沁水盆地樊庄区块煤层气直井排采特点

沁水盆地樊庄区块3#煤层具有埋深适中、煤层厚度大、分布稳定、煤质好、煤层割理发育、保存条件好等诸多特点,但受地质构造、水动力条件等因素控制,平面上具有"富集成片,贫瘠成带"的分布规律,大部分区域利于煤层气规模开发。本文以樊庄区块煤层气井生产数据为基础,将煤层气直井排采生产分为排水降压、控压阶段、稳定产气、产气衰减四个阶段;综合分析了樊庄区块煤层气直井生产过程中的产气、产水变化特点,总结出各阶段控制要点,这些认识对今后煤层气排采工作具有借鉴意义。     

沁水盆地樊庄区块提高产能建设到位率的研究

如何减少煤层气低效井,提高产能建设到位率是目前煤层气开发过程中急需解决的关键问题。本文以投产时间长,集输系统较完善的沁水盆地樊庄区块为例,结合该区块开发历程和效果,利用大量的实际生产数据,研究总结了该区低效井的形成原因,提出了提高产能建设到位率的建议。分析指出早期地质认识不足、储层改造针对性不强、储层保护意识不够、排采认识不到位、抽排工艺适应性不高是导致该区部分井低效的主要原因。     

沁水盆地樊庄区块煤层气井开发特点及管理方法

排采管理是煤层气开发过程中的一个重要环节,如何切实保障煤储层不受伤害,最大限度发挥产能是需要开发者持续关注的问题。本文以樊庄区块为例,通过跟踪研究直井、水平井生产动态数据,总结出高阶煤煤层气具有解吸时间长,气水产量差异大,井口压力低,煤粉产出量多,产量构成以老井为主等开发特点。并初步探索出一套定性-半定量的排采控制方法和"ABC"动态分类管理办法。现场运用效果较好,实现了区块产量的平稳上升。     

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。     

远程控制在煤层气排采中的应用——以沁水盆地樊庄区块为例

煤层气井大多井位稀疏,且位于丛林山地,人工巡井和调整井的参数都费时费力,不能及时实现连续平稳的排采制度。为了优化排采制度,延长排采井的寿命,提高产气量,降低管理成本,增强排采安全性,大举发展远程控制势在必行。本文通过介绍中国石油股份天然气集团公司华北油田山西煤层气勘探开发分公司的远程控制技术的总体设计、SCADA系统、无线通信Mc Will R5系统和Intouch软件,阐述了远程控制技术在煤层气分公司的主要应用类型、原理、实现条件及应用情况,并结合工作实践,对远程控制的常见故障进行了分析,找出了对策。对于没有解决的问题,也进行了归纳,并提出了建设性的建议。     

沁水盆地柿庄北区块水平井开发方式地质适应性分析

针对柿庄北区块直井表现出达产率低、产量下降快、产能差异大的生产特征,通过对柿庄北区块43口探井、397口开发井进行详细剖析,并与潘河、柿庄南区块地质条件进行了对比分析。结果表明,埋深大、低渗透、煤体结构分布复杂是制约柿庄北区块开发关键地质问题。为了进一步明确柿庄北储层渗透低原因,对柿庄北、潘河、杨家坡区块煤心进行数字岩心扫描,发现柿庄北区块相对潘河、杨家坡区块储层孔裂隙数量都发育最少且孔裂隙连通性最差,并明确煤层演化过程是形成孔裂隙差异的关键因素。此外,结合地质剖析,开展了地质—工程一体化分析,明确直井压裂这种点状开发方式的不适应性,提出水平井开发方式适应埋深增大、煤体结构分布复杂、微观孔裂隙连通性较差的储层特征,并在柿庄北一体化二期显示出较好产气潜力。     

沁南地区煤体结构对煤层气开发的影响

为了研究煤体结构对煤层气开发的影响,对比了沁南地区3号煤层中原生结构煤、碎裂煤、碎粒煤、糜棱煤等不同煤体结构的钻井、压裂、排采资料,并对部分煤矿进行了井下观测分析。研究发现煤体结构越破碎,井壁稳定性越差,井径、抽采孔钻屑量越大,同时,储层污染范围与井径大致呈正相关关系;碎粒煤及糜棱煤发育处,井筒周围形成厚层的水泥环,水力压裂初始施工压力将快速上升,导致水泥环破裂,同时压裂液的大量滤失会降低压裂裂缝的延伸范围,甚至导致砂堵等工程问题;在排采过程中,煤层水及煤层气均有携带煤粉的能力,易造成排采通道的堵塞,导致气井产能迅速降低,同时也容易造成裂缝闭合,降低解吸范围,煤体结构越破碎,煤粉产出越多,裂缝闭合越严重。     

沁水盆地柿庄区块3号煤层压裂曲线类型及其成因机制

煤层气井压裂曲线提供了煤储层中压裂缝扩展的动态信息,压裂曲线的形态特征可在一定程度上反映出煤储层的压裂效果。基于柿庄区块单层压裂3号煤层的45口煤层气井的压裂资料,划分了压裂曲线类型,探讨了压裂曲线类型和排采效果的关系,并首次从地应力类型和压裂缝类型的角度深入分析了不同类型压裂曲线的成因机制。研究表明:根据携砂液阶段形态特征,柿庄区块3号煤层压裂曲线可划分为稳定、下降、上升和波动4种类型。稳定型和下降型曲线对应的煤层气井的排采效果一般较好,而波动型和上升型曲线对应的煤层气井的排采效果往往较差。地应力类型通过影响压裂缝形态影响压裂曲线类型,在II类(σHσhσv)地应力区域,多发育以水平压裂缝为主的"T"型或"工"型压裂缝系统,容易形成上升型或波动型压裂曲线;而在III类(σHσvσh)或I类(σvσHσh)地应力区域,多发育垂直压裂缝或以垂直压裂缝为主的"T"型或"工"型压裂缝系统,容易形成下降型、稳定型或波动型压裂曲线。柿庄区块3号煤层的压裂曲线类型平面上呈现出一定的规律性,在以II类(σHσhσv)或III类(σHσvσh)地应力类型为主的东部,出现稳定、下降、上升和波动多种压裂曲线类型;而在以I类(σvσHσh)地应力类型为主的西部,压裂曲线类型单一,多为稳定型和波动型。     

余吾-古城区块基于测井参数的煤体结构预测

基于余吾-古城区块3号煤层测井资料与现场取芯结果,在GSI值表征的基础上,通过GSI表征值与测井参数的相关性分析,建立煤体结构GSI表征值的测井解释模型,从而实现通过测井参数对煤体结构的连续精确化表示。结果表明：通过余吾区块测井资料计算的煤体结构GSI值与现场取芯结果相符,说明此预测方法适用于该区块煤体结构判别。     

构造曲率对煤储层初始渗透率的影响研究——以沁水盆地郑庄-樊庄区块为例

基于沁水盆地南部郑庄-樊庄区块3号煤顶面标高等值线资料,采用正方形网格差分法计算煤层三维曲面上各点的最大主曲率值与裂缝的方位角,探讨构造曲率对煤层初始渗透率的影响。结果表明,最大主曲率值为0.4～2的区域煤层渗透性较好;最大主曲率值大于2的区域构造破坏过于强烈,渗透性较差;最大主曲率值小于0.4区域裂隙发育程度低,渗透率低。裂缝面垂直于最大水平主应力时初始渗透率值较低,平行于最大水平主应力时初始渗透率值较高。     

煤体结构研究在煤与瓦斯突出预测实践中的应用

分析了煤体结构的地质意义和物理力学内涵 ,评价了煤体结构类型的不同划分方法 ,探讨了以煤体结构为主的研究方法在认识煤与瓦斯突出机理和进行煤与瓦斯突出预测工作中的应用。     

煤体结构研究在燥与瓦斯突出预测实践中的应用

分析了煤体结构的地质意义和物理力学内涵，评价了煤体结构类型的不同划分方法，探讨了以煤体结构为主的研究方法在认识煤与瓦斯突出机理和进行煤与瓦斯突出预测工作中的应用。     

深部煤层气水平井水力压裂技术——以沁水盆地长治北地区为例

储层改造是获得低渗透煤层气井高产的重要手段,虽然我国深部煤层气资源丰富,但是由于煤储层渗透率低,面临着不同煤层气地质条件下的储层改造技术适应性差的困境。以沁水盆地长治北部地区为例,介绍了研究区地质概况和开发模式,分析了4种深部煤层气井水力压裂工艺技术及应用效果。结果显示以水平井为主要井型、实现压裂后井间干扰提产是规模化开发深部煤层气资源的主要途径。光套管压裂技术可实现大规模压裂,但容易造成储层污染,且可调性较差导致压裂效果偏差;连续油管压裂技术自动化程度和作业效率高,是目前的主流压裂技术,但是配套设施要求较高、成本高;常规油管压裂技术可实现射孔、压裂、封隔一体化作业,且射流效应定向性强,但是不能够带压作业,容易造成压力激动、压后堵前。为此,自主开发了常规油管带压压裂新技术。该技术以常规油管压裂技术为基础,在井口和井下油管内安装稳压装置控制压裂过程中油管内外的带压状态,配合钢丝绳打捞装置,优化上提下放程序,从而实现带压拖动压裂作业。该技术压裂施工曲线以压力平稳型为主,能够形成连续和平直的压裂裂缝通道,减少储层伤害;微地震监测显示压裂裂缝两翼长达70 m;试验井日产气量达4 000 m     

煤层气水平井高效钻进关键技术研究——以山西沁水盆地某煤层气区块为例

为提高煤层气资源开发利用效率,针对常规远端伽马和EMWD仪器判层不及时,薄煤层分辨率低,井眼轨迹易出层等难题,提出一种基于近钻头地质导向的高效钻进技术。以山西省沁水盆地某煤层气区块为工程实例,对区块内布置的多口水平井施工情况、应用特点及效果等进行阐述,总结出一套可推广、可复制的煤层气水平井高效钻进技术工艺,包括采用柔性钻具组合、选择合理钻进参数、结合井眼轨迹精细化控制技术等,为煤层气高效开发利用提供技术参考。     

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。     

应用自然伽马测井曲线划分非煤系地层——以沁水煤田岳山勘查区为例

自然界的各种岩石都具有一定的天然放射性,沉积岩层中放射性物质的含量会因不同的地质年代沉积环境的变化而发生变化。以沁水煤田岳山勘查区为例,应用自然伽马测井曲线的幅值和形态的变化物性特征划分了非煤系地层,从而提高勘探效率和解释的一致性。     

煤层气井排采中煤储层稳定性分析方法与应用——以郑庄区块为例

煤层气井排采过程中,煤储层原始地应力场发生调整,易导致储层失稳破坏,影响煤层气井抽采效率。基于单轴应变模型,考虑基质收缩效应,推导了排采过程中煤储层地应力动态模型,揭示了地应力动态变化规律。此外,建立了排采过程中煤储层稳定性分析模型,提出了煤储层峰值强度与最大主应力的差值(H)作为煤储层稳定评价基本参数,讨论了不同应力机制下地应力动态变化对煤储层稳定性的影响。研究表明：水平主应力在排水降压阶段呈线性降低,在产气阶段受基质收缩效应的影响呈非线性下降,解吸作用越强,下降速率越快。不同应力机制煤储层失稳破坏规律不同。正断层应力机制,排水降压和产气阶段,莫尔圆半径增大,圆心右移,接近破坏包络线,煤储层可能失稳破坏,解吸作用越强,莫尔圆半径增大速率越快,越容易破坏;走滑断层应力机制,排水降压和初始产气阶段,莫尔圆半径不变,向右平移,远离破坏包络线,煤储层稳定性增强,不发生破坏,而稳定产气及衰减阶段,莫尔圆向左平移,靠近破坏包络线,煤储层稳定性减弱,可能失稳破坏;逆断层应力机制,整个排采过程莫尔圆半径不断减小,远离破坏包络线,煤储层稳定性增强,不发生破坏。结合郑庄区块地应力测试井数据,对煤储层稳定...     

煤储层能量及其对煤层气开发的影响——以郑庄区块为例

煤储层内不同相态物质在地层演化过程中积聚有不同类型能量。为明确煤层气开发过程中,不同相态物质状态随能量变化而发生改变及其对煤层气开发影响,利用单位体积弹性变形势能公式和等效弹簧模型计算煤岩基块弹性势能及裂缝开度最大缩减量;利用朗格缪尔等温吸附公式和理想气体等温膨胀做功公式推算等温条件下吸附煤层气膨胀能;利用纳维-斯托克斯方程定性分析煤层水压强能、重力势能和动能间转化关系;利用氦气、甲烷和去离子水渗透率测试平行试验研究影响煤岩导流能力主要因素。综合分析煤层气开发全过程中,各相态物质间能量转化及各物质状态改变;并于郑庄区内选定地质条件相似但能量特征不同4个相邻煤层气井组,结合各自产出特征和局部煤储层能量特征,探讨煤储层能量对煤层气开发影响。结果表明:在系统能量平衡被打破之后,煤岩通过膨胀对外做功释放弹性势能,引发裂隙开度缩减;吸附煤层气是煤层气产出动力源,通过解吸、扩张释放膨胀能,同时持续侵占煤层水流动空间;裂缝开度缩减会阻碍煤层水压强能与吸附煤层气膨胀能间联系,使后者不再随前者变化而改变。研究认为:煤层水压强能越大,煤储层产水潜力越强;吸附煤层气膨胀能越大,越利于煤层气产出;煤岩基块弹性...     

地电化学法在寻找隐伏铀矿中的应用——以诸广鹿井地区为例

鹿井地区是我国重要的花岗岩型铀矿产区之一,为了扩大我国资源储备,加大铀矿找矿深度,在该地区使用地电化学法进行了找矿预测研究。基于“由已知到未知”的原则,先在研究区南部书楼丘铀矿床进行了已知剖面的可行性试验研究,发现在已知矿体分布范围上方出现了清晰的地电提取异常,异常与矿体对应程度较高、示矿性较好,说明利用地电化学法在鹿井地区寻找隐伏铀矿是可行且有效的。通过在鹿井地区开展未知区地电提取测量,基于测量数据,利用元素变异系数图解对As、Co、Cu、Mo、Ni、Pb、Sb、Th、Ti、U、V、Zn共12种元素含量进行统计并分析其富集离散程度,结果表明:研究区内U元素具有较好的成矿潜力。通过聚类分析和因子分析,将12种元素划分为F₁(Co-Ni-Cu-Pb-Zn-V-Ti)、F₂(U-Th-Pb-V)、F₃(Mo-As-Sb)3组元素组合并绘制衬度异常图,对元素组合异常的分布进行了分析,同时发现w(U)/w(Th)>1/3的异常分布对寻找铀矿有重要的参考价值。根据元素组合的衬度异常套合情况并参考U单元素、w(U)/w(Th)...