煤层气井压裂效果影响因素分析与技术对策

煤层作为自生自储式非常规储层较常规储层开采难度大,在我国直接表现为单井产量低,严重制约煤层气产业发展。以压裂煤层气井产能为基础,分析并研究了影响压裂效果的因素及其影响方式,主要包括压裂液类型、支撑剂性能、排量和砂比等施工参数以及应力状态的改变,其主要通过作用于渗透率、导流能力、裂缝的延伸来对增产效果产生影响。最后针对国内外技术现状提出可提高煤层气井压裂效果的技术对策,为进一步发展我国煤层气井增产改造技术提供视角。     

我国煤层气压裂技术发展现状与展望北大核心CSCD

压裂技术是煤层气高效开发的关键增产技术,该技术对于大力开发煤层气、实现我国碳中和目标具有重要意义。本文通过对我国煤层气压裂技术的调研分析,发现:①目前现场大多采用常规活性水压裂技术,同时也在积极探索无水/少水压裂技术;②由于我国煤层地质条件复杂多样、非均质性强等特点,目前还存在裂缝动态扩展机理研究不够深入、压裂工艺以及压裂液体系对煤层不匹配不适应等问题。建议亟待厘清煤层压裂起裂和扩展机理、发展复合压裂新技术与多元化煤层压裂液体系、发展煤层气智能化压裂、提高煤层气开发压裂智能化水平。本文研究成果对我国煤层气压裂技术的发展具有参考意义。     

煤层气开发技术现状及发展趋势

基于国内外煤层气开发技术资料的研究,全面介绍了钻井、压裂增产、排水采气及提高采收率等煤层气开发主体技术及配套技术的发展现状;并根据各种技术的特点和实际应用效果,分析指出了煤层气开发技术的应用潜力和发展方向;针对我国煤层气的地质条件,提出了应积极引进和研发多分支水平井技术、连续油管压裂技术,进一步完善钻井液、压裂液及完井液等配套技术的意见和建议,以为我国煤层气开发技术的引进和创新发展提供参考。     

煤层气开采工艺技术

系统的对煤层气开采工艺技术进行了综述。介绍了煤层气开采工艺技术和提高煤层气采收率工艺技术等,着重对煤层气井开采工艺技术、煤层气井用压裂液研究及添加剂优选、煤层压裂支撑剂选择和煤层气CO2增产技术等进行了较为详细的介绍。最后给出了几点结论和建议。     

LPG压裂工艺在超低渗储层中的应用

针对低渗储层压裂液伤害严重、返排率低等问题,进行了LPG压裂技术研究,对LPG压裂工艺的特点、增产机理以及现场应用情况进行了分析。LPG压裂技术具有压裂液返排率高、有效裂缝长度长,且压裂液可和储层流体混相等特点。数值模拟和现场生产数据表明,LPG压裂技术的增产效果明显优于同等规模的水力压裂的增产效果。LPG压裂工艺适用于水敏性较强的储层以及低压、低渗储层改造,特别在致密气和煤层气等非常规超低渗储层的开采中具有很好的应用潜力。     

煤层气开发技术发展趋势

煤层气开发模式经过最初的煤矿井下瓦斯抽放到煤层气地面开发与井下抽采并举的发展之后,逐步朝着地面开发、地面与井下联合抽采、井下抽采与采动区抽采以及采空区抽采逐级递进的采气采煤一体化方向发展。地面开发技术也由单一的直井开发朝直井压裂、多分支水平井、远端对接井及丛式井等多样化钻采技术体系方向发展;增产改造技术由单一的活性水大排量加砂压裂朝着大排量中砂比活性水压裂、液氮泡沫加砂压裂和清洁压裂液压裂等更科学的增产改造技术方向发展;排采技术则由定性的定压排采朝着智能化控压控粉定压排采方向发展。     

非常规多目标储层压裂液适应性研究

鄂尔多斯盆地东缘神府-临兴区块在含煤岩系中富含页岩气、致密砂岩气.页岩气、致密砂岩气和煤层气的储层物性、压裂工艺、增产机理、伤害机理等存在较大区别.因此在煤层气、页岩气、致密砂岩气等多目标储层合并压裂时,压裂液的研究应重点考虑施工工艺和储层伤害.通过对比5种水基压裂液性能发现,活性水和滑溜水压裂液黏度低、携砂能力差,适...     

非常规天然气增产改造技术研究进展及其发展方向

非常规天然气是中国天然气的后备资源,提高非常规天然气的勘探开发效果具有重要的战略意义.增产改造技术是非常规天然气开采的关键技术,由于地质条件的复杂性和特殊性,增产改造技术相对落后,严重制约了中国非常规天然气开发的步伐.通过分析中外非常规天然气的勘探开发现状和增产改造技术研究进展,重点探讨了中国非常规天然气增产改造技术的发展历程:在页岩气增产改造技术方面,目前尚处于现场试验阶段,技术还不完善;煤层气增产改造已进行了一系列的研究与现场试验;致密砂岩气增产改造已经形成了较为完善的技术体系.通过分析中外非常规天然气增产改造技术研究现状与存在问题,提出了非常规天然气室内实验、低伤害压裂液技术、水平井分段压裂技术、深层致密气藏改造技术、煤层区块整体压裂改造排采技术和裂缝监测技术是今后攻关的主要方向.     

国内清洁压裂液的研究与应用

总结了压裂液的发展历程,分析归纳了目前国内外清洁压裂液体系的组成、作用机理。对国内清洁压裂液在油井、天然气和煤层气中的最新研究与应用进行了综述,并针对清洁压裂液的发展趋势提出了自己的看法。     

中国煤层气勘探开发技术进展浅析

重点介绍了中国煤层气地球物理勘探技术,开发技术(包括水力压裂改造技术、煤中多元气体驱替技术和定向羽状水平钻井技术)以及增产技术的现状和技术进展,并且分析了我国煤层气研究开发的理论成果与存在问题,提出了煤层气研究开发的发展趋势与开发措施.     

油气井钻完井作业碳减排发展方向与建议

钻完井作为油气勘探开发中主要的碳排放阶段,是实现净零排放的重要环节。总结了油气全产业链碳排放足迹及主要油田技术服务公司碳减排的动向,分析了钻完井作业碳减排的发展方向,认为其主要包括升级改造钻机与压裂泵车动力系统、提升装备动力管理自动化水平、加大储能技术在钻完井中的应用力度、推广钻完井自动化与远程决策系统、探索钻完井作业与海洋新能源耦合等,结合国家和油气企业碳达峰、碳中和目标以及钻完井技术水平,提出了实现钻完井作业过程碳减排的建议,即聚焦油气勘探开发碳排放足迹,强化钻完井全过程碳排放管理、推进钻完井全过程低碳化转型、提升钻完井作业效率、探索海洋新能源利用。研究结果与建议对加快推进钻完井作业过程碳减排、实现我国低碳转型承诺具有重要意义。     

沁水煤层气田成藏条件及勘探开发关键技术

沁水盆地历经了油气普查和煤层气勘探开发2个阶段（共60余年）的探索，现已成为中国最大的煤层气产业化基地，也是世界上高煤阶含煤盆地煤层气成功实现商业化的典范。尽管高煤阶煤层气田具有低压力、低渗透率、低饱和度、非均质性强的"三低一强"特征，但勘探实践和研究表明，沁水盆地煤层气成藏条件优越，主力产层太原组15#煤层和山西组3#煤层为陆表海碳酸盐台地沉积体系及陆表海浅水三角洲沉积体系，煤层厚度大、多由腐殖煤类构成，主要含镜质组。受燕山期构造热事件影响，煤层煤阶高、吸附能力强、含气量大。煤层气成藏经历了两次生烃、气体相态转化和水动力控制顶、底板封闭的3个阶段。针对沁水盆地地形及高煤阶特征，形成了山地地震采集、处理和解释技术，丛式井钻完井技术，"复合V型"为主的多水平井钻完井技术，解堵性二次压裂增产技术，高煤阶煤层气排采控制工艺，煤层气集输技术等一系列关键勘探开发技术，有效支撑了沁水盆地高煤阶煤层气的规模开发和工业化发展。     

中国煤层气钻井技术现状及发展趋势

对我国煤层气钻井完井技术现状进行了归纳和总结,结果认为:煤储层地质基础薄弱、井壁易失稳、煤层损害严重以及完井效果差等难题严重制约了我国煤层气高效勘探开发;已开展的多分支水平井技术、U型井技术及其配套的连通和裸眼造洞穴等技术取得了长足进展,一定程度上缓解了以上技术难题的制约。生产实践表明,由清水钻井引起的钻井安全与煤层保护的矛盾仍然突出,国内煤层气产量依然偏低。进而建议,加强对煤层专用钻井液、煤层损害解除方法的研究,尽快制定煤层气钻井相关室内实验评价方法和矿场评价方法的行业及国家标准,探索矿权制度改革,开展煤层气与常规气、致密气合采关键技术研究,积极开展煤层气多层钻完井、复杂结构井增产措施配套技术研究。     

苏77-21-40H2水平井超长水平段钻井技术

随着水平井作为苏里格气田经济规模开发主体技术之一,进一步增加水平段施工长度用以更大限度提高单井产量的需求越来越迫切。针对苏里格气田苏77区块苏77-21-40H2井超长水平段突出的钻井难点:钻压传递困难、井眼清洁困难、井壁稳定难度大、完井大尺寸压裂工具下入困难等,通过采用优化井眼剖面、引入新型减摩降阻工具、优化钻具组合、MEG聚磺钻井液体系、加装顶驱设备、保障压裂工具下入及严格工程配套措施等多项技术对策,大幅度提高了该井水平段的延伸长度和机械钻速。该井顺利完钻时实际水平段长度2 303 m,为苏里格气田水平井的进一步开发提供了经验。     

煤层气直井开发概要——以鄂尔多斯盆地韩城地区煤层气开发为例

煤层气钻井方式中,直井技术（包括丛式井）最为成熟,费用较低,操作简单,没有太大的使用限制,无论在前期开发评价,还是后期的增产改造和规模开发中,其作用都不可替代,是国内煤层气开发普遍采用的方式。为此,论述了其开发要点：①煤层气的选区、选井及选层主要依靠地震勘探技术结合基础地质技术完成;②单井评价通常以测井评价为主,录井技术和试井技术为辅,而测井记录的数据常需使用经过选择的煤心和试井数据标定,这样才能提高储层评价参数及单井评价的可靠性,进而确定射孔压裂层段;③直井的增产改造方法除水力压裂外,还可考虑裸眼完井和筛管完井技术,裸眼完井需考虑煤层适应性,而筛管完井除了应用于水平井外,也可以用于裸眼完井的直井中;④煤层气排采需紧密结合排采装备,初期以最小的强度稳定缓慢排采,然后根据地层实际供液能力调整工作制度,尽量使地层供液与排液量保持一致,稳定持续缓慢降液,尽可能地扩大压降范围。     

苏53区块工厂化钻井完井关键技术

苏里格气田是国内最大的致密砂岩气田,苏53区块是该气田目前实施水平井整体开发的唯一区块。为提高该区块的开发效率,实现低成本开发,以前期实践和国内外工厂化作业先进经验为基础,通过强化区域地质研究,优化方案设计,加强施工管理,形成了适合苏里格气田工厂化作业的钻井完井技术。该技术主要包括水平井地质导向技术、钻井技术、储层改造技术等。地质导向技术主要通过完善地质模型和调整井眼轨迹,实现水平井准确入靶和高效钻进;钻井技术主要为优化井身结构及井眼轨道,优选PDC钻头和钻井液体系及设计钻机平移系统等;储层改造技术是根据区域地质特征及完钻参数,将体积压裂融入同步压裂,以提高储量动用。苏53区块通过实施工厂化钻井完井技术,水平井平均单井钻井周期比该区块常规水平井缩短15.98 d,平均单井储层钻遇率比该区块常规水平井提高4.9百分点,水平井平均单井产气量比该区块常规水平井高0.49×104 m3/d,其工厂化钻井完井技术可为国内非常规气藏水平井工厂化作业提供借鉴。      

钻井过程中保护低渗特低渗油气层的必要性、重要性与发展趋势

钻井过程中钻井液对低渗特低渗油气层的损害程度通常较中、高渗油气层大得多,但多年来部分人认为,需压裂投产的低渗特低渗油气藏,因压裂可解除油气层损害而勿需在钻井过程中采取保护油气层措施,因而对油气井产量和经济效益带来不利影响。阐述了低渗特低渗油气层损害机理的特殊性以及损害程度的严重性;依据现场实际产量数据,充分说明了钻井过程中采用效果优良的保护油气层钻井液技术有助于大幅度提高压裂后单井日产量;结合国际趋势和中国油气工业发展战略需求,阐述了将来的发展方向和趋势。不仅对提高保护油气层效果、单井产量以及油田总体经济效益具有适用价值,而且对钻井液技术的发展和中国模式“页岩革命”的建立也具有一定指导意义。      

新场气田蓬莱镇组气藏油气层保护及加砂压裂技术应用

加砂压裂技术在Ｊ３ｐ气藏成功应用，使该气藏取得显著经济效益和社会效益。文中对Ｊ３ｐ气藏１００多口勘探开发井的资料分析，钻井对储层损害的主要因素有超压钻井、钻井液浸泡时间过长、井喷后加高密度钻井液压井和深穿射孔等。分析了气藏损害对压裂效果影响，提出气藏油气层保护技术的合理方法是采用合理完井方式、使用优质钻井液、缩短钻井液对储层浸泡时间和避免井喷事故发生等。     

煤层气低产井低产原因及增产改造技术

沁水煤层气田的煤层气开发已初具规模,但部分煤层气开发井由于地质、工程或排采因素的影响而产量低,亟需查明原因。为此,从地质因素(构造位置、陷落柱、断层等)、工程因素(钻完井及水力压裂过程中储层污染等)和排采因素(套压控制、排液速度、停电停抽等)3个方面对煤层气单井产气量的影响进行了详细的分析,阐述了嵌套钻井、短半径水力喷射钻井、小井眼侧钻、二次(重复)水力压裂等增产改造技术的特点及优势,并结合对煤层气低产井原因的分析,给出了不同增产改造技术的适用特性。对煤层气规模开发过程中老井、低产井的后期改造提供了技术支撑。     

中国石化页岩气工程技术进步及展望

中国石化通过持续的攻关研究,形成了具有自主知识产权的页岩气工程配套技术,具备了页岩气水平井水平段长2 000 m、分段压裂20段以上的钻完井与压裂设计、施工能力,并实现了涪陵等地区页岩气资源勘探突破,促进了中国石化页岩气勘探开发进程。全面介绍了中国石化页岩气工程地质环境描述技术、优快钻井及井工厂技术、LVHS油基钻井液体系、SPF弹塑性水泥浆固井技术、分段压裂关键配套工具、滑溜水压裂液体系、页岩气水平井分段压裂技术和页岩气技术装备研发等技术及应用现状,并指出了未来页岩气工程技术的五大发展趋势。