煤层气井合层开发层间干扰分析与合采方法探讨 ——以平顶山首山一矿为例

多煤层合层开发是提高煤层气井单井产量的关键技术,然而工程实践中大部分煤层合采存在层间干扰问题,致使合采产气量提升不明显。为了提高合层开发煤层气井的产气量与开发效率,以平顶山首山一矿煤层气合采四2煤层和二1煤层为例,基于煤层气赋存的地质条件,分析了合采层间干扰的影响因素及干扰规律,并提出了煤层合层开发层间干扰的控制方法。结果表明:造成四2煤层和二1煤层合层排采产量低的主要因素是储层压力梯度、临界解吸压力和渗透率。其中,两层煤的储层压力梯度分别为1.05 MPa/hm和0.519 MPa/hm;渗透率分别为0.25×10–3 μm2和1.4×10–5 μm2;临界解吸压力分别为1.16~1.69 MPa和0.40~0.46 MPa;另外,两煤层间距大,平均170 m左右。以上主要影响因素差异,造成两层煤合采时层间矛盾突出,干扰严重,总体产量低,井组煤层气开发效率低。基于现状问题,探索提出大间距多煤层大井眼双套管分层控制合采工艺方法,以实现两层煤分开控制达到合采产能叠加的目标,从而提高煤层气井合采产量和开发效果。研究认识将为平顶山及类似地质条件的矿区多煤层煤层气高效合层排采提供新的技术途径。      

韩城地区煤层气多层合采开发效果评价

单一煤层的煤层气资源丰度通常都比较低,且各向异性特征显著,为了提高单井产能,常把纵向上彼此邻近、特征相似的多个煤层组合在一起,以合采的方式进行开发。通过理论分析层间差异下的多层合采煤层气井开发动态,并基于韩城地区3号、5号和11号煤储层特征,经过分析该地区煤层气多层合采井的排采实例,对多层合采井的开发效果进行了评价。结果表明：低丰度煤层气藏的开发宜采用多层合采方式进行,但需注意多层合采的时机与顺序、水层倒灌与煤粉产出问题,应在生产过程中调整措施。     

晋城地区煤层气井多层合采效果评价

煤层气井多煤层合采效果研究为煤炭安全、井下瓦斯治理、确定开发技术指标、单井配产、合理划分开发层系、煤层气高效开发以及制定中长期煤层气开发规划具有很好的参考价值。以晋城成庄矿区为例,将开发中后期排采效果检验井含气量等数据与邻近井原始含气量进行对比,分析3、9和15煤各煤层含气量在合层排采后的变化特征,以评价排采效果;并结合地质资料及现场排采动态进一步分析影响各煤层排采效果的主控因素。综合分析认为,成庄矿区经过多年地面煤层气多层合采,下部15号煤层比上部3号和9号煤层含气量降低更快。分析其原因认为成庄矿区15号煤层含气量降低较快的主要影响因素包括煤层渗透率、供液能力、储层压力及排采制度等。研究结果为剩余储量预测提供可靠的科学依据。     

柳林煤层气勘探开发试验区水文地质研究

柳林煤层气试验区区域水文地质条件简单,围岩含水层是煤层水的主要来源,4、8号煤层可动水含水饱和度为39%,裂隙及割理是重力水赋存的储集空间和运移通道。8号煤层的含水性、水活跃程度和产水量强于4、5号煤层。采用斯蒂夫离子图解划分采出水的煤层属性和煤层合采时的主产水层,煤层水属正常-略超压状态。水力坡度较陡的区域是部署开发井的有利地带。     

空气钻井技术在柳林煤层气井的应用

空气钻井技术是煤层气高效开发的重要钻井技术,具有循环压耗低、携砂能力强、井眼净化好的特点,同时能有效防止井漏、保护储层、提高机械钻速等,但面临着井壁稳定、水动力条件等复杂的工程和地质难题,在柳林煤层气井施工中,开展了岩层特征、水文地质条件、煤层含水特性、泡沫钻井液设计等研究,针对地层特点,设计了适合空气钻井的配套工艺技术。通过柳林地区7口井的施工,钻井周期缩短50%,储层得到有效保护,直井产气量达到1000 m3/d,水平井产气量达15000 m3/d,初步取得了良好的示范效果,推广应用前景广阔。     

煤层气产能潜力模糊数学评价研究——以河东煤田柳林矿区为例

在系统分析影响煤层气产能潜力开发地质因素的基础上,确立了以二级评价指标地质储量参数和开发参数为支撑的煤层气产能潜力模糊评价体系及对应的三级评价指标,采用模糊数学方法对各评价指标进行了权重赋值,建立了用于煤层气产能潜力评价模糊数学评价模型。利用该模型,对河东煤田柳林矿区的煤层气产能潜力进行了评价,认为该矿区3-5#煤层煤层气产能潜力较大,为该矿区煤层气开发的有利层段。     

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。     

织金区块煤层气合采生产特征及开发策略

针对南方煤层层数多、单层薄,煤层气有效开发难度大的问题,以贵州织金区块煤层气井实际生产数据为基础,分析定向井不同煤组合采、薄煤层水平井生产特征及产气影响因素,并提出相应开发建议。分析表明,不同煤组合采产气差异较大,受地层供液能力、解吸液面高度及合采跨度影响,中、下煤组合采效果好于上、中、下煤组合采效果,其中16/17/20/23/27/30号煤层合采是区块最优合采层位;压裂规模显著影响煤层气井产气效果,压裂规模越大产气效果越好,增大压裂规模,提高压裂改造效果是多煤层煤层气有效开发的重要手段之一;水平井产气效果是定向井3~4倍,薄煤层水平井适应性得到证实,根据地质及地表条件采用水平井、定向井组合开发,可提高多煤层煤层气开发效果。综合认为,在地质条件有利的区域优选合采层位,增大压裂规模,优选实施水平井,可提高多薄煤层煤层气开发效果。     

地质导向技术在煤层气水平井中的应用——以柳林区块某多分支水平井为例

地质导向技术能有效提高煤层气水平井施工成功率和煤层钻遇率,但由于其具有导向参数多、工艺要求高、易受地质因素影响等特点,使其在实际应用中还存在诸多难点。以柳林区块内某多分支水平井为例,针对该井现场地质导向作业面临的资料缺乏、参数受欠平衡钻进干扰、煤层结构复杂等难点,建立合适的地质导向模型,优选合理的导向参数和导向系统,对地质导向技术在实际应用中的工艺与流程进行了系统论述。实践表明,地质导向技术在该井的应用效果良好:煤层钻遇率达到了93.1%;截至目前,该井的产气量达8600m3/d,且还在进一步提升。     

渤海稀油油田多层合采层间干扰室内实验研究

渤海中深层薄互层油藏多层合采开发过程中,由于其原油黏度低以及地层渗透率级差大的特性存在,出现了与稠油油藏多层合采特征不一样的层间干扰问题。为了更清楚地认识稀油油藏多层合采层间干扰规律,合理制定生产制度,文章统计了该油田地层孔、渗数据,采用不同渗透率的长岩心进行双管并联恒速驱替实验,对实验条件下单采与合采的驱替特征开展研究。实验结果表明,不同渗透率岩心水驱油时含水上升规律相似,但与稠油规律截然不同;渗透率级差越大,层间干扰越严重;从渗流机理上明确渗透率级差对层间干扰的影响规律,为层系划分及调整提供理论依据。     

鹤岗煤田煤层气开发水文地质条件分析

鹤岗煤田煤层发育层数多、厚度大,煤层气开发具有一定潜力。通过对鹤岗煤田区域水文地质特征以及地下水动态的研究,认为鹤岗煤田水文地质条件复杂,煤系含水层补给、径流条件较好,会影响煤层气开发气井产能,而地下水的存在又可使排水作业更加有效。      

煤层气资源特点与开发模式

为探索煤层气高效开发模式,促进煤层气资源的开发,在总结20多a理论研究成果和勘探开发实践经验的基础上,将煤层气厘定为赋存于煤层及其围岩中的与煤炭共伴生的天然气,并将煤层气资源的特点概括为吸附态、自生自储两点。依据煤层气资源的特点,提出了煤层气资源开发模式分类方案,其中顶级分类包括地面开发、井下抽采、采煤采气一体化等。     

煤层气地面开发的外部效应

煤层气是一种新能源和优质化工原料,地面开发可以节能减排,降低瓦斯灾害,具有极强的正外部性。但煤层气与煤炭共生在一起,开发一种会影响另一种。通过分析煤层气地面开发现状,探讨了它在地质勘探、矿井地质、矿井通风、综合开采、煤炭气化和环境保护等方面存在的负外部性。外部性影响和制约着煤层气产业的健康发展。正外部性可以通过国家补贴、税收和费用减免等措施来强化;负外部性则可以通过淘汰落后或不合理的产能技术,创新开发工艺,以及提高采收率等来减少,并通过明晰产权和联合开发,使部分负外部性转化为内部性,达到共赢之效果。     

煤层割理在煤层气开发中的试验研究

根据煤层割理渗透率的各向异性,采用垂直面割理和平行面割理两个方向布置钻孔抽放煤层气。测定研究表明:垂直面割理方向钻孔初始瓦斯抽放百米流量是平行面割理方向钻孔的1.2倍,衰减系数比平行面割理方向钻孔减少了53.7%。垂直面割理方向钻孔的抽放量在任何相应时期都大于平行面割理方向钻孔的抽放量。从而得出:垂直面割理方向钻孔抽放效果明显优于平行面割理方向钻孔,为探索提高煤层气抽放量找到了一条途径。     

柳林地区煤层气开采动态及单井产量主控因素分析

柳林地区是我国煤层气勘探开发的热点地区之一,初步实现了煤层气商业化开发。根据柳林地区煤层气井生产数据,对气井产气动态进行了分析,按产量大小进行了气井统计,中产气井比例较高,为42.9%,高产气井占28.6%,低和极低产气井比例为28.5%。分析煤层气井排采曲线特征,总结归纳气井的产气模式有单峰式、高峰-稳定式和低峰-高峰-稳定式三类。从影响煤层气产能的构造、气含量、渗透率、煤层厚度、煤层埋深、水文地质条件等地质因素入手,分析了各地质因素对气井产能的影响,并建立各类因素与煤层气井产能的关系。研究认为：柳林地区煤层气井的高产条件并非受单一因素的控制,而是主要取决于多种有利地质主控因素的有机匹配、共同作用的结果。     

鄂尔多斯盆地彬长矿区煤层气赋存特征

鄂尔多斯盆地彬长矿区是我国“十五”和“十一五”期间重点规划建设的能源基地。利用彬长矿区部分矿井地质和矿井瓦斯资料,通过对该矿区煤层气的来源、顶底板岩层的封存、地质构造的影响等特征的分析研究,确定了彬长矿区中部和向斜构造核部为煤层气赋存的有利区域,且煤层气主要赋存于4号煤层及其围岩中,在顶底板封存良好的区域,煤层气可达5.71m³/t。通过分析蒋家河矿井的地质勘探数据,推算出彬长矿区煤层气的地质储量和开采储量分别为542×10⁸ m³和162.6×10⁸ m³,由此可见,彬长矿区煤层气具有很好的勘探开发前景。     

煤层气开发井网优化设计——以新集矿区为例

以新集矿区为例,系统地研究了煤层气开发井网设计的具体内容及工作程序。根据对新集矿区煤储层地质条件分析,确定了煤层气开发的目标煤层以及布井间距设计原则;通过煤储层数值模拟的产能预测,确定了煤层气开发的井网布置样式;在产能预测的基础上,结合经济分析,优化了煤层气开发的布井间距,进而提出了新集矿区首期煤层气开发布井方案,并进行了产能预测。指出新集矿区煤层气开发应采用地面垂直井、采动区煤层气开发以及井下瓦斯抽放等多种开发方式综合并举的形式。     

煤层气解吸的温度效应

为了探索温度对煤层气解吸效果的影响,通过对沁水南部寺河煤矿3号煤的吸附/解吸实验,经过数学分析,获得该煤层气吸附/解吸的数学式与等量吸附热表达式。分析认为：随着储层温度升高,饱和吸附量减小;解吸过程滞后于吸附作用的原因主要是非物理吸附常数 c值作用,随着储层温度增高,c值增大;降压解吸伴随吸热(温降),同时阻碍了持续解吸过程。通过提高储层温度来促进解吸过程,在理论上可行,工程中应该受到重视。     

贵州煤层气储层特征及勘探开发技术对策——以比德—三塘盆地为例

合理的储层改造和排采工艺技术是煤层气勘探开发的关键环节。在剖析比德—三塘地区煤层气地质与储层特征基础上,总结贵州省煤层气地质特征为：煤层多、累计厚度大（20 m以上）、含气量高（一般大于15 m³/t）、资源丰度高（一般大于2亿m³/km²）、临储比高（一般0.8以上）;但断层多、煤层跨度大（300 m左右）、地应力高、渗透性低、含水性差。提出可捞式桥塞分段压裂、连续油管水力喷射射孔分段压裂、电缆射孔桥塞联作分段压裂、复配低伤害压裂液等工艺技术。采用递进排采技术,优化管柱结构,实施动态分析的精细化排采。     

准噶尔盆地南缘硫磺沟地区水文地质特征及其对煤层气富集的影响

水文地质特征对煤层气的富集有很大的影响。从水化学类型和水动力条件方面分析了准噶尔盆地南缘硫磺沟地区水文地质特征,探讨了水文地质条件对该区低煤阶煤层气富集的控制作用。结果表明：研究区地表水水化学类型为HCO₃·SO₄-Ca·Na·Mg,地下水水化学类型主要为Cl·SO₄ -（K+Na）·Ca·Mg或者SO₄·Cl-（K+Na）·Ca·Mg。研究区地下水受地形和地质构造的控制,地下水流向大致为由南向北,汇聚到研究区北部的向斜核部。在地下水水化学类型和水动力条件对煤层气富集影响分析的基础上,认为研究区北部的向斜核部有利于煤层气富集。