煤层气井压降规律与排采参数关系分析——以保德区块为例

煤层气区块排采制度以现场经验为主,与区块的地质条件及开发现状结合较少。压降漏斗的扩展形态是煤层气井地质特征和开发方式的具体表现形式,利用压降规律建立合理的排采制度是煤层气田科学开发的关键环节。将压降漏斗横向上的压降半径和纵向上的压降大小比值称为压降漏斗表征系数,分析认为压降漏斗表征系数越大,单井产气量越大。以保德区块试验区为例,通过Eclipse建模及Matlab画图工具箱分析了3种不同煤层渗透率、地下水流体势及试验区井组间干扰对压降漏斗表征系数的影响后,建立了合理放气套压与合理压降速率等排采参数与压降漏斗表征系数的函数关系式,计算了滚动开发区C1～C13井的合理放气套压以及S1～S12井的合理压降速率,结果表明理论计算排采参数值与生产实际值差值越小的井,单井产气量越高,表明该方法建立的煤层气井排采参数计算方法可靠,可指导见套压未放气井和见气井的合理排采,为煤层气区块的定量化排采提供理论依据。     

煤层气井合理放气套压的确定及其应用

煤层气井提产阶段和稳产阶段需要确定合理放气套压,才能够获得稳定的气流补给。根据煤储层启动压力梯度、渗流理论和煤层气开发地质理论,构建了煤层气井憋压阶段套压变化的数学模型;利用沁水盆地大宁区块的煤层气勘探开发资料验证了该模型的准确性,并分析了放气套压差值对平均日产气量的影响规律。模型计算结果与现场数据吻合较好时,煤层气井的产气量较高;当计算出的放气套压与实际放气套压的差值小于等于0.15 MPa时,煤层气井稳产期的产气量能达到1 000 m3/d以上;大于0.15 MPa时,需要降低产气量来维持其稳定性。研究结果表明,日产气量随实际放气套压与计算值之间差值的增大呈幂函数减小,建立的煤层气井憋压阶段合理放气套压数学模型可为现场排采控制提供理论依据。      

延川南区块煤层气井高产水成因分析及排采对策

为了解鄂尔多斯盆地延川南区块煤层气井高产水的成因及高产水对煤层气井产能的影响,对延川南区块内煤层气的地质条件、压裂施工情况以及不同产水量煤层气井生产特征进行了分析研究,探讨了延川南区块高产水特征形成的原因,确定了高产水煤层气井的排采方法。结果表明,压裂缝的缝高过大,沟通了二叠系下统下石盒子组砂岩裂隙含水层组,是导致延川南部分煤层气井产水量过大的主要原因;高产水会造成实际见气储层压力比临界解吸压力低,降低了煤层气井产能。高产水煤层气井的排采难度大,需要选择合理的排采设备,在气井产气之前井底流压要平稳、快速下降,使煤层气井尽早见气,见气之后适当放缓排采速度。该排采方法在高产水煤层气井进行了应用,排采效果较好。      

沁水盆地柿庄区块煤层气井排采动态影响因素分析及开发对策研究

柿庄煤层气区块呈现"见气井数量少,单井产量低"的开发现状。为研究该区块煤层气井排采动态的影响因素,提出有效的煤层气开发对策,通过提取柿庄区块59口煤层气井排采动态典型指标,分析该区块煤层气井排采动态特征,同时研究断裂构造、压裂缝类型和煤层顶底板岩性组合对煤层气井排采动态的影响,并据此提出了合理的开发对策。研究表明:柿庄区块部分煤层气井产水过高对产气效果起抑制作用,过高的产水量主要是由外源水补给造成的。断裂构造易沟通煤层顶底板含水层,导致煤层气井高产水难产气或不见气;煤层发育的压裂缝中,水平压裂缝提高单井产气量效果差,而直立压裂缝在顶底板岩性组合有利时能有效提高单井产气量,反之则易沟通含水层导致产水量增加。柿庄区块煤层气开发在井位优选时,应重点选择在远离断裂构造、发育直立压裂缝且顶底板岩性组合好的煤层气富集区内部署井位;在多煤层合采时,应注意避免排采潜在的高产水煤层,保证煤层气有效产出。     

沁水盆地枣园井网区煤层气采出程度

利用试验井网的生产资料,探讨了煤层气的采收率、采出程度、降压范围和单井产能预测.截止到2003年11月底,沁水盆地枣园井网已累积产气979.79×10⁴m³,井网区的煤层气采出程度约为2.2%,有约2.36×10⁸m³的煤层气可采储量没有被采出.目前枣园井网处于初期开采阶段,形成其压降漏斗的范围小于100m,仍属于单井排采生产.预计枣园井网形成大面积的压降漏斗后,其单井平均产气量在2500~3000m³/d.开发井网的井距应适当缩小,在200~250m的井距较合适.     

一种煤层气井稳定产气量及稳产流压的确定方法

为寻找一种能够定量确定鄂尔多斯盆地东缘保德区块煤层气单井稳定产气量及稳产流压的方法,在对该区块某排采单元200口煤层气井排采数据进行分析的基础上,研究了排采过程中停机升压自然降产和排水降压提产2个关键阶段产量与流压的变化规律,发现停机升压自然降产阶段单位压升产气降低量呈现出先升高后逐步降低的状态,其峰值代表了地层最大恢复能力,是增产速度的极限;而排水降压提产阶段单位压降产气变化量根据排采井的不同阶段呈现出逐步上升、趋于稳定及逐步下降3种不同状态,仅当其达趋于稳定状态峰值时单井既不超过地层自然增产能力,又有利于经济效益最大化,是最佳稳产时机,因此单位压降产气变化量为单井稳产的定量判定依据,并确定出稳定产气量及稳产流压。该方法建立在中低煤阶煤层气成功开发的基础上,对保德区块其他煤层气井排采调控及相似条件的煤层气田开发具有较好的推广应用价值。     

煤层气排采远程自动控制平台的建立与应用

数据的远程监测已在煤层气井排采中得以应用,尽早实现煤层气井排采制度的远程调节和自动控制,对有效降低生产成本和提高煤层气井的精细化排采水平都具有重要意义。根据煤层气井生产动态特征,对排采远程控制技术进行了整体设计,结合自动化监控仪器仪表的特点,将煤层气井自动化排采分为见套压前、憋套压、初始产气和产气4个阶段,对煤层气井排采各阶段自动控制逻辑和方法进行了研究,开发了自控程序并将其嵌入现场控制终端,首次实现了对煤层气井产气量和产水量的自动精确调节,并率先采用了产气量和产水量联动控制的煤层气自动排采方式。结合生产网络和远程平台系统,通过远程制定下发排采指令,控制终端执行并反馈,实现了煤层气井排采远程自动控制。在陕西韩城地区的现场实践结果表明,自动控制平台的建立与应用有助于提高煤层气井精细化排采水平,从而实现煤层气井的连续、稳定排采。     

柿庄北区块煤层气井排采制度研究

针对沁水盆地南部柿庄北区块煤层气井排采压降规律不清、阶段划分不明确、排采制度不合理等问题,基于煤层气吸附-解吸规律及气液固三相流动特征,根据现场工程实践,结合研究区煤储层特点及不同开发时期生产规律,以井底流压控制为核心,确定排采制度的关键参数,形成可量化、操作性强的七段式控压排采制度。将该研究成果应用于柿庄北区块煤层气生产井,同井区达产率均值由19.3%上升至52.3%,提产效果显著。该制度扩大了深部煤层气排采井压降漏斗范围,有效增大了泄压面积,提高了单井产能,对于煤层气老井上产、新井投产具有指导和借鉴意义。     

煤层气井生产特征及产气量影响因素分析

本文结合煤层气井的生产特征,分析了地质因素、渗透率、含气饱和度、临界解吸压力、储层保护、排采技术等对煤层气井单井产气量的影响,并讨论了提高煤层气井单井产气量需要关注的问题。     

影响煤层气井产量的关键因素分析——以沁水盆地南部樊庄区块为例

研究了沁水盆地南部樊庄区块煤层气投产井地质特征、压裂增产工艺、生产状况及排采技术等,分析了影响煤层气单井产量的关键因素,并讨论了提高煤层气井单井产量需要关注的问题。研究结果表明,煤层气高产井通常临界解吸压力与地层压力的比值较高,压裂施工时加砂量、用液量高;采用变排量施工工艺,控制裂缝形态,可提高压裂效果;特别是煤层气产出表现出“气、水差异流向”规律：构造高部位利于产气,构造低部位利于产水。在煤层气开发中,必须保证科学的排采制度,坚持“缓慢、长期、持续、稳定”的原则,排采早期保证液面稳定缓慢下降。在产气阶段,要保持合理套压,排采制度切忌变化频繁,避免由于煤层压力激动造成煤层坍塌和堵塞。     

沁南盆地柿庄南区块煤层气开发工艺适用性分析

我国煤层气平均单井产量偏低,如何快速提高单井产气量是当前亟待解决的问题。基于不同煤储层的地质条件,选择科学的配套工程技术是提高煤层气开发效益的关键。以沁南盆地柿庄南区块为例,基于大量的试验数据和工程实践,提出影响煤层气开发效果的主导地质因素,总结已实施钻完井工艺的优缺点和适用性,优选出适合研究区地质特征的开发技术。研究结果表明:影响柿庄南区块煤层气开发工艺效果的地质因素主要是地应力、煤体结构和地质构造;对于类似柿庄南区块地质特征的低渗储层,选择水平井开发更为高效;断层对煤层气开发影响较大。     

井组数值模拟技术在沁水煤层气田开发中的应用

煤层气田渗透性一般较差,单井降压范围小、效果差,常需大井组长期排采以达到整体降压、提高开发效果的目的。选取沁水气田的一个典型生产井组,采用数值模拟方法,对其开采动态、开发效果进行了分析评价。介绍了数模软件ECLIPS中CBM模块的一些特点,综合地质认识成果和测试资料建立了该井组的非均质数值模型;使用多种拟合方法和技巧,同时对井组和单井的产气(水)量、井底压力等生产历史进行拟合,保证了修正的地质模型更接近实际储层情况;在此基础上进行了生产动态预测,对不同产气井的计算开发指标进行了对比分析,量化了该区的开发前景。该研究成果为研究煤层气井组产气能力及井间干扰提供了有效的方法,对煤层气井组的现场排采具有一定的指导意义。     

基于长期边际成本的煤层气开发井型优选方法

合理优选开发井型是实现煤层气经济有效开发的前提,而现有的煤层气开发井型优选方法则存在着诸多不足。为此,根据煤层气作为典型非常规天然气资源更注重单井评价的特点,从经济可行性的角度出发,构建了基于长期边际成本的煤层气开发井型优选评价方法与评价指标(EI),建立了相应的决策准则,并将该方法应用于我国两个重要煤层气盆地不同开发区块的井型优选。研究与应用结果表明:(1)在当前的技术经济条件下,沁水盆地南部A区块及鄂尔多斯盆地东缘B区块采用定向井及水平井开发均具有经济可行性,前者经济效益最佳井型为水平井,后者为定向井;(2)不同井型方案的评价结果相对于单井稳定日产气量及单井投资存在着临界值,临界值上不同井型方案的经济效益等价;(3)不同井型的EI值受气藏地质特点、单井产量剖面、煤层气市场销售价格、投资及成本等诸多因素的影响,应结合各种影响因素的变化情况,及时进行动态评价与更新,以确保决策的合理性。结论认为:该开发井型优选方法与传统评价方法相比具有内在一致性,但前者可操作性更强、评价结果更直观,能够快速、准确地优选出煤层气开发井型。     

基于等温吸附曲线的煤储层产气潜力定量评价——以黔北地区长岗矿区为例

含气饱和度、临储比等指标在用于煤层气选区选层评价时,未考虑煤层气解吸能力以及解吸过程中储层压力对气体解吸的影响,因而难以全面反映煤储层的产气潜力。为此,以煤样等温吸附实验为基础,提取临储压差、临废压差、有效解吸量、解吸效率等指标,建立了煤层气产出潜力的定量评价方法,并基于黔北地区长岗矿区煤层气井排采历史进行了分析验证。研究结果表明:(1)长岗矿区7号煤层的临储压差为2.35 MPa,0.2~1.0 MPa废弃压力下的临废压差介于2.06~2.86 MPa,煤层气有效解吸量介于9.32~18.9m3/t,具备较高的产气潜力;(2)研究区煤层气解吸过程只经历敏感解吸阶段,解吸效率高,煤层吸附时间短,见气后短时间内可获得较高产的气流;(3) FX2井煤层气产出潜力定量评价及排采历史验证了该区的煤储层具有煤层气开发产气潜力。结论认为:(1)研究区煤层气井排采初期应缓慢排采,尽可能减小降压速度、扩大降压漏斗波及范围和有效解吸半径;(2)优选相对高渗区及开展高质量的压裂,以扩大有效渗流半径,充分释放煤层气产能。     

鄂尔多斯盆地东缘三区块煤层气井产能主控因素及开发策略

根据鄂尔多斯盆地东缘三区块煤层气田83口排采井的资料,系统分析了地质条件、工程技术和排采制度等因素对煤层气井产能的影响,并在此基础上提出了相应的开发策略。结果表明:煤层厚度、地下水流体势、含气量、渗透率和临储比是影响研究区煤层气井产能的主要地质因素;井距、压裂液量和加砂量是影响煤层气井产能的主要工程技术因素;井底压力下降速度、动液面下降速度、套压直接影响煤层气井产能。在此基础上,采用灰色关联分析法得出研究区煤层气井产能影响因素的大小次序,并从有利区优选、井网部署、压裂设计和排采制度4个方面,提出了适合于研究区煤层气地质特征的开发策略:在有利区优选方面,构建了煤层气开发有利区评价指标,将研究区划分为I—Ⅳ类单元;在井网部署方面,I类和Ⅱ类单元井距应控制在335~370 m;Ⅲ类和Ⅳ类单元井距应控制在370~400 m;在压裂施工设计方面,I类和Ⅱ类单元煤层气井的压裂液量应控制在800~1 200 m3;加砂量应控制在35~60 m3;Ⅲ类和Ⅳ类单元煤储层地质条件相对较差,对于不同地质条件,提出了不同的压裂措施;排采制度方面,将煤层气排采产气过程划分为5个阶段,并针对不同排采阶段,提出了具体的排采控制方法。     

致密气和煤层气联合开发选区量化评价新方法

现有的致密气和煤层气联合开发选区评价方法存在着方法通用性不强、储量与储层物性等参数不能反映两气联采产量差异等问题。为此,以建立致密气和煤层气两气联采通用量化评价指标体系为目的,定义了两气联采有利区综合评价系数,以两气联采产量为评价目标,采用正交设计结合数值模拟手段,确定影响联采产量的关键参数及其对产量的影响程度,建立了两气联采开发选区量化评价新方法,并将新方法应用于鄂尔多斯盆地东缘KNW矿区的两气联采开发选区评价实践中。结果表明:(1)新方法建立和确定了两气地质赋存模式、关键评价参数及正交试验方案设计、评价参数对产量的影响程度、两气联采有利区综合评价系数等;(2)采用优选出的12个关键参数对KNW矿区两气联采开发选区的量化评价结果显示,该矿区南部、北部KNW-37井区为单采煤层气有利区,矿区内的KNW-10、KNW-33、KNW-9井区为单采致密气有利区,矿区中部和西南部为两气联采有利区。结论认为,所提出的致密气和煤层气联合开发选区量化评价新方法具有通用性,对两气联采开发选区具有参考意义。     

韩城矿区煤层气L型水平井套管钻井技术

地质条件与工程技术匹配程度决定了煤层气开发效果,为进一步摸索适合韩城矿区煤储层特点的开发技术,不断改善该区煤层气开发效果,在总结该区丛式井组射孔压裂及多分支水平井技术开发效果基础上,结合该区煤储层低孔、低渗及低压的特点,应用L型水平井套管钻井技术。该技术三开采用套管钻进,完钻后不进行固井作业,直接射孔完井。结果表明该类开发技术具有一般水平井开发技术的优点,与多分支水平井相比能够保持井壁的稳定性,同时避免固井作业及压裂改造带来的不利影响,产气效果明显趋好。     

微生物提高煤层气井单井产量技术研究与实践

为评价微生物提高煤层气井产量技术,向厌氧瓶中添加一定量的煤和利用煤层产出液配置的营养液,开展了煤层微生物降解煤产气实验研究。与煤层产出液相比较有益菌群浓度增加3~6 个数量级,每毫升营养液产气量为2.84 mL,煤层微生物经过营养剂激活后,反应早期产生气体主要为N2、H2 和CO2,CH4 含量较低,随着反应时间延长CH4 气体含量逐渐增加,X 射线衍射表明煤微晶结构发生变化。说明通过微生物与煤相互作用产生生物气体、降解煤组分,能增加煤层通透率促进甲烷气体的解吸,从而提高煤层气单井产量。在室内研究的基础上开展现场先导试验1 井次,现场共注入微生物工作液230 m3,措施前该井平均日产气量16.81 m3,平均套压为0.09 MPa,措施后该井日产气75.13 m3,平均套压0.35 MPa,截至2015 年底累计产气14 100 m3,目前正在持续稳产,达到了注微生物提高煤层气井单井产量的目的。     

渭北煤层气老井改造优化设计与实践

渭北煤层气田传统定向井和直井面临压裂改造效果差、单井产量低等生产难题,根据井网部署和煤层地质特点,提出了适合渭北煤层气老井改造的水平井布井方案。针对渭北煤层气田上部地层漏失、下部煤层埋深和厚度变化大、煤层易垮塌等水平井钻井难点,利用Petrel软件进行地质建模,准确标定煤层层位,通过Landmark钻井工程设计软件计算并精确建立了入靶井斜-靶前距-井眼狗腿度计算图表,实现不同地层倾角、厚度下的井眼轨迹优化设计;配套优选可循环微泡沫钻井液,解决上部地层漏失和煤层垮塌严重问题。现场应用表明,水平段位于煤层以上3 m范围,水平井全井段钻井液漏失量低,钻进速度快;同时通过集成应用分段压裂改造技术,水平井在主力11#煤层横向上可一次改造6口低效生产井,压裂缝网之间和井间干扰明显,有助于增大泄流面积,提高水平井单井产量。