煤层气井压裂效果影响因素分析与技术对策

煤层作为自生自储式非常规储层较常规储层开采难度大,在我国直接表现为单井产量低,严重制约煤层气产业发展。以压裂煤层气井产能为基础,分析并研究了影响压裂效果的因素及其影响方式,主要包括压裂液类型、支撑剂性能、排量和砂比等施工参数以及应力状态的改变,其主要通过作用于渗透率、导流能力、裂缝的延伸来对增产效果产生影响。最后针对国内外技术现状提出可提高煤层气井压裂效果的技术对策,为进一步发展我国煤层气井增产改造技术提供视角。     

煤层气水力压裂增产机理及效果评价方法研究

90%以上的煤层气以吸附状态附着在煤的内表面上,煤层气的产出是一个区别于常规天然气的"排水—降压—解吸—扩散—渗流"的复杂过程。我国煤层气储层条件较差,具有低孔、低渗、非均质性强的特点,普遍存在常规开采方式开发效果差的问题。为提高煤层气单井产量,实现商业化开采,必须对储层进行增产改造,促进排水降压,提高煤层气单井产量,水力压裂改造技术是当前煤层气增产的首选方法,也是已被证明的煤层气开采的一种有效的增产方法。论述了水力压裂增产渗流机理及其效果评价方法,并进行了实例分析。表明通过对煤层进行水力压裂,能够改善井底渗流条件,提高储层的渗透能力;煤层渗透率、表皮系数及裂缝导流能力和裂缝半长是评价煤层气水力压裂增产效果的主要参数。     

中国煤层气地面井开采储层改造技术现状与展望

中国煤层气勘探开发面临资源探明率低、单井平均产气量低等挑战,建立与中国煤层气地质特点相适应的勘探开发技术体系,是解决这些问题的必由之路,其中储层改造技术是该技术体系的关键。为此,在系统梳理中国煤层气地面井开采储层改造技术现状的基础上,剖析了煤层气开发面临的科学问题与技术挑战,并对储层改造技术的发展方向进行了展望。研究结果表明 ：(1)国内煤层气产量规模尚未达到国家需要,在能源安全与低碳发展背景下,突破当前储层改造技术瓶颈是促进煤层气大规模增产的关键;(2)目前,中国煤层气地面井开采储层改造技术的代表性技术为水力压裂、电脉冲增透、微波加热 3 大类,下一步需持续攻关液压致裂、电脉冲致裂、微波致裂等不同破岩方式下的煤岩裂缝扩展规律 ;(3)需攻关压裂液、酸液、微生物、CO₂、N₂等不同外来介质对煤岩的作用机理,以及储层改造后煤层气传质与产出机理等科学问题。结论认为,单一技术进步基础上的融合发展是煤层气地面开采储层改造技术的发展趋势,其中研发适合不同煤层特点的储层改造技术“组合拳”是实现煤层气开发的关键。     

煤层气井气体钻井技术发展现状与展望

煤层气储层的特殊性对煤层气钻井时的储层保护提出了更高的要求。用气体钻井方式开采煤层气是一种有效的保护储层的手段,被国外油田广泛采用。气体钻井方式的选择必须考虑地层的适用性、应用模式、后期完井方式以及经济性。通过对国外煤层气开发中气体钻井的应用情况、煤层特点、气体钻井应用于煤层气的技术模式进行分析,结合我国煤层气特点及气体钻井技术现状,探讨了在我国煤层气开发中开展气体钻井的可行性。     

LPG压裂工艺在超低渗储层中的应用

针对低渗储层压裂液伤害严重、返排率低等问题,进行了LPG压裂技术研究,对LPG压裂工艺的特点、增产机理以及现场应用情况进行了分析。LPG压裂技术具有压裂液返排率高、有效裂缝长度长,且压裂液可和储层流体混相等特点。数值模拟和现场生产数据表明,LPG压裂技术的增产效果明显优于同等规模的水力压裂的增产效果。LPG压裂工艺适用于水敏性较强的储层以及低压、低渗储层改造,特别在致密气和煤层气等非常规超低渗储层的开采中具有很好的应用潜力。     

煤层气定向羽状水平井数值模拟技术应用

定向羽状水平井技术是近几年兴起的一项煤层气的增产技术。目前，在煤层气数值模拟的研究方面国内外已经作了大量的工作，但数学模型多为直井压裂井，没有专门描述煤层气定向羽状水平井开采特征的数学模型。对渗流所编制的定向羽状水平井开采煤层气数值模拟软件做了进一步的改进，首先介绍了定向羽状水平井数值模拟软件的数学模型，然后利用该软件对大宁DNP02井进行了产能预测，并计算得出最佳的排采压力。分析预测结果证明，该软件用于煤层气产能预测是可靠的。通过产能预测量化了该地区煤层气勘探开发的前景，最佳井底压力的确定可以对煤层气开发方案设计提供参考，实现了煤层气数值模拟的目的。软件的应用对这一项新技术在我国的推广应用和煤层气的大规模开采能够起到重要的指导作用，并取得较好的经济效益。     

沁水地区煤层气储层多脉冲压裂技术试验及应用研究

沁水盆地煤层气储量较为丰富,煤层埋深较浅,煤储层孔隙度、渗透率低,目前主要以水力压裂改造煤气层储层达到投产增产目的。针对沁水地区浅层煤层气储层地质特征及开发特点,水力压裂地层破裂压力不明显,二次压裂增产效果不理想等问题,开展了煤层气储层多脉冲压裂技术的试验应用研究与探索。重点论述了浅层煤层气多脉冲压裂技术设计方法、装药结构设计、作用机理与工艺设计及全封闭井口多脉冲压裂设计等,总结分析了三口井现场试验的效果及存在的不足。该工艺技术应用试验的成功为浅层煤层气压裂开发提供了新的增产技术与途径。建议进一步完善工艺和优化设计方法,在单井多脉冲试验应用的基础上,开展煤层气多脉冲压裂技术与水力压裂复合工艺研究,以提高综合压裂效果。     

中国海油非常规和海上低渗储层压裂技术现状与展望北大核心CSCD

压裂是非常规和海上低渗储层最重要的增产改造技术手段,也是中国海油实现“十四五”目标的重要途径。本文调研分析了中国海油煤层气压裂技术、致密气压裂技术和海上低渗储层压裂技术原理、工艺特点、应用效果、存在问题,并从煤层气适应性压裂增产技术、致密气降本增效压裂技术、地质工程一体化技术、压裂船装备等技术领域展望了中国海油压裂技术发展方向,以期对中国海油非常规和海上低渗储层开发技术的进一步发展和完善提供借鉴。     

煤层气直井负压排采技术的影响因素分析

随着我国社会经济的发展和科学技术的进步，不仅提高了能源的需求量，而且增强了对环境的保护力度。煤层气作为煤矿资源的伴生气体，在没有实现开采之前，不仅会造成煤炭资源开采爆炸事故的发生，还会因直接排放产生严重的温室效应。煤层气的价值被发现和认识到后，作为一种甲烷含量丰富的天然气资源被开采和利用。煤层气在燃烧的过程中不会对大气造成污染，同时有效缓解了能源紧张的局面。本文首先从煤层气概述出发，对煤层气及其国内外的研究现状进行了的阐述，接着对我国煤层气开采技术研究进展及关键技术做出了详细的说明，最后对结合煤层气直井负压排采技术的影响因素进行综合性的分析，希望能够给到相关人士一些建议和帮助，来促进我国煤层气工业的发展。     

提高煤层气采收率新技术分析

影响我国煤层气采收率的主要因素是煤层储层条件和开发技术,可以通过改善钻完井技术和增产技术来提高煤层气采收率。分析了常用钻完井技术、压裂技术和注气技术存在的一些缺点,认为短半径径向水平井技术兼有完井和增产的作用,可以大幅度增加单井的产能;高能气体压裂技术能够改善储层导流能力并保护煤储层,减小对煤储层造成水敏性污染,降低成本;通过注气前、后的瓦斯浓度及流量随时间的变化曲线,说明混合气体驱替煤层气有明显的效果。     

地层水、煤层结构对煤层甲烷开采效率的影响

煤层甲烷是一类由煤层自生自储的非常规天然气,在中国具有巨大的资源前景;煤层中的天然气主要呈吸附状态储集,煤层甲烷的开发实贡上是如何有效地将天然气从煤层中解吸出来。地层水的静水压力控制了甲烷气的解吸作用,地层水的排出可为气体的解吸提供压力差和空间。煤层结构不仅影响煤层的孔渗性能,同时制约着其中天然气排出的难易程度。另外,在煤层甲烷地质评价中诸如物性、含气量等参数的求取亦需认真对待。     

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中国的煤层大多具有致密、低渗透率特性，煤层气解吸、渗流困难，影响煤层气产量的因素较多且复杂。文章系统地分析和总结了煤层介质的低渗透率特性、煤层气的解吸扩散渗流特性、煤层与围岩的组合方式、含气饱和度对煤层气产量的影响，并用R/S分析方法研究了煤层气不稳定渗流产量的变化趋势，在此基础上，用灰色GM(1，1)模型预测了煤层气产量的变化规律，进行了实例分析。结果表明：煤层渗透率中等、含气饱和度在78%以上、压裂等措施是获得高产量煤层气的关键因素；R/S分析方法和GM(1，1)模型相结合是预测煤层气不稳定渗流产量变化的有效方法；根据上述关键因素和分析及预测的方法，科学预测煤层气不稳定渗流产量变化规律，有利于合理开发煤层气资源，提供洁净的能源，有效地保护大气环境，并从根本上改善煤矿安全生产条件，减少瓦斯爆炸事故。     

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我国大部分煤田属高瓦斯煤气田,在煤炭开采时,煤层中的煤层气（瓦斯）将大量释放到开采空间,造成严重的安全隐患,因此,煤层气抽放是高瓦斯矿井解决煤炭开采时瓦斯超限的主要技术措施。我国很多矿井建立了地面永久煤层气抽放系统,以解决煤炭开采安全问题,同时,又可将抽放出来的煤层气作为化工原料和燃气用于居民。本文在理论分析局部煤层煤层气抽放与地面永久抽放系统并网时管道煤层气流动规律的基础上,提出了局部抽放系统与永久抽放系统有效并网的和技术关键,分析了局部煤层气抽放与永久抽放实施有效并网的技术措施和效果,为今后煤层气局部抽放的合理利用提供了有益的途径。     

煤层气U型井钻井采气技术研究

国内高陡构造煤层气资源丰富、分布较广,开发潜力巨大。针对高陡构造煤储层特点,提出了一种适合开发高陡构造煤层气的U型井钻完井技术,并结合霍林河盆地低煤阶煤层气地质特征,给出了配套的U型井钻完井技术、欠平衡钻井工艺及地面采气技术。结果表明:U型井钻采技术充分利用了直井和定向井的技术优势,可结合煤储层地质特性,利用流体势能原理实现煤层的排水降压采气;采用充气欠平衡钻井技术,通过合理优化注气排量、注气压力和钻井液排量等,可有效保护煤储层,减少储层污染;采用组合U型井钻采技术,可实现多口U型井共用一口直井进行排采,从而节约地面资源,发挥一井多用的作用。     

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沁水盆地南部地区已累计投入40口井的勘探工作量,并取得了重大的勘探成果,证实核区为煤层气高渗富集区。从含煤性、含气性、可采性等方面对该区进行了全面分析,得出以下认识：煤层厚度较大,分布稳定;煤变质程度高,煤的吸附能力强,含气量高,含气饱和度也较高;煤体结构、煤岩类型和煤质好,煤层割理较发育,渗透性较好,适合于压裂改造;区域构造稳定,煤系及上覆连续地层保存较好,后期改造、断裂不严重,构造较简单,煤层气赋存和保存条件好;煤层埋藏较浅;水文地质条件比较有利。综合评价该区煤层气具有良好的可采性,可以作为我国第一个煤层气滚动勘探开发区块。     

准噶尔盆地低阶煤煤层气资源及勘探潜力分析

本文分析和探讨了目前国内外煤层气勘探开发和资源分布状况 ,研究了煤层气的成因、赋存特点和富集因素 ,在此基础上 ,结合准噶尔盆地中下侏罗统煤层的地质分布和演化特点 ,指出八道湾和西山窑组在盆地南缘最为发育 ,虽然演化主要处于低煤阶阶段 ,但含气率较高。煤岩的模拟实验亦证实 ,生气能力较强。借鉴美国开发低煤阶煤层气的成功经验 ,对煤层气成藏有利区进行了预测 ,即侏罗系西山窑组是勘探煤层气最有利层系 ;南缘东部是勘探煤层气最有利地区     

中国低煤阶煤层气成藏模式研究

借鉴国外煤层气成藏理论研究的思路和方法,开展了中国低煤阶煤层气藏的地质特征和成藏模式研究.研究表明,中国低煤阶煤层气藏具有煤储层厚度大、含气量低、渗透率易改造、吸附时间短和两个解吸峰值的特征;存在深部承压式超压成藏模式、盆缘缓坡晚期生物气成藏模式及构造高点常规圈闭水动力成藏模式3种低煤阶煤层气成藏模式.在目前技术条件下,构造高点常规圈闭水动力煤层气藏和盆缘缓坡晚期生物煤层气藏是勘探开发的首选目标.     

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煤层气开发和综合利用面临许多现实的技术问题需要研究解决。笔者从煤层气开发工程存在的问题出发，提出了一些新的煤层气开发关键技术，如煤层气高效完井和高效增产技术等。从中国能源结构、天然气市场消耗量和煤层气开发实用技术等方面综合分析煤层气开发对策，指出今后煤层气开发必须将实用技术攻关和争取国家鼓励政策结合起来。煤层气综合利用技术已在小范围内得以应用，如用作民用燃料、用于电厂发电。煤层气开发利用还处于初期阶段，但中国煤层气市场前景广阔。     

中国大陆南方煤层气勘探前景评价

煤层气作为一种清洁能源,与煤矿资源密不可分,煤层气是煤层本身自生自储式非常规天然气。中国南方共发育9 套煤系地层,煤层气勘探开发主要层系为上二叠统龙潭组和上三叠统安源组。通过对南方25 个形成煤层气条件较好区块进行远景评价,其中Ⅰ类有7 块,Ⅰ至Ⅱ类有1 块,Ⅱ类有6 块,Ⅱ至Ⅲ类有3 块,Ⅲ类有8 块。它们形成了淮南、徐淮、六盘水、织纳、黔北、富源恩洪、贵阳等7 个大型聚煤层气区块。     

沁水盆地樊庄区块煤层气资源与探明储量

应用含气量法对沁水盆地樊庄区块主要目标煤层的煤层气资源量和探明储量进行了计算。通过采用块段划分、平均取值、统一求和的研究方法,得出结论为：该区块煤层气资源丰富,总资源量达735．32×10^8m^3,资源丰度大,为2．32×10^8m^3·km^2;煤层气探明储量高,3号、15号煤层累计探明储量349．05×10^8m^3,累计探明可采储量174．53×10^8m^3。研究结果表明,该区块的煤层气资源量和探明储量之大,在我国尚属首例,可以称之为煤层气高富集区。