煤层气井空气造穴工艺的实践与认识

空气造穴完井是煤层气井所特有的一种行之有效的完井方式,目前在国内外一些地区已经得到有效应用,并取得一定效果,尤其是在美国的圣胡安盆地。但是这种技术也有其局限性,对地质和储层条件要求高,所以在采用该工艺时,不可完全照搬。我国的山西寿阳地区的煤层厚度较大,含气量较高,具有较好的渗透率,且完井深度较浅,使该工艺得以成功实施;而沈北地区虽然煤层较厚,但渗透率低,并受到煤层顶板油页岩物性的影响,空气造穴作业后的返出物体中有大量的顶板油页岩,说明该井的顶板坍塌很严重,这对完井后的排采工作带来极大的隐患和风险,因此,需考虑区内的特殊储层地质条件,对该项技术进行深入的研究,从而提出改进方法。     

用数字测井资料预测煤储层渗透率和储层压力

煤层是煤层气的生、储层。利用数字测井资料采用多种方法与钻井煤层渗透率、储层压力的试井资料进行回归分析,建立回归方程,进而运用到勘探区,解释煤层渗透率及储层压力,找出其分布规律,为煤层气开发和生产提供可靠的资料。      

河南省煤田地质局开创国内运用空气反循环动力造穴井先河

近日,河南省煤田地质局二队在黑龙江鹤岗地区,首次运用国际最先进的空气反循环动力造穴工艺打出了一口日排量1400余立方米的煤层气生产试验井。该井的成功施工,填补了国内煤层气空气反循环动力造穴完井的空白。中联煤层气公司等业主单位的专家对该项目给予了高度评价,认为“该口井的施工工艺和煤层气排放效果完全可以与美国等先进国家的技术水平相媲美。     

构造抬升过程中煤储层压力的定量分析

从煤储层在构造抬升过程中异常压力的成因机理入手,通过沁水、塔巴庙地区抬升过程的定量模拟研究,分析在整个抬升过程中煤储层流体体积的变化所引起的流体压力的变化情况,从而反映储层压力在整个构造抬升过程中的动态演化过程,得出“抬升过程是异常低压形成的重要机制”的结论。     

煤层气井造穴射流破岩试验研究

通过水射流造穴进行洞穴完井是煤层气井重要的完井方式。为了优选造穴射流工具的喷嘴,提高射流造穴直径和效率,通过制备相似煤岩试样,采用室内试验的方法,进行了连续射流和空化射流的破岩效果试验,并在现场造穴施工中进行了应用。结果表明：自由射流条件下,连续射流在喷距为200 mm时破岩效果最好,空化射流在喷距为300 mm时破岩效果最好。淹没射流条件下,连续射流未能冲蚀煤岩试样;空化射流的冲蚀直径则呈先增加后减小并趋于稳定的状态,在淹没深度为200 mm时冲蚀直径达到最大,冲蚀深度随着淹没深度的增加而增加,在淹没深度为300 mm以后,冲蚀深度趋于稳定缓慢减小。研究结果为造穴射流工具的喷嘴选型及结构优化设计提供了依据。     

河南省煤层气储层压力特征及其形成机制

煤层气储层压力是煤层能量的具体表现形式之一,也是煤层气运移、产出的动力,它不仅影响煤层的含气量、煤层气的赋存状态,也影响着煤层的渗透性,从而制约着煤层气的开发。根据9口煤层气参数和试验井的试井资料,结合煤田勘探阶段的钻孔抽水试验资料,对河南省煤储层压力特征进行了系统研究。结果表明,河南省煤层气储层压力变化较大,从欠压到高压均有分布。储层压力是由地下水补给、运移和滞留造成的。在地下水径流区常形成欠压,在弱径流区和滞留区一般形成常压和高压。地下水作用下的煤层气运移不仅从地下水动力条件得到证实,而且从煤层气的成分和成因角度也得到验证。这种压力的形成机制与国内外商业化开发煤层气藏类似,异常高压区是煤层气富集和开发的有利区域。     

华北部分矿区煤储层压力研究

煤储层压力是煤层气开发的重要参数，它可以通过试井方法获取，华北部分矿区的试井资料表明，煤储层压力的变化较大，其主要影响因素有构造应力、地下水头高度及埋深、地下水矿化度等，当含气饱和度一定时，储层压力对煤层气井早期的气产率和水产率有较大影响。     

基于干扰试井的煤层气储层优势渗流方向研究

为获得晋城矿区某区块3号煤层的储层连通性及其优势渗流方向,为矿区煤层气规模开发方案制定与调整提供依据,利用干扰试井技术对该区块井网内的煤层气井进行井间干扰测试。选定一口井为激动井,其周围5口井为观测井,组成干扰试井测试井组,测试并分析煤层气储层的连通性及其优势渗流方向。结果表明：激动井W-160井与观测井W-156井、W-166井间的煤层气储层连通性,优于其与观测井W-161井、W-157井以及W-164井间的储层连通性,即该区块煤层气储层的优势渗流方向为NE-SW向。将测试成果与生产实际相比对,验证了其正确性。试验证明了干扰试井测试可有效识别煤层气储层的连通性及优势渗流方向。     

煤层气储层伤害机理与水平井双层管柱筛管完井技术

煤储层具有高吸附性、低渗透性、易压缩与易破碎的特征,煤层气水平井钻完井过程中常常造成煤储层伤害,导致煤层渗透率和单井煤层气产量大幅度降低。通过实验分析,揭示水平井钻完井液中的固相颗粒、流体流动诱导产生的固相成分对煤储层微裂隙堵塞成因,阐明煤层气水平井钻完井中储层伤害的机理。在此基础上,提出水平井双层管柱筛管完井技术,分析其减轻煤储层伤害的机理,即通过冲管水力冲击作用消除水平井壁钻井液泥饼,清除井壁附近堵塞微裂隙煤粉,并在近井地带产生应力增渗作用。相对于煤层气常规的多分支水平井及分段压裂水平井,水平井双层管柱筛管完井的稳定日产气量、稳产周期均大幅提升。该技术在沁水盆地南部部分区域推广应用显示,3号煤层气井平均日产气量提升到20 000 m3,同时实现15号煤层气的开发突破,平均日产气量提升到10 000 m3以上。研究成果对于降低煤层气水平井钻完井过程中的储层伤害,提高煤层气井产量具有重要的理论和实践意义。      

近直立煤储层裂隙系统及优势渗流通道特征研究

为系统研究近直立煤储层裂隙系统发育特征,利用新疆库拜煤田中部近直立煤储层地表出露良好和生产矿井煤储层裂隙便于观测的有利条件,采用地表高精度构造裂隙填图和矿井煤储层裂隙观测技术,结合实验室扫描电镜和偏光显微镜观测方法,研究了近直立煤储层宏观和微观裂隙系统的发育特征。研究发现该区层面裂隙和外生裂隙延伸长、宽度大,是煤层气运移的优势渗流通道。同时分析了不同埋深条件下地应力场状态,阐明了研究区3种优势渗流通道分布特征为:(1)670 m以浅,优势渗流方向为NNW、NNE向;(2)670 m左右,优势渗流方向为近EW、NNW和NNE向;(3)670 m以深,优势渗流方向为近EW向。解释了层面裂隙、外生裂隙、内生裂隙和微裂隙的形成原因,揭示了渗流通道的形成模式,为研究区煤层气的勘探开发提供了地质依据。     

洞穴完井工艺在寿阳地区煤层气钻井中的应用

洞穴完井工艺包括钻井、完井、排水采气等工序,为提高煤层渗透率,最大限度的保证煤层气解析与运移,洞穴完井一般要求有效井径3-4m,及一定范围的破碎带。远东能源公司为开采寿阳地区15#煤层中的煤层气,部署了4口生产井．其井身设计为三开结构。钻井主要设备为T685WS顶驱车载钻机及多台不同型号的空压机,采用潜孔锤冲击钻进．以空气、空气泡沫为冲洗介质,钻进至15#目标煤层底板以下46m处完钻,然后利用可伸缩式扩孔器进行扩孔。在扩孔至距三开井底8～10m时．开始采用空气和清水憋压,通过瞬间释放压力,使煤层坍塌,如此反复,至造穴直径达到要求。由于严格按照技术标准及操作流程作业,采取的技术措施合理,4口井均已顺利投入生产,增产效果显著。可见该种洞穴完井技术的应用,不仅可以保护煤层原生结构及环境,并且还能减少煤层气射孔、压裂等环节的费用．对于煤层气井施工具有重要的经济意义。     

煤层气储层测井评价有关问题的讨论

煤层气的形成和储层的特性决定了煤层气储层评价的一系列关键参数,这些参数可用常规测井方法直接或间接获得。目前常规测井方法包括自然电位、双侧向（或感应）、微电极、补偿密度、自然伽马、声波时差、声波全波列、中子孔隙率以及井径测井等。选用不同测井方法采用线性回归或体积模型等方法,可以获得煤层气储层评价参数。     

基于煤层气井生产数据的储层含气量校正新方法

勘探实践发现沁水盆地潘庄、潘河区块及鄂尔多斯盆地保德区块煤层气井累计产量远远大于原始计算的地质探明储量。该现象对体积法计算的煤层气资源储量提出了挑战,同时为全面“上储增效”提出了新的方向。在采用体积法计算煤层气储量时,含气面积、含气量的准确性以及煤岩密度与煤层厚度的非均质特征都会对储量参数的准确性产生影响。其中,由于取心测试过程的局限性,煤层含气量的数值常存在一定的误差。本次研究基于鄂尔多斯盆地和沁水盆地的煤层气井生产数据并结合等温吸附实验结果提出了计算储层临界最低含气量的方法(临界最低法)。将校正后的临界最低含气量与实测含气量(基于美国矿业局直接法(USBM)和史密斯-威廉姆斯法)进行对比,并剖析含气量测试损失量的地质控制机理。结果表明:在中低至中高煤阶(R_o=0.7%~2.1%)范围,临界最低法计算的含气量总体高于其它两种方法计算的含气量,临界最低法在中低煤阶至中高煤阶具有较强的适应性。在高煤阶(R_o=2.1%~2.8%)范围,临界最低法计算结果可以与取心测试结果相互验证。总体上,煤层含气量测试(USBM法)损失量受不同煤阶煤岩孔裂隙发育特征、煤体结构、含气饱和度及逸散时间的影响。含气量测试损失量与孔渗发育特征、构造煤发育程度、含气饱和度及逸散时间呈正相关。此外,针对未取心的煤层气井,可以采用钻井岩屑测试等温吸附参数进而利用临界最低法求取储层含气量,为煤层气进一步的勘探开发提供数据基础。     

南海西部高温高压小井眼水平井钻完井储层保护技术研究及应用

南海西部东方13-1气田D7H井为国内海上第一口高温高压水平井,储层物性以中低渗为主,使用高固相含量的钻井液易堵塞油气泄流通道造成储层伤害,加之海上完井方式制约,高密度钻井液在井眼滞留时间达10 d以上,不可避免地会加剧储层伤害程度。为充分保障该井储层保护效果,室内开展了大量的优选评价实验,优选出适合海上高温高压小井眼水平井钻完井储层保护油基钻井液,分析了高密度钻井液污染储层的机理,研究了返排压差、返排时间与岩心渗透率恢复结果的关系,提出了增加返排压差、延长返排时间提高储层保护效果的措施。实验结果表明：高温环境下高密度钻井液污染岩心后,初始渗透率恢复值约85%,当污染时间达到15 d时,渗透率恢复值骤降至30%,表明钻井液在储层滞留时间越长储层污染现象越严重;相同驱替条件下,渗透率恢复值随时间的延长而提高并趋于稳定;增加岩心返排时的压差有利于提高渗透率恢复值,返排压差达到12 MPa时,钻井液体系的渗透率恢复值可提高到80%以上。现场应用表明,D7H井试井机械表皮系数为0,清喷产量6.0×105 m3/d,超出配产产量近3倍,储层保护效果良好,为后续海上高温高压气田实施水平井进行规模化开发提供了宝贵的借鉴意义。     

试论构造控制煤层气藏储集环境

基于构造控煤的概念,对控气构造基本类型进行划分,分析了封闭型和开放型两种主要构造背景的不同控气性。此外,还对煤储层渗透性,储层压力大小的构造控制特点进行了初步剖析。     

利用声波时差计算储层流体压力和储层流体势分析

声波时差与泥岩压实特性有密切的相关关系,在不同的压实条件下,可以运用声波时差与储层流体压力的关系,计算储层的流体压力,储层流体势可以用Hubbtert公式计算。按照渗流力学的理论,地下天然气的运移从流体势高的地区指向低势区,并在低势区合适的部位聚集。根据以上观点并结合东濮凹陷深部天然气储层特点,对这一地区深部天然气储层某一孔隙带的流体势分布和成藏规律进行了预测。     

基于渗透失稳机理的煤与瓦斯突出过程和控突措施作用机制分析

基于流固耦合理论,提出煤与瓦斯突出属渗透失稳的观点,把临界失稳梯度作为煤体的抗失稳强度指标。通过对突出过程中瓦斯压力梯度变化规律的分析认为：把瓦斯压力梯度达到临界失稳梯度的降压区的煤体视为一个“失稳分层”,突出是煤体以“失稳分层”的形式向前推进的过程,而每个“分层”的失稳表现为“整体性”失稳：延期突出是煤层瓦斯压力梯度逐渐增加并最终达到临界失稳梯度的结果;突出形成的”口小腹大”的孔洞形状．是突出发生过程中流场形态发生变化所致。并将控突措施的作用机理分为4类：降低煤层瓦斯压力、增大巷道气压背景值、延长降压区宽度和提高煤体临界失稳梯度。     

新疆牙哈凝析气田产能变化试井解释

牙哈凝析气田是目前国内已投入开发的规模最大的整装凝析气田,投产以来开发效果很好。但目前牙哈凝析气田全面进入反凝析生产阶段,提气稳产的效果受到很大的影响,生产过程中的矛盾逐渐暴露。使用现代试井解释方法,应用KAPPA公司的Saphir试井解释软件对牙哈凝析气田9口生产井历次压力恢复试井、产能试井进行了试井解释,分析了牙哈凝析气田产能变化规律及反凝析现象对产能变化的影响,得出以下结论:(1)一般储层渗透率为20×10-3μm2,测试点测试产量在25万m3时,为产能测试曲线出现负斜率的分界线;(2)反凝析现象的存在造成试井解释模型多采用径向复合油藏模型。这些对正确认识气藏开发动态及生产特征、加强动态监测技术研究、获得良好的注气效果和显著经济效益起着重要的指导作用。     

煤层气储层保护技术研究

为了准确测定煤层含气量，要求取心作业必须有高的收获率和尽可能短的提钻及出筒装罐时间。本文针对煤层气储层的特点，探讨了煤层气井取心技术及储层保护技术。