煤层气井压裂技术方法研究与应用

压裂工艺是实现煤层气井强化增产目标的关键工艺技术。煤层气特殊的储集及产出条件使煤层气井压裂在许多方面具有不同于常规油气井压裂的特点和技术要求。本文概述了煤层气井压裂的作用与特殊问题，介绍了煤层气井压裂前地层评价与压裂评井选层、设计与优化方法、压裂施工实时模拟分析技术、压裂压力分析技术以及压裂液试验评价技术的基本内容。这些技术在柳林等煤层气勘探开发试验区实践中取得良好应用效果，对我国煤层气井压裂施工具有指导意义，值得借鉴。     

郑庄区块二次压裂煤层气井低产原因及改进措施

沁水盆地南部郑庄区块3号平均含气量较高,但煤层气井规模化投产以来,有一批低产井或不产气井,制约了该区块产能释放。针对这一现象,区块内多数低产井采取了二次压裂增产改造技术,但地质条件和施工参数不匹配导致增产效果不明显。文章通过大量数据分析,提出了井位筛选和施工优化的方法解决二次压裂煤层气井低产问题,并为郑庄区块提供了可控冲击波、煤层顶底板间接压裂等新的增产措施选择。     

人工神经网络复合压裂选井选层中的应用

油井压裂选井选层是一项复杂有难度的技术。目前一般采用定性分析结合经验判断进行，随意性大。近年来考虑到选井选层各项指标具有较大的模糊性，有人尝试用人工神经网络来获取各项指标与压裂效果的关系模型和预测模型，从而优选施工井层，然而对于参数的选取，却没有一个固定的指标。以低孔低渗地层复合压裂的参数选取为例，研究了老井和新井在参数选取上的不同，以求达到更好的效果。     

沁水煤层气田郑庄区块二次压裂增产技术研究

郑庄区块投入开发后存在部分低产井,主因是首次压裂工艺技术不适应低渗透、复杂高阶煤储层特性所致,为了提高该区块开发效果,研究了与该区块煤储层特性相适应的二次压裂增产技术。通过开展煤储层特性判别、二次压裂增产机理研究、改变压裂施工思路等工作,建立了适应不同煤储层特性的4种增产技术,并进行了80口井的现场应用。应用结果表明:低渗透煤层、构造软煤、大裂隙煤层实施二次压裂增产技术后,形成了新的人工裂缝或人工缝网,煤储层渗透率得到改善,能够提高低产井产气量,单井平均日增气650 m~3/d以上,该技术解决了郑庄区块低产井问题,对同类型煤层气田提高开发效果提供了参考。     

柿庄南区块煤层气高产潜力井低产因素分析

为了研究柿庄南区块部分煤层气高产潜力井产气效果不佳的原因,通过分析煤层煤体结构和顶底板特征,结合水力压裂效果分析,并与高产井排采制度对比,分析总结了典型井低产原因。结果表明:水力压裂效果直接影响煤层气井产能,在改善煤储层渗透性的同时也可能沟通含水层造成煤层气井低产;在排采初期的单相排水阶段和两相流产气上升阶段,排采制度的不合理也是造成高产潜力井低产的重要原因,这2个阶段排采制度的合理控制会对未来整个产气过程产生影响;控制裂缝高度和压裂规模以避免穿透隔水层,最大限度使裂缝在煤层中深远扩展,同时合理制定排采制度,是煤层气增产潜力井二次压裂改造后长期高效开发的关键。     

准噶尔盆地南缘XX勘查区煤层气直井压裂工艺分析

准噶尔盆地南缘XX勘查区地质构造较简单,煤层分布稳定,勘查区内以往仅施工了少量的参数井,未开展过煤层气压裂、排采工作,其周边也无煤层气井的相关工作经验可借鉴。文章以该区施工的第一口煤层气排采井为例,结合该区的地质条件,煤层赋存情况等,分别从目标层(段)、射孔、压裂液配方、支撑剂、压裂方式与规模等方面探讨了适合该区储层条件的煤层气压裂工艺。结果表明,使用光套管注入,投球选压,采用中砂比、大排量的压裂规模进行多层压裂的储层改造方法在该勘查区具有一定的代表性。     

贵州复杂地层应力扰动压裂技术研究及应用

贵州含煤地层煤层多、煤层薄、夹矸多，岩性变化快，其复杂地层特点增加了煤层气井压裂施工难度。以金佳煤矿煤层气井为例，研究复杂地层压裂改造风险及压裂工艺技术，探索应力扰动下二次停泵压裂工艺技术适应性。工程实践表明：金佳煤矿煤系地层岩性变化复杂，地层岩性可划分为5种组合模式；多煤层及多分层煤层采取“避射、扩射、选射、连射、定向射孔”等方式，可降低压裂施工难度；多煤层合层压裂及多分层煤层压裂改造，采取二次停泵压裂工艺，促进地层应力重新分布及压裂裂缝转向，提高了储层压裂改造效果；研究区2口煤层气井实施二次停泵压裂工艺，其压裂施工曲线、停泵后压力变化及产气效果均显示该压裂工艺对储层改造效果较好。     

二次压裂改造技术在煤层气开发中的应用

通过分析阳泉区块区域地质条件下煤系地层的成煤特征及瓦斯赋存规律,对煤层气井进行二次压裂改造及抽采效果分析。通过实验对比,认为二次压裂对于老井增产起到了一定的作用,但也需在施工工艺及区域地质条件研究等方面做进一步研究和完善。     

煤层气井降压增产措施及合理选井

为深入分析煤层气井降压增产措施可行性并明确选井原则。通过建立煤层气井稳产期产能方程,分析了井底流压对煤层气产量的敏感性;并结合数值模拟方法,模拟柿庄南区块TS-1井降低井底流压后的排采效果。结果表明,对于已经投入排采的煤层气井,通过降低井底流压能够达到增产的效果,且当井底流压较大时,降低井底流压可获得较大的产气量增量。TS-1井累产气量比措施前可提高110×10~4m~3,增长幅度可达85%。结合柿庄南区块降压增产措施井,提出压降增产增加煤层气井产量的适用条件,即排采连续稳定,且作业前动液面与煤层顶板之间有一定的液柱高度。     

煤层气解堵性二次压裂井现场管理方法探讨

产气量较低的煤层气井实施解堵性二次压裂后,需要通过精细排采管控,稳步降低流压才能有效提高单井产能。本文通过梳理近年沁水盆地南部樊庄-郑庄区块解堵性二次压裂井的实施情况,总结现场实施要点、排采管理方法,有利于提高现场实施效率,为煤层气低产井增产方案的高效实施提供借鉴。     

煤层气井低产原因及二次改造技术应用分析

我国多数煤层气储层低孔低渗、构造煤发育,储层改造效果难以保障,单井产气量和采收率低。选择高效的储层改造和增产技术,提高低效井产量,是当前煤层气产业发展的关键任务。本文系统剖析“地质储层条件、工程施工改造和排采管理控制”影响的低产原因,分析煤层气井二次改造相关技术及应用效果,为不同类型低效井针对性改造提供建议。煤层气井可二次改造的低产原因主要包括压裂裂缝扩展不足、裂缝/管柱煤粉堵塞和压降面积受限等,改造中需考虑煤体结构分布、初次裂缝形态、储层渗透性、产气产水量变化、排采及控制设备适用性等因素。二次改造技术分为物理法、化学法、微生物法和其他方法,物理法中二次水力压裂、间接压裂和无水压裂技术以及化学法中酸化增透和泡沫酸洗技术运用较广泛。二次改造应根据地质条件、初次改造效果、工程排采情况选择针对性技术,避免储层再次伤害,以实现有效改造,提高煤层气单井和井网产气量。     

晋城矿区郑庄深部煤层L型水平井增产改造技术

晋城矿区郑庄区块常规直井煤层气产量低,开发效果差。为有效改善该区块煤层气的开发现状,提高煤层气井产量,采用理论分析与现场试验相结合的方法,在充分利用老井压裂影响范围的基础上,提出了L型水平井串联压裂增透改造技术,并形成了集井位布设、射孔压裂段优选、连续油管分段压裂改造于一体的L型水平井高效开发方法与技术。经现场试验,L型水平井串联压裂增透改造技术取得了良好的增产改造效果,L型水平井产气量是本区块常规直井平均产量的近30倍。研究结果为晋城矿区深部区块的煤层气高效开发与老井改造提供了依据和指导。     

煤层气井高产水对排采产气的影响及预防措施(增刊)

L区块位于鄂尔多斯盆地东南缘,目前处于大井组试采评价阶段,有排采井100余口,其中部分煤层气井排采产水量高,造成液面下降困难、修井作业频繁,导致了排采产气效果不理想。本文深入分析了影响煤层产水的主要因素,5#煤层及顶底板含水性弱,产水量低, 8#煤层顶板存在局部高含水灰岩,通过压裂进一步沟通后是形成高产水井的主要原因。在对8#煤层顶底板含水性识别分析的基础上,采取了差异性的地质选层和压裂工艺等措施。这些认识和措施应用在试采井组生产中,排采实践证实高产水井的数量得到了有效控制,单井平均产水量大幅降低,取到了较好的效果。     

等离子脉冲增产技术在煤层气井的应用实践

我国煤层气开发利用有广阔的发展前景,但技术始终制约着煤层气行业发展,在众多技术难题中,如何解决老井产能衰退、产水量不断下降就是一个较突出的问题。由于二次压裂改造对储层伤害较大,为了保护储层,就要引进更高效、更环保、更便捷的储层改造技术,结合煤层气的产出机理,引入相对简单便捷的等离子脉冲增产技术来解决上述难题。结合区块煤层气井特性,根据等离子脉冲增产技术改造机理,按照规范的选井原则,在阳泉矿区寺家庄井田选取4口井,开展了增产技术在该区块的可行性验证。结果表明,4口煤层气井在实验初期井口套压、产水量有较明显的提高,产气量也恢复到较高的水准,说明等离子脉冲技术在老井解堵方面有一定的作用,而实验半个月后产水量、井口套压出现明显衰退,说明等离子脉冲增产技术在本区块解堵影响范围半径较小。虽然作用效果不明显,但也能说明等离子脉冲增产技术在近井地带解堵有一定的成效,同时也说明该技术存在一定的局限性,可在部分区块推广应用。     

沁水盆地南部高阶煤煤层气井压裂效果关键地质因素分析

地质条件是影响煤层气井压裂人工裂缝的关键,弄清其对压裂效果的控制对提高改造工艺适应性至关重要。以压裂裂缝扩展试验为基础,分析了压裂施工曲线形态、裂缝监测数据等资料,总结了人工裂缝扩展规律,探讨了人工裂缝与煤体结构、地应力和力学性质的关系及其对产量的影响,提出了压裂工艺优化方向及改进措施。研究表明:煤体结构影响人工主裂缝长度及其复杂程度,地应力控制裂缝的开启及长度、走向,力学参数主要决定了压裂施工的难易程度;上述关键地质因素的差异性导致常规压裂工艺存在局限性。根据不同地质条件优化工艺技术,实施针对性的改造措施,可以改善增产效果。     

沁水盆地寿阳勘探区煤层气井排采水源层判识

煤层气井水源层判识,对于单井排采动态诊断、优选作业井层和制定科学的压裂方案均具有重要意义。针对寿阳勘探区煤层气井高产水问题,开展了区域水动力场和能量场、煤系砂岩和灰岩含水性、目标煤层围岩岩性连井对比、井筒与煤层围岩含水层连通关系以及典型煤层气井水源层剖析等方面的研究。研究表明,区域水动力场和煤层渗透率是煤层气井平均产水水平的决定因素,而煤层气井产水量的井间差异主要受控于单井波及范围内局部地质工程因素(断裂、压裂缝类型和高度及岩性组合),水力压裂缝是除断裂外煤层与围岩含水层沟通的一种方式。通过综合分析,本文取得的结论是,煤系砂岩是寿阳勘探区煤层气井的主要水源层,太原组灰岩对排采的影响有限。建议在煤层气开发井层优选和压裂方案设计时,重点考虑目标煤层与砂岩含水层的垂向组合关系。     

基于分类方法的煤层气井压裂开发效果评价

煤层气井分类评价是指导煤层气藏开发调整的基础。煤层气井的分类存在干扰因素多,评价界限主观性强等问题;并且受煤层气井排水降压产气特点的影响,其压裂效果无法从压后短期内的产量来判定。基于数据挖掘中的分类方法,结合渗流力学理论,首先将煤层气井产量及井数做归一化处理,建立煤层气井产量分布曲线,提出以产量分布曲线的导数值作为划分低产井与高产井的评判准则,建立煤层气井分类方法。然后,采用现代生产分析的方法,分类评价煤层气井压裂开发效果。最后,通过对韩城某区块的深层煤层气井进行分类及压裂开发效果评价,结果表明,低产井HS16井形成的裂缝短,生产过程中表皮系数增大,裂缝导流能力降低,渗流通道堵塞,预测重复压裂可获产量300 m3/d;高产井HS14压裂裂缝长,裂缝导流能力与生产初期相当,生产过程中渗流通道未受影响,预测重复压裂可获产量1 300 m~3/d。     

大庆致密油区块工厂化水平井优快钻井技术

工厂化水平井是近些年来发展起来的致密油气及非常规油气资源开发的新兴技术手段,主要是通过平台井优化布局、流水作业的方式提高钻完井及后期作业的施工效率,实现施工周期的缩短和成本的降低。通过目标区块的工厂化组织、流水化施工和提速手段的集成化应用,实现了目标区块的钻井周期大幅缩短,完成了工厂化钻井的作业计划目标要求。本文分析了工厂化钻井的施工难点,阐述了工厂化钻井作业的模块化施工关键技术,为同类型井施工提供有益的借鉴。     

延川南煤层气田氮气扰动增产技术试验及效果分析

延川南煤层气田目前面临的主要问题是存在大量的低产低效井,产能没有得到充分释放。国内专家和学者对低产低效井增产的技术进行了大量研究,尝试了冲击波、氮气泡沫压裂等技术,但是成本高增产效果有限,在这些技术的研究基础上,设计出一种新的增产技术——氮气扰动技术,该技术目前正处于试验阶段。该技术在延川南煤层气田经过20多口井的试验,发现大多数低产低效井经过氮气扰动试验后大幅度增产,但停止试验后又恢复低产或停产,说明氮气扰动是一种增产辅助手段,可根据经济效益反复应用。氮气扰动技术适用于曾经水力压裂、裂缝通道较完整、初期产量较高、抽采周期短、递减率较高的低产低效井或停产井。氮气扰动是煤层气低产低效井增产改造的创新性技术,值得在延川南煤层气田进一步探索和应用推广。