鄂尔多斯盆地东缘桑峨区煤层气分压合采可行性分析

在煤层层数较多的地区进行煤层气开采时,如果实施分层压裂、合层排采的技术,可以有效的降低煤层气的勘探开发成本,还可以提高单井产气量。研究分析此项技术的使用条件可以有效的提高多煤层合采的成功率。桑峨区内煤层层多,煤层结构较简单,厚度变化较小,是煤层气开发的较有利区块,在对直井产气特征研究的基础上,系统分析了主要煤层储层压力、压力梯度、临界解吸压力、储层渗透率、上下围岩特征等因素对合采的影响,认为研究区三套主力煤层基本符合分压合采的要求,可以考虑采用合层排采的方法来降低煤层气开采成本。     

SEC储量动态评估方法在煤层气田中的应用——以鄂尔多斯盆地韩城区块为例

目前,煤层气田的SEC储量评估均采用动态评估法,在评估过程中存在参数取值多样化、计算结果不一致等问题,为了解决这个问题,以鄂尔多斯盆地韩城区块为例,综合运用一系列与煤层气的生产特点相适应的评估方法,优化各种参数,总结递减规律。研究结果表明：根据构造和地质条件划分地质单元,在此基础上按照开发效果划分评估单元能够客观合理地分析煤层气田的递减规律;综合运用指数递减、双曲递减、调和递减等动态储量递减方法建立典型曲线,可以用来检验储量评估结果的合理性;对于一个单元进行储量评估过程中,递减率的取值要充分考虑后期增产措施的影响。     

过采空区抽采下组煤煤层气技术及工程应用初探 ——以晋城寺河井田为例

晋城矿区寺河井田3号煤层经多年的煤矿开采,形成了大面积的采空区,大面积的卸压提高了下组煤(9号、15号)的渗透率,但由于采空区阻隔和煤层气地面预抽技术的局限,致使下组煤煤层气尚未得到有效抽采。为保证煤矿的安全生产和产能的释放,结合采空区特征,采用过采空区钻完井及压裂工艺新技术,分析施工参数及后期产能情况,评价过采空区抽采下组煤煤层气技术的应用效果。结果表明:地面钻井开发过采空区下组煤煤层气资源时,应首先进行井位优选及井身结构优化,以保证钻井的成功率;采用氮气置换套管钻井工艺及低压易漏注浆加固等穿采空区钻完井技术,不仅可以有效降低采空区煤层气自燃甚至爆炸风险,而且保证了穿采空区段固井质量;优化采空区下组煤层压裂施工参数并设计不同井位的煤层气井压裂工艺,有效扩展裂缝长度,同时也避免了“压穿”等压裂事故发生;精细化排采管控措施可以有效扩大泄流半径,提高单井产能。现场一百余口过采空区煤层气井排采实践表明,单井最高产气量达到8 832 m3/d,日均产气量达到2 694 m3,验证了过采空区抽采下组煤煤层气技术可行,可推广应用。      

煤层气储层产水量的分类和成因分析

利用统计分析、数值模拟手段将煤层气储层按照日产水量的多少分为四种类型,即：日产水量在1 m³以下的为特低产水煤层气储层,日产水量在1~5 m³的为低产水煤层气储层,日产水量在5~20 m³的为中产水煤层气储层,日产水量在20 m³以上的为高产水煤层气储层。深入分析了煤层气储层高产水、低产水的成因,发现含水层富水性与构造条件以及压裂措施是煤层气储层高产水的主要控制因素,煤层气储层物性是煤层气储层低产水的主要控制因素,同时排采模式等也间接影响着煤层气储层的产水量。进一步给出了产气量不理想情况下的高产水、特低产水煤层气储层的开发建议。     

压裂液对煤储层伤害实验及应用——以沁水盆地西山区块为例

为分析压裂液对西山区块煤储层的伤害,采用工作液评价实验方法,研究了压裂液基液、黏土稳定剂和表面活性剂对煤储层的影响。研究结果表明,现场所用的活性水压裂液对煤储层损害率最高为37.2%;未过滤的含杂质的河水要比过滤的河水和井水对煤层的伤害大得多;黏土稳定剂KCl的添加量应根据水敏性伤害程度确定,研究区黏土稳定剂合适的添加量应该为2%~4%;为保证压裂液尽快返排,压裂液中需添加表面活性剂,表面活性剂的添加量为0.2%较好,实际应用时可做适度调整,但用量不要超过1.4%。在实际生产中采用该方法对压裂液进行了优化,压裂液优化后的煤层气井的煤层气产气量要比未优化的井日产气量高300~500 m³。     

筠连地区煤层气低产低效井成因及增产改造措施

四川筠连地区煤层气田开发潜力较好,但大量低产低效井的存在制约了产能提升。为查明低效井成因,针对性地提高煤层气井产能,从地质、工程一体化的角度,结合地质条件并从工程因素出发,剖析高产井与地质因素的耦合关系,揭示地质、排采及工程3个方面影响下的低效井成因,并针对性提出相应的改造措施。结果表明,低效井主要分布在研究区北部、西部,受含气性、断层分布、开采层位、排采节奏及压裂窜井的影响,而高产井主要位于研究区中、南部,其产水量多低于1 m³/d,普遍具有流压低、持续产气时间长、产煤粉量低、矿化度高的特点。综合分析低效井治理效果发现,酸洗效果较好,震荡解堵效果不明显,二次压裂应严格控制施工参数。解决煤层气井低产低效问题,应从井位部署着手,围绕地质-工程-排采一体化开展井位设计和施工,开展有效合理的增产改造措施。     

六盘水地区煤层气井合层排采实践与认识

为了提高煤层气井合层排采效果,需要合理划分排采阶段并制定与之对应的管控措施。基于贵州六盘水地区以往煤层气勘查与试采工作,分析该区二叠系龙潭组煤层气地质条件和煤储层特征,对比分析两口煤层气井合层排采管控制度及其效果。结果表明：研究区具有煤层层数多、单层厚度薄、含气量高、储层压力大、煤层渗透率低、局部构造煤发育等煤层气地质特点,使煤层气井排采过程中压敏效应和贾敏效应较明显,储层伤害较严重,煤层气井高产时间较短,产气量较低。应该优选厚度较大、含气性好的原生结构煤层或煤组进行射孔压裂。在合层排采过程中,对排采阶段进行合理划分,并根据排采阶段控制流压、套压、流压降幅、套压降幅和液面高度等参数,可有效减小压敏效应、贾敏效应、速敏效应等储层伤害。合理的合层排采管控有助于实现控制产气量稳定平稳上升、煤层气井长期稳产与高产的目标。     

枣园区块煤层气井产出水化学特征及动态变化规律

沁水煤层气田枣园区块煤层气开采井产出的水具有高盐度、高矿化度的特点,直接排放可能会造成生态环境的破坏。通过连续跟踪采集枣园区块煤层气井产出水样品,并进行了25项物理化学参数的系统测试,分析了矿化度及各种阴、阳离子的动态变化规律。发现其矿化度、氯离子、钠离子浓度均呈现先高后低的变化趋势,而碳酸氢根离子的变化规律相反,呈现先低后高的特点。水化学类型呈现由Cl-Na型向Cl·HCO₃-Na型和HCO₃·Cl-Na型变化的规律。产出水中阳离子以K++Na+离子为主,阴离子HCO₃-和Cl-值较为接近,不存在明显占绝对优势的离子。依据产出水中各离子的变化特点,依据国家Ⅱ类地表水标准,采用回归分析方法,建立了氯离子浓度排采动态变化模型。研究成果为煤层气井产出水处理技术提供了依据。      

沁水盆地郑庄区块北部煤层气直井低产原因及高效开发技术

为了实现沁水盆地郑庄区块北部深部煤层气高效开发,通过深入分析煤储层地质条件和开发资料,并对比浅部煤层气开发数据,以含气量评价资源为基础,综合储层渗透性、地解压差,煤体结构和地应力状态等评价煤层气采出难易程度,明确郑庄区块北部煤层气井低产原因,并提出高效开发的适应技术。结果表明,郑庄北部煤层含气量整体较高,在20 m³/t以上;郑庄北部绝大部分地区裂隙发育指数均小于140,渗透率极低;绝大部分地区地解压差大于6 MPa,导致煤层气井有效解吸范围小,宏观解吸效率低;绝大部分地区煤层中碎煤比例在0.7以上,导致水力压裂裂缝较短;垂向应力大于水平应力,为大地静力场形地应力,水力压裂易形成垂直裂缝,裂缝延伸较短。极低的渗透率、相对较高的地解压差、高碎煤占比和大地静力场形地应力状态耦合导致郑庄北部煤层气开发效果较差。仿树形水平井采用人工井眼实现煤层密切割,缩短了煤层气、水渗流距离,利于实现协同降压增产,有力克服了高地解压差的不利影响;同时采用人工井眼代替压裂裂缝,解决研究区水力压裂造缝短的难题,取得了产量突破,但存在不利于排水降压和井眼易垮塌的风险,且其成本高、收效低。L形水平井密切割分段压裂技术克服了仿树形水平井不利因素。与直井相比,L形水平井成本增加2倍,但煤层气产量增加近100倍;且L形水平井与仿树形水平井产量相当,但其成本仅是后者的 40%。由此可知,L形水平井可以实现郑庄北部深部煤层气的高效开发。     

高阶煤煤层气直井低产原因分析及增产措施

我国煤层气井普遍产量低、开发效果差,主要原因是增产改造措施与地质条件匹配性差。通过分析沁水盆地南部郑庄区块直井的低产原因,提出针对性增产措施,并分析相关措施的增产机理及地质适应性,优化增产措施施工参数,并开展实践验证。研究和实践结果表明,埋深大的地区,裂缝开启困难,实施重复压裂可使裂缝转向并增加裂缝长度,增产效果较好。为了充分释放应力,实现裂缝偏转,重复压裂前排采时间至少应在1 000 d以上,重复压裂施工应降低支撑剂用量,且细砂应分段加入;碎裂煤-碎粒煤整体发育的煤层,直接压裂时裂缝延伸较短,实施间接顶板压裂可获得高产,压裂层位顶界至煤层顶板间隔距离为0.5~1.5 m,压裂液排量为5.0~5.5 m³/min,射孔段长度为1.5~2.0 m,单位射孔层段压裂液量为200~300 m³/m时增产效果最好;天然裂缝发育区,实施投球压裂实现裂缝转向,可大幅提高产量,该工艺适应于施工压力下降且低于15 MPa、日产水量为2~5 m³的低产井,其增产措施为先实施以细砂为主的小型预压裂封堵原裂缝,然后投球封堵部分原射孔孔眼,双重封堵可大幅提高重复压裂时的施工压力,形成新裂缝。研究成果对高煤阶煤层气井低产原因分析及增产治理具有指导和借鉴作用。     

鄂尔多斯盆地兴县地区煤层气地球化学特征及成因

煤层气化学组分、甲烷碳氢同位素特征对煤层气成因、分布规律和煤层气资源评价具有重要意义。为了查明河东煤田北部兴县地区山西组、太原组煤层甲烷及二氧化碳成因,采集研究区煤层气井解吸气样,通过组分分析、CH₄碳氢同位素和CO₂碳同位素测试,根据煤层气成因图版,分析了煤层气稳定同位素的地质影响因素,揭示了研究区煤层气成因。结果表明,区内主力煤层的甲烷碳同位素存在明显差异：8煤甲烷δ¹³C₁值介于-55.1‰~-44.2‰,平均为-49.2‰;13煤δ¹³C₁值介于-65.7‰~-55.7‰,平均为-59.8‰。同一煤层内甲烷碳同位素呈现出随煤层埋深增加而变重、随水动力条件增强变轻的特点;甲烷碳同位素偏轻,重烃组分偏少,表明受到一定因素或次生作用的影响。8煤以热成因气为主,13煤以次生生物成因气为主。研究区8煤δ¹³C （CO₂）介于-17.3‰~-4.8‰,13煤δ¹³C （CO₂）介于-26.3‰~-6.9‰,二氧化碳为煤热演化初期或最近一次煤层抬升再沉降后煤中有机质热裂解产生。研究成果为明确该区煤层气勘探开发方向提供了理论依据。     

煤层气井有杆泵排采设备悬点静载荷计算方法

有杆泵排采设备悬点载荷是标志其工作能力的重要参数之一。悬点载荷中起主要作用的是静载荷。悬点静载荷是选择和正确使用排采设备的重要依据。在研究我国煤层气井开采实际的基础上,分析了排采设备的悬点载荷,给出计算悬点静载荷大小的方法及其变化规律,最终利用现场实测的数据对算法进行了验证。验证结果表明,悬点静载荷中起主要作用的是杆柱重和液柱重,但管外液柱对柱塞压力的影响不可忽略;上下冲程中静变形量相对较小。该计算方法步骤简单,结果符合实际,能够较好地满足煤层气井现场数据计算的需要。