影響煤層氣單井產(chǎn)量的關(guān)鍵因素分析

1影響煤層氣單井產(chǎn)量的關(guān)鍵因素分析-以沁水盆地樊莊區(qū)塊為例2010年中國煤層氣學(xué)術(shù)研討會2前言

隨著國內(nèi)煤層氣產(chǎn)業(yè)化穩(wěn)步推進，提高單井產(chǎn)量、實現(xiàn)效益開發(fā)逐漸成為煤層氣開發(fā)工作的重點。沁水煤儲層低孔、低滲的特點決定一般煤層氣井未經(jīng)儲層改造無自然產(chǎn)能。目前采用直井壓裂及羽狀水平井技術(shù)擴大滲流通道揭示影響煤層氣單井產(chǎn)量的控制因素，是實現(xiàn)高效增產(chǎn)與排采的前提，成為煤層氣開發(fā)階段的關(guān)鍵之一?，F(xiàn)將在樊莊區(qū)塊單井產(chǎn)量控制因素進行初步總結(jié)，請教于各位專家3１．生產(chǎn)概況沁水盆地南部煤層氣勘探開發(fā)形勢圖

截止2010年8月底，中石油樊莊區(qū)塊分批投產(chǎn)直井累計439口，羽狀水平井45口5按生產(chǎn)效果上看，前四批直井排采2-4年，單井產(chǎn)量逐步穩(wěn)定第一、三批：產(chǎn)量上升比較緩慢，達到高峰時間較長第二、四、五批：產(chǎn)量上升較快樊莊區(qū)塊不同投產(chǎn)批次單井平均日產(chǎn)氣量曲線圖6從生產(chǎn)特征上看，排采曲線可歸納為3種類型標(biāo)準(zhǔn)型：水產(chǎn)量下降，氣產(chǎn)量穩(wěn)定上升尖峰型：氣、水產(chǎn)量同時大幅度下降，恢復(fù)困難產(chǎn)水型：水產(chǎn)量持續(xù)較高，降壓困難，氣產(chǎn)量增加緩慢樊莊區(qū)塊3種典型生產(chǎn)曲線示意圖71號井排采曲線2號井排采曲線標(biāo)準(zhǔn)型：一般排采1-1.5年氣達到產(chǎn)量高峰，日產(chǎn)氣量2000m3/d以上的井多屬于該類型99號井排采曲線10號井排采曲線產(chǎn)水型：水產(chǎn)量持續(xù)較高水平，液面下降困難，產(chǎn)氣較少或基本不產(chǎn)氣10水平井：穩(wěn)定產(chǎn)氣井27口，10000方以上產(chǎn)氣井6口，合計日產(chǎn)氣量22萬方，日產(chǎn)水量180方，單井平均日產(chǎn)氣量8100方樊莊區(qū)塊羽狀水平井產(chǎn)量曲線圖3．水平井動態(tài)11其中，2009年之前投產(chǎn)的18口水平井已經(jīng)超過1年半，穩(wěn)定產(chǎn)氣13口，平均單井日產(chǎn)氣量1.24萬m3，效果較好131．直井樊莊區(qū)塊2500m3/d直井分布與含氣量關(guān)系圖

含氣量、吸附飽和度：2000m3/d直井一般含氣量>20m3/t，吸附飽和度>75%樊莊東部：含氣量不足12m3/t，飽和度僅55%，產(chǎn)氣效果差（1）地質(zhì)條件優(yōu)越是高產(chǎn)的基礎(chǔ)樊莊區(qū)塊直井產(chǎn)量與吸附飽和度關(guān)系14井號含氣量m3/t吸附飽和度%產(chǎn)氣量m3/d備注122.0283.32130無陷落柱218.681.41766323.4593.82355415.7369.6600靠近陷落柱510.549.5140611.554.9350713.8563.5400陷落柱附近含氣性及產(chǎn)量對照表陷落柱附近煤層氣井相對位置及產(chǎn)量對比圖

靠近陷落柱的區(qū)域，煤層氣散失嚴(yán)重，含氣量、吸附飽和度下降，單井產(chǎn)量僅140-600m3/d，遠(yuǎn)低于鄰區(qū)2200m3/d的平均單井產(chǎn)量15

滲透率：1500m3/d的直井滲透率一般要求>0.3md樊莊區(qū)塊直井產(chǎn)量分布與滲透率關(guān)系圖17補給區(qū)：強水動力條件，保存條件較差，煤層氣易散失承壓區(qū)：壓力大，煤層氣富集，產(chǎn)水量大，氣體向淺翼部運移滯留區(qū)：翼部物性較好，氣源充足、易于降壓地下水向深部運移煤層氣向淺部運移煤層氣構(gòu)造翼部高產(chǎn)機制圖

高產(chǎn)機制：承壓區(qū)：富集不高產(chǎn)的困擾補給區(qū)：樊莊東部，強烈水動力條件導(dǎo)致含氣量、吸附飽和度下降，產(chǎn)氣效果差18

優(yōu)化井位部署啟示：調(diào)整均勻布井，采用構(gòu)造翼部小井距、低部位承壓區(qū)大井距，補給區(qū)不布井的方式煤層海拔與產(chǎn)水量關(guān)系圖19（2）有效的水力壓裂改造是高產(chǎn)的關(guān)鍵

壓裂難點：破膠難、傷害高濾失高，易砂堵縫高控制困難，近井筒多裂縫發(fā)育應(yīng)力差超過4MPa之后則縫高的控制作用明顯排量超過5m3/min對頂?shù)装宓拇┩岗厔莞竺簬r斷裂韌性實驗結(jié)果21

壓裂施工曲線分析：穩(wěn)定型、持續(xù)下降型、上升型（波動型）

2）持續(xù)下降型：說明溝通了天然裂縫，增加濾失量。部分產(chǎn)水量大的井屬于該類型

壓裂施工壓力不斷下降，推測壓穿上部砂巖層，導(dǎo)致水產(chǎn)量大于20m3/d，基本不產(chǎn)氣22

壓裂施工曲線分析：穩(wěn)定型、持續(xù)下降型、上升型（波動型）

3）上升型/波動型：形成近井筒多裂縫，壓裂液效率降低，支撐劑沉積過早，易砂堵，裂縫延伸較短。該類型的井降壓范圍較小，氣產(chǎn)量下降較快施工壓力上升，近井筒堵塞，產(chǎn)氣589m3/d，水1.1-3.2m3

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比較理想的壓裂效果：低傷害-優(yōu)化壓裂液體系主裂縫延伸100m以上-優(yōu)化壓裂規(guī)模近井筒縫網(wǎng)較簡單-優(yōu)化施工工藝1）壓裂液體系：活性水體系比較適合樊莊區(qū)塊，凍膠有待進一步試驗不同壓裂液體系的產(chǎn)氣效果不同壓裂液體系的造縫能力253）施工工藝優(yōu)化：變排量施工：前期利于控制縫高，后期利于輸砂與形成有效縫網(wǎng)，降低多裂縫加砂風(fēng)險合理提升砂比：鋪砂均勻逐漸增加支撐劑粒徑：初期細(xì)砂支撐微裂縫，尾追粗砂增加近井筒裂縫導(dǎo)流能力可得到較理想的支撐剖面和裂縫導(dǎo)流能力前置液階段變排量攜砂液階段變排量變排量頂替控制裂縫高度和濾失沖散及攜帶沉降砂堤，提高砂比，有效支撐裂縫，降低砂堵風(fēng)險砂比提升、粒徑增加前期低起步(2-3%)，克服近井多裂縫程度高而引發(fā)的砂比高敏感度后期高砂比(35-50%)、粗砂尾追提高裂縫導(dǎo)流能力26（3）科學(xué)的排采控制是高產(chǎn)的保障排水生產(chǎn)過程中，隨生產(chǎn)壓差增大，有效應(yīng)力增加，裂縫有效寬度和體積都將逐漸變窄和變小，滲透率降低。模擬實驗表明，應(yīng)力敏感性導(dǎo)致滲透性下降50％以上同時，煤層氣從煤基質(zhì)內(nèi)解吸出來，引起煤基質(zhì)收縮，導(dǎo)致滲透率提高。實驗表明，沁水地區(qū)煤質(zhì)較硬，煤基質(zhì)收縮量小生產(chǎn)壓差5MPa時，應(yīng)力敏感性導(dǎo)致累計產(chǎn)量減少20%86420壓力變化煤樣動態(tài)滲透率模擬結(jié)果飽和吸附量250ml，開始解吸至200ml，橫縱向應(yīng)變很小，從200ml以后開始加大。可見煤基質(zhì)收縮對滲透率影響較小29樊莊典型高產(chǎn)直井排采曲線合理的排采制度：降低應(yīng)力敏感性科學(xué)控制煤粉排出排采三個階段：

I：初期快速降低液面，提高排水效率，至臨界解吸壓力以上及時回調(diào)工作制度

II：出現(xiàn)兩相流后微調(diào)，控制液面在解吸壓力以上20米，降低應(yīng)力敏感性

III：控制液面在煤層以上10-20米，套壓穩(wěn)定至0.3MPa～0.6MPa生產(chǎn)，防止煤粉堵塞滲流通道，小沖程、大沖次三點控制：液面、套壓、煤粉302．水平井（1）煤層進尺、泄流面積

水平進尺>4000m，產(chǎn)氣效果好分支形態(tài)展布不合理，產(chǎn)氣效果差3號井與4、5號井地質(zhì)條件、煤層進尺等差不多，但泄流面積不足0.2km2，日產(chǎn)氣僅2000方井號控制面積水平段長度日產(chǎn)氣水平10.1137220020.091195030.163332200040.3632031100050.29404138000地質(zhì)條件及排采控制對水平井產(chǎn)量的影響與直井類似，主要探討水平井改造的效果對產(chǎn)量的控制作用N煤層進尺與產(chǎn)量的關(guān)系鉆遇斷層發(fā)育區(qū)，進尺不足2000m，最高日產(chǎn)氣200方31（2）分支產(chǎn)狀

滲透率>1md，分支產(chǎn)狀對產(chǎn)量影響不明顯潘莊井組滲透性1-10md，井眼軌跡對產(chǎn)量影響小，6口井平均單井日產(chǎn)氣3.6萬m3潘莊水平井組排采數(shù)據(jù)表井號井眼軌跡日產(chǎn)氣（m3/d）一般最高PZP01-1下傾4241965417PZP01-2下傾5215584097PZP02-1平伸6085967115PZP02-2平伸略上翹1891847857PZP03-1上翹35635105133PZP03-2平伸略上翹931624868潘莊井組3D投影圖32

滲透率<0.5md，分支上傾效果好水平井段末端下傾，井眼內(nèi)殘余液柱對煤層產(chǎn)生壓力，影響氣體解吸產(chǎn)出1、