂时压力异常偏高是受到压裂液性能、地层微裂缝、储层岩性、钻井液污染及煤粉堵塞等因素的影响;未来应对深部煤层气藏的开发,除了要对活性水压裂技术进行优化,还有赖于压裂理论的发展和新型压裂材料的研制。     

马兰井田异常煤层气井的成因分析

通常煤层的含气量越高,对应的煤层气井开发潜力越大,然而受地质、工程、排采因素影响,高含气煤层气井也时有低产或不产气的状况发生,导致煤层气开发出现严重亏损。通过分析马兰井田内异常井(高含气不产气)的地质、压裂、排采特征,得出了其成因机理及提出了相应的改造措施:异常井具有高含气不产气、压裂曲线异常、异常高产水、水化学异常的特点,各异常特征存在因果联系;导致异常井高含气却不产气的直接原因是长期高产水,而根本原因钻井过程中造成了2号煤层与含水层的连通;针对异常井的成因,建议通过封堵2号煤层处的射孔,仅对8号煤层进行采气。     

郑庄区块非自然下降井原因分析及对策研究

沁水盆地南部郑庄区块是我国煤层气开发利用最为成功的地区之一,但随着多年的开发,部分单井暴露出含气量高、采出程度低、产气衰减快等问题,本文针对性地开展非自然下降井的地质、压裂、排采资料的理论研究,提出稳产增产措施,研究成果可有效指导其它类似区块煤层气开发。     

余吾矿煤层气井产能主控因素分析

查明余吾矿煤层气井产能的主控因素,可为进一步勘探开发提供指导。根据该矿已有的煤层气勘探开发井资料,从资源开发条件、钻井的井径扩大率、压裂改造效果、排采工作制度等方面分析了关键参数与日产气量的关系,得出了该区煤层气井产能的主控因素。结果表明:煤储层原始渗透率、临储压力比、含气饱和度是该区煤层气井产能的储层地质控制因素;钻井的井径扩大率、压裂改造效果是影响该区煤层气产能的工程控制因素;排采工作制度与产能之间关系不密切。当煤层段煤体结构复杂或碎粒/糜棱煤所占比例较高时,优化钻井参数或改善钻井液性能、优化压裂工艺参数与煤层的匹配性,是实现该区煤层气井产能最大化的重要保障。研究结果为该区煤层气井开发工程指明了方向。     

柿庄南区块煤层气高产潜力井低产因素分析

为了研究柿庄南区块部分煤层气高产潜力井产气效果不佳的原因,通过分析煤层煤体结构和顶底板特征,结合水力压裂效果分析,并与高产井排采制度对比,分析总结了典型井低产原因。结果表明:水力压裂效果直接影响煤层气井产能,在改善煤储层渗透性的同时也可能沟通含水层造成煤层气井低产;在排采初期的单相排水阶段和两相流产气上升阶段,排采制度的不合理也是造成高产潜力井低产的重要原因,这2个阶段排采制度的合理控制会对未来整个产气过程产生影响;控制裂缝高度和压裂规模以避免穿透隔水层,最大限度使裂缝在煤层中深远扩展,同时合理制定排采制度,是煤层气增产潜力井二次压裂改造后长期高效开发的关键。     

晋城矿区西部地质构造与煤层气井网布置关系

针对沁水盆地煤层气井网布置采用的主要是菱形等间距布置法,未考虑地质构造对煤层气井控制面积的影响情况,以地下水活动较弱,对煤层气富集保存有利,产出过程影响较小的沁水盆地中、南部的晋城矿区西部为例,分析了在不同构造部位,煤层气井初始产气时间、平均产水量、累计产气量、产气高峰的时间差异及造成差异的原因,并提出了构造特征与井网布置的关系.     

贵州松河井田煤层气地面抽采潜力分析

根据煤炭及煤层气勘查数据,分析了松河井田煤层气开发地质、煤储层渗透性和含气性条件,估算了煤层气资源量,并结合松6井工程开发效果,综合评价了该区煤层气地面抽采潜力。结果表明:松河井田煤层气赋存及保存条件好,薄-中厚煤层群发育,且煤层埋深、煤体结构、渗透性及含气性相对较好,埋深对煤层含气量控制作用明显,300~400 m为含气梯度转折深度,煤层气资源量达66.96×108m3;松6井采用"多段合层压裂、合层排采"工艺,实现单井单压裂段产气量长期超过1 000 m3/d的突破,但产气量波动较大,建议加强合层排采层间矛盾问题研究;鉴于该区地形、交通及地质条件的制约,建议采用"地面丛式井钻井、多段合层压裂"开发方式。     

煤层气水平井井型结构分析及钻完井技术优化

水平井是实现煤层气高效开发的关键技术,为了优化水平井井型及配套钻井技术,提高煤层气井产量,基于煤层气排水降压采气的基本开发原理,提出了煤层气水平井井型和钻井工艺设计的基本原则,研究了各类煤层气水平井井型的优点和缺点,并针对高效水平井井型提出了配套钻井工艺优化方法。研究结果表明:水平井井型和钻井工艺优化应遵循便于排水降压、增加产气面积、力求井眼稳定和走低成本道路的原则; V型井、L型井与其他井型比,共用或取消排采直井,大幅降低了成本;从多分支井到单支井实现了套管、筛管完井,实现了水平井井眼支撑和重入,增强了稳定性,实现了增产措施应用;从多分支到单支压裂,保持了较大的产气面积; L型水平井是未来煤层气水平井的主要井型,但由于排采工艺不过关,常规地面抽采L型水平井不能大规模推广,V型水平井是目前最为高效、适宜排采的水平井井型,但采动区L型水平井不需要排水降压则是煤矿瓦斯抽采的有效技术,可以大规模推广。钻井工艺由三开变为二开,一开采用444.5 mm大钻头,水平井眼直径由139.7 mm增加至339.7 mm,提高了水平井日产气量。通过直斜段固井技术,实现了水平煤层段不固井和筛管、套管完井,为保护和改善水平段储层渗透率奠定了基础,该工艺技术在沁水盆地南部和鄂尔多斯盆地东缘试验获得了较好的效果。     

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。     

煤层气短水平段径向钻井压裂技术及应用

为了有效避免煤储层垮塌,减小对煤储层污染程度,提高煤层气短水平段径向钻井压裂技术开发效果。在沁水盆地北部七元矿区块应用短水平段径向分支钻井技术,该径向钻井压裂技术将煤层分为n个施工层位,每个施工层位均钻进4个短水平段径向分支,同一施工层位相邻径向分支的方位角相差π/2,相邻施工层位对应径向分支的方位角相差π/(2n),水平段径向分支长度约为100 m,钻进过程中采用清水高压喷射的方式钻进,钻进结束后对各个施工层位的径向分支进行整体合压。结果表明,该技术能使煤层气井见气时间缩短、产气量较高,并能有效沟通煤层天然裂隙,增大煤层泄气面积,降低煤储层污染程度,避免煤储层垮塌,可为煤层气开发提供一条新的有效增产途径。     

沁水盆地北部古交区块煤层气压裂工程属性评价

地面煤层气的开发过程非常复杂,除了受地质条件影响外,钻井、完井工程属性以及排采制度很大程度上影响气井的产量。已有的开发实践证实,煤储层水力压裂改造是煤层气增产的主要手段之一。通过分析已有煤层气的压裂工程属性特征,揭示压裂效果对煤层气产能的影响关系,对下步制定煤层气开发方案或低产低效井治理具有重要的指导意义。     

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...     

国内外煤层气开发技术综述

从油气田开发的角度综述了近年来国内外煤层气开采的主要技术和开发历史,主要包括煤层气羽状水平井钻井技术,煤层气裸眼完井技术以及水力压裂技术、气体驱动技术、采煤采气一体化技术。通过这些技术的了解和优化组合,更好地为开发煤层气理顺技术路线,达到增产增效的目的。