页岩气开发新井型

中国缺水少地,人口众多,地形复杂,页岩气储层埋藏深、维度高、渗透率低、可改造性差。美国页岩气勘探开发常规技术——水平井加多段压裂在中国有一定的局限性,为此,提出了一种新的页岩气开发井型。它不同于传统的直井、斜井或水平井,由主井及其周围的辅助洞穴构成,其中主井用于生产排采,洞穴用于储层改造。主井完井方式为直井或斜井,辅助洞穴完井方式为分支定向井或丛式井或为两者的组合。储层改造采用低成本高效的聚能爆破等技术来代替高费用的水力压裂,采用多点建造洞穴代替多段压裂和同步压裂,以保持储层裂缝系统的连续性和有效性,进而扩大有效排采面积,降低井网密度。为模拟改造效果,在坚硬的混凝土路面进行了实验,结果表明,建造多个洞穴并震动,可以产生相互连通的裂隙,能够达到整体改善储层渗透性能的效果。     

柳林煤层气区块不同井型产能分析研究

对鄂尔多斯盆地柳林煤层气区块压裂直井与多分支水平井的生产状况进行了分析。多年的排采生产历史表明,该区块内大多数压裂直井的产量低于预期,特别是生产1~2 a后的产量,只有预期的30%左右;而投产的多口多分支水平井的产气量较高和稳定,与预期的结果相当。根据柳林区块的地质特征、生产历史和煤层气开采的数值模拟模型,对不同井产能进行了分析,并与现场生产数据进行对比,研究不同井型的产气机理、产能大小及其影响因素。研究结果表明,压裂裂缝的支撑效果差及裂缝的先期闭合是导致压裂直井后期生产效果差的主要原因,而该区块的综合地质特征更适合于采用多分支水平井技术。结合数模,分析了水平井的排采控制范围以及煤层厚度、储层系数、分支水平井结构参数等对煤层气产能的影响。     

大埋深高应力低渗透煤层气资源高效开发技术探索和实践

为实现沁水盆地大埋深、高应力、低渗透煤层气资源的高效开发,本文以郑庄-里必区块深部煤层气储层为研究对象,剖析了直井、多分支水平井和L型水平井的开发效果及适应性,确定了L型水平井连续油管拖动压裂开发工艺,考察和评价了开发效果。实践结果表明:深部高地应力及其非均质性限制了直井和多分支水平井的产能,而L型水平井连续油管拖动压裂开发工艺克服了高地应力及其各向异性,实现了应力重构,强化了水平井筒和缝网系统的有效连通,能够在埋深大于700m的储层中获得较好的产气效果,单井最高产量达到25 000m3/d,创造了大埋深、高应力、低渗透储层条件下的单井产气量记录。     

水力喷射压裂工艺在郑庄里必区块煤层气开发中的应用

水力喷砂压裂是一种利用水射流独特性质的储层改造技术,集水力喷砂射孔和水力压裂于一体,起裂机理与常规水力压裂有所不同,能够避免传统射孔压裂完井方式对煤层造成的负面影响,对常规L型水平井有着很好的适用性。现场应用结果表明,产气效果优于目前的直井及多分支水平井,该工艺为低渗透煤层气藏的开发提供了新思路。     

寿阳区块煤层气井排采影响因素分析

通过对寿阳区块煤储层地质条件、煤层气井钻完井工艺参数及排采控制特征的分析,认为影响该区块煤层气排采的主要因素有:生产煤层渗透率低、临界解吸压力低、含气饱和度低;本区块主力煤层15号煤的顶板以灰岩为主,含有不规则的裂隙水,导致部分井产水异常;构造复杂易造成直井压裂裂缝或水平井水平段与断层发生沟通,导致煤层与外部水层发生连通而干扰煤层的排水降压;水平井钻井过程中使用的泥浆体系对煤储层造成一定伤害,部分直井压裂后未及时返排并长时间未投入排采,压裂液长期浸泡煤层;因各种原因造成频繁的排采中断。针对这些主要影响因素,提出了针对性建议。     

双煤层多分支水平井煤层气开采技术研究及应用

针对常规直井煤层气开采过程中的煤层泄压解吸面积低、压裂增产规模有限、压裂液对煤储层存在不同程度的损伤、抽采效率低等问题,结合柳林地区地质特征,提出了双煤层多分支水平井煤层气开采方式。分析了多分支水平井增产原理,认为通过增大煤层解吸暴露面积,提高气体导流能力,促进微裂缝动态发育,增加煤层气运移通道等方式,可以提高煤层气抽采效率。在柳林地区开展了工程应用,结果表明:与常规直井相比,通过双煤层多分支煤层气开采技术应用,研究区最高日产气量提高了5.18～9.0倍,日均产气量提高了6.27～10.19倍。     

煤层气直井压裂效果及其对产能影响——以窑街矿区为例

煤层气藏作为典型缝控气藏，压裂造缝规模及裂缝充填效果对气井产能具有决定性控制。为探究煤层气直井水力压裂效果对气井产能效果的影响机制，以甘肃窑街海石湾矿区为例，重点报道直井开发形式下煤储层压裂改造效果及其对产能制约方面认识，结果表明：(1)煤层气井破裂压力主要反馈井筒固井水泥环特征而非煤储层力学性能，从该井压裂曲线看破裂压力不明显，表明井筒环空固井水泥环厚度适中，水力压裂期间固井水泥环破裂相对容易，能量消耗低，注入压裂液能量主要用于撑开煤岩裂缝；(2)从压裂曲线看出，该井压裂裂缝延伸压力较高，表明地下煤储层结构较为破碎且发育煤粉源集合体，煤粉对压裂裂缝的延展具有关键制约作用。而且在压裂曲线裂缝延展阶段出现多个波动形态特征，指示多条次级裂缝撑开，整体上该井压裂裂缝形态较为复杂，推测为主干压裂裂缝两侧发育枝状次级裂缝形式；(3)该井注砂后发生严重砂堵，主要原因是煤储层压裂液滤失造成近井地带压裂裂缝内支撑剂脱砂形成楔体，导致后续支撑剂注入困难，同时也与煤储层原生裂缝煤粉源及少量构造煤粉源集合体发育有关；(4)压裂微震监测数据显示该井煤储层主干压裂裂缝走向为NE 50°，其中在北东方向上煤岩微震...     

碎软低渗煤储层强化与煤层气地面开发技术进展

我国碎软低渗煤储层分布广泛,然而由于其煤体松软、破碎、渗透性差,常规的直井/水平井煤储层直接压裂技术应用于碎软低渗煤储层强化及其煤层气地面开发的效果并不理想,碎软低渗煤储层煤层气的高效开发是制约我国煤层气产业大规模发展以及煤矿瓦斯高效治理的重要技术瓶颈。在系统分析我国碎软低渗煤储层特征及煤层气地面开发中存在的问题基础上,以水平井为基础井型,围绕间接压裂、应力释放和先固结后压裂3种不同的技术方向,梳理了目前碎软低渗煤储层强化与煤层气地面开发技术进展。归纳评述了以顶板间接压裂、夹矸层间接压裂以及硬煤分层间接压裂为内涵的间接压裂煤层气开发技术,以水力喷射造穴、气体动力造穴、扩孔+水力喷射+流体加卸载诱导失稳造穴、水力割缝为不同应力释放方式的应力释放煤层气开发技术,以及先微生物诱导碳酸钙固结碎软煤储层再进行水力压裂的先固结后压裂煤层气开发技术。间接压裂技术的工程实践探索已有较多积累,在地质条件适宜地区对碎软低渗煤储层强化取得了较好效果,而以应力释放为代表的碎软低渗煤储层强化新技术探索已取得重大进展,并进入工程试验和验证阶段。水平井应力释放技术针对碎软低渗煤储层特性和新的开发原理,其对储层改造潜...     

沁水盆地郑庄井田煤层气分段压裂水平井开发技术

为实现煤层气低成本、高效开发,基于郑庄井田3^#煤层和15^#煤层特征,提出了煤层中非固井L型分段压裂水平井强化开采煤层气技术方法。数值模拟结果表明：水力喷射压裂能产生1.5～2.0 MPa的环空封隔效果和3.5～4.5 MPa的孔内增压效果,可满足非固井水平井环空防窜流和定点压裂的目的。为解决非固井煤层气水平井钻完井、压裂改造和排采技术难题,研究形成了“优质、快速、安全”钻完井,带底封的连续油管快速拖动喷射-压裂联作分段压裂,“大排量、大液量、中砂比”活性水压裂增产改造和L型水平井精细化排采控制4项核心关键技术。实践证明,煤层中非固井分段压裂水平井开发煤层气技术在郑庄井田实现规模化开发应用,并取得了煤层气开发技术和高产气量的双重突破。     

深层变质岩潜山油藏区块整体压裂技术

S628区块为变质岩潜山储层,自然产能低或无自然产能,必须进行压裂改造才能获得工业油气流。由于储层埋深大,施工压力高,天然裂缝发育,压裂加砂异常困难。为了降低压裂施工风险,提高区块采收率,通过压前储层综合评价、压后产量综合影响因素分析、压裂设计参数优化等的研究,结合国内外类似岩性储层压裂改造经验,确定了区块整体压裂方案。该方案中确定了不同渗透率条件下的裂缝长度和导流能力,根据储层特点优选了压裂液体系,优化了前置液百分数、排量、加砂规模等关键参数,结合目标区块的物性条件变化特征,确定了科学合理的施工参数。S628区块累计实施压裂15井次,施工成功率100%,压后普遍取得良好效果,累计增油超过35万t。     

我国煤层气井增产技术及问题探讨

增产技术是制约我国煤层气井产能突破的重要瓶颈,对我国水力压裂、多元气体驱替和多分支水平井3种主要增产技术的现状进行分析及问题探讨。研究认为,优选适宜我国特定煤层地质条件的压裂液是提高水力压裂效果的关键,研究不同煤层地质条件下对煤储层伤害小又能最大化煤层气产出率的最佳注入CO_2与N_2成分比是多元气体驱替技术发展的重要基础,多分支水平井技术将是未来我国主要的增产技术手段。     

碎软煤层条带瓦斯地面高效抽采技术研究

为了提高碎软煤层条带瓦斯抽采效率和效果,基于目前地面瓦斯抽采主要采用垂直井或从式井的方式抽采效果差、效率低的现状,通过理论和实验分析论证了穿岩层压裂改造煤储层的可行性,提出了在目标煤层顶板岩层中钻水平井,并通过垂直向下射孔以及采用泵送桥塞分段进行压裂的方式进行地面瓦斯抽采。试验结果表明:顶板分段压裂水平井单井产量高、高稳产期更长、产量衰减更慢;有效水平井段控制区域内瓦斯下降均匀,更有利于进行条带瓦斯抽采;相同投资条件下,采用水平井的方式瓦斯抽采效率和投入产出比更高。     

煤层气体积压裂水平井产能分析

由于煤储层地质特征和割理发育,压裂形成的人工裂缝多为缝网结构,常规的产能方程不适合煤层气体积压裂水平井产能分析,因此将煤层水平井增产改造物理模型假设为两区复合模型:裂缝波及区考虑为一个渗透率显著改善等效区域,裂缝未波及区渗透率极低;从渗流力学基本原理出发,利用儒柯夫斯基变换,借鉴Joshi对水平井产量公式研究思路,推导出煤层气体积压裂井产能公式,分析影响煤层气体积压裂水平井产能的主控因素,为准确预测煤层气体积压裂水平井产能提供技术指导。     

沁水盆地南部煤层气钻井工艺技术适用性分析及对策

沁水盆地南部煤层气开发主要采用直(斜)井和多分支水平井两种井型。实践证明,直(斜)井所采用的钻井工艺技术简单,与科学的排采技术配套后,能够取得较好排采效果,能够达到煤层气低成本开发的目的。裸眼完井方式下的煤层气多分支井钻井技术,经过技术引入、规模引进和自主组织技术研发应用三个阶段的探索实践,形成了一系列煤层气水平井钻井配套技术。但由于受储层保护、井眼稳定等问题的制约,裸眼完井方式下的煤层气多分支井对沁水盆地煤层气开发适应性较弱,需要进行技术改进。     

华北油田煤层气水平井钻完井方式优化与应用

为了从根本上解决早期裸眼多分支水平井裸眼段井眼易垮塌、易堵塞、无法疏通作业、无法增产改造等问题,提出了可控水平井设计理念,通过全通径二开井身结构、免钻塞半程固井、稳定井壁低伤害钻井液体系、钻井方式以及完井工艺的优化完善,实现了“井眼可控、利于改造、快速高效、广泛适应”的设计目标,同时,该类井水平段无论上倾还是下倾均可下入无杆泵实现工程井直接排采,无须打排采洞穴井,大幅度节省了钻井投资,同时有利于实现水平井井组工厂化高效开发。华北油田煤层气矿区推广试验70余口,钻井成功率100%,其中套管分段压裂改造钻井和压裂总成本较裸眼多分支井降低45%,产量是裸眼多分支井的1.89倍,整体实现了煤层气低成本高效开发的目标。     

桥塞射孔分段压裂工艺在U型煤层气井——LG01-H井中的应用

LG01井组是一口包括1口排采直井LG01-V和1口水平对接井LG01-H组成的U型煤层气井。水平井LG 01-H采用套管完井,通过在水平段进行向下定向射孔和分段压裂(采用电缆桥塞+射孔联作)、优化压裂施工参数,优选压裂液和支撑剂组合,采取大排量施工来保证活性水造缝携砂,成功进行了压裂施工。实践证明,可钻桥塞分段压裂工艺应用于煤层气水平井具有很高的可行性,对进一步拓展该技术应用领域、推动应用与发展打下了坚实基础。     

水平井节能增效研究

水平井是一种先进的二次采油技术,中国陆上利用水平井开发高渗透、高含水及低渗透率储层效果明显,具有广阔的应用前景。伴随着中石油、中石化各油田年钻水平井数的不断增加,水平井节能增效问题显得尤为明显。本文从水平井的技术优势、分段射孔当量井径模型及低渗透储层产能方程3个不同的角度,进行了水平井与普通直井相比节约土地资源、节省钻采器材费用和节省用电量3个方面来提高经济效益的研究。本文的研究结果为水平井在油田实际应用中节能增效提供了理论依据。     

沁水盆地南部煤层气水平井工艺技术优化

沁水盆地南部高阶煤煤储层为特低渗储层,具有低压、低渗、低孔、非均质性强的特点,水平井开发技术是提高煤层气采气速度及效益开发的有效途径。通过以樊庄-郑庄区块历年来投产的各类水平井为研究对象,展开了适应性分析及开发效果评价。研究结果标明:对于高阶煤煤层气开发而言,裸眼多分支水平井、U型水平井由于投资高、产能到位率低、后期治理难度大已被淘汰,L型筛管水平井在高渗区适合规模开发,L型套管压裂水平井能够有效解决低渗区储量动用难和构造煤发育区直井造缝难的问题。     

四维向量监测技术在煤层气水平井分支动用识别的应用

煤层气裸眼多分支水平井由于煤层的地质与力学特征,主支和侧钻分支容易在钻井与排采中出现垮塌,降低有效控制面积。由于水平井采用裸眼完井方式,在后期生产过程中无法对分支的垮塌情况进行有效识别。为解决此难题,利用四维向量监测技术对煤层气井进行生产监测,以樊庄区块裸眼多分支水平井的樊11-Y、樊11-Z井为例,有效检测出各分支流体流动性及控制储量动用的情况。结果表明,该技术在研究煤层气水平井实时储层流体动态具有较好的应用效果,对下步井网优化以及增产措施的制定起指导作用。     

新疆阜康矿区X井台煤层气井储层压裂改造简析

储层改造是煤层气井的主要增产措施,而储层改造的主要工程手段为水力加砂压裂。通过对阜康矿区X井台四口煤层气井储层压裂改造效果浅析,指导本矿区及其他区块煤层气井储层改造工程工艺。