韩城区块煤层气井二次改造工艺优化及现场试验

韩城区块煤层气井产能尚未完全释放,无法支撑长期稳产和高产。为进一步优化煤储层二次改造工艺,改造低产能煤层气井,提高煤层气单井产量,在剖析该区块地质特征的基础上,分析了常规二次压裂工艺试验井的低产原因。针对二次改造施工过程中的工艺缺陷及技术难题,以解决“煤粉堵塞裂缝+新裂缝延伸距离有限”为主要目标,形成了“酸化+暂堵”复合二次改造工艺,并在3口井进行了现场试验。采用复合二次改造新工艺后,试验井J4井平均产气量为3 765.6 m3/d,产量提升明显,裂缝改造体积较为理想;J5井、J6井恢复生产能力,且上产潜力较大。研究结果表明,复合二次改造新工艺在低产能煤层气井应用效果较好,可为相同地质背景条件下的煤层气老井改造提供技术借鉴。      

射孔参数对薄煤层群压裂起裂的影响研究

薄煤层气藏较高的应力敏感性和互层性导致其改造效果受射孔参数影响尤为突出。将渗流-应力-损伤耦合模型应用于薄煤层群射孔参数优化研究中,结合现场测井与施工资料,模拟了各射孔参数下薄煤层压裂裂缝的起裂与拓展,基于储层损伤体积定量评价射孔参数对改造效果的影响;分析了影响煤层产能的因素和间接压裂的增产机理,并开展了薄煤层顶底板间接压裂的数值模拟。模拟结果表明:射孔数对损伤体积的影响最大,射孔深度和相位角次之,射孔间距影响最小;与常规压裂相比,顶底板射孔的间接压裂需要更长的泵注时间和压力。本研究建立的有限元数值模型可用于分析近井筒裂缝起裂问题,对现场射孔和压裂优化设计具有指导意义。     

煤层气压裂水平井渗流规律研究进展

国内外对煤层气压裂水平井产能分析尚未达成共识。为此，在综述国内外煤层气压裂水平井渗流规律研究状况的基础上，系统地回顾了压裂水平井渗流理论发展历程。国外对于压裂水平井的研究趋向于建立数学模型及求解方法，模型包括双线性流模型、三线性流模型等；国内对压裂水平井的研究重点在于分析压裂水平井的产能特征和裂缝参数的优化。首先对压裂水平井不同裂缝形态下有限导流垂直裂缝双线性流模型和三线性流模型进行了分析；其次对水平井中多条横向人工裂缝的瞬态压力特性、多条裂缝之间的干扰，裂缝条数对水平井产能的影响进行了阐述；最后，提出了目前压裂水平井渗流理论研究中存在的各种问题，并指出了压裂水平井渗流理论的发展趋势。     

提高金刚石复合片抗冲击性能的试验研究

针对聚晶金刚石复合片脱钴处理后,金刚石层出现微观空隙结构,抗冲击性能减弱的问题,利用微观 粒子充填的方法,选取类金刚石作为充填剂,对金刚石层进行充填处理,利用扫描电子显微镜和 ＰＤＣ抗动载性能测试仪,对充填和未充填的复合片进行对比试验分析。试验表明,充填的复合片其金刚石层表面形成类金刚石薄膜,有利于分散冲击过程中形成的瞬间应力集中;充填的复合片其抗冲击性能得到显著提高,能承受３０Ｊ的冲击功４～ ５次,承受的总冲击功高达 ４５０Ｊ;未充填的复合片能承受 １００Ｊ的总冲击功,再经过 １次 ２０Ｊ的冲击后,金刚石层会出现裂纹或脱落的现象。进一步分析试验条件对充填金刚石复合片的抗冲击性能影响,结果显示,射频功率越大,氩气、甲烷和氢气的流量比为 ５∶１０∶３０,沉积时间为 １８０ ｍｉｎ时,充填的金刚石复合片的抗冲击性能最佳。     

鄂尔多斯盆地东缘本溪组8#煤层方解石脉体成因

针对鄂尔多斯盆地东缘本溪组8#煤层方解石脉体成因不清的问题,综合运用显微岩相学、同位素地球化学和流体包裹体等方法,开展方解石脉发育期次分析以明确成脉流体来源和形成时间。研究结果表明,研究区8#煤层中发育2期方解石脉体(C1和C2),C1方解石脉的成岩流体主要为源于围岩母岩的地层卤水和富生物气有机流体,C2方解石脉的流体来源主要与有机质脱羧作用形成的液态烃类流体有关,同时C1和C2方解石脉的形成均受到早白垩世构造热事件导致的深部热液流体影响。结合研究区烃类成藏史和埋藏史分析,明确C1方解石脉的形成时间在晚三叠世—早侏罗世期间,C2脉体形成时间为晚侏罗世—早白垩世。结合研究区8#煤层勘探生产实践,方解石脉发育区域煤层气富集程度较高,具有良好的勘探开发前景。研究成果对于煤层气富集区域的勘探具有重要的参考意义。     

煤系地层多层合压射孔层位及高度的优化

基于多层水力压裂三维模型,采用MFrac软件数值模拟求得裂缝形态和导流能力,结合模糊数学综合评判和专家估测加权法,考虑煤系地层各层物性和生产特性,优化了煤系多层合压射孔层位和射孔段高度。研究发现,射孔层位决定能否实现煤系多层合压,射孔段高度决定合压效果好坏。提出射孔层位优选的原则:射孔层位应避免煤层或在煤层少射孔,以降低煤层裂缝的过度优势扩展;对高应力层段适当射孔,以保证合压施工顺利和合压效果;考虑到支撑剂的重力沉降,合压裂缝尽可能从合压层段上部起裂;在满足前3个原则的基础上,尽可能以最大的射孔密度射开目的储层,增加目的储层压裂效果。认为通过射孔方案的加权优化,可保证煤层具有更高的裂缝面积导流能力。研究结果为煤系气共采多层合压射孔优化设计提供了新的方法和依据。     

砂砾岩人造裂缝导流能力物理模拟

由于砂砾岩储集层结构复杂、孔隙度低、非均质性和各向异性强,导致油藏开发具有一定的难度。为了实现砂砾岩油藏的高效开采,进行砂砾岩裂缝导流能力研究。通过分析影响砂砾岩裂缝导流能力的各个因素,从支撑剂含量和砾石含量两方面进行实验,在此基础上研究纤维和支撑剂粒径变化对导流能力的影响。支撑剂在裂缝中的分布方式有3种：与砾石接触、与基质和砾石接触、与基质接触。低闭合压力时,砂砾岩裂缝导流能力与砾石含量呈正相关,此时纤维对导流能力影响不大;随着闭合压力增大,导流能力随砾石含量增加出现下降趋势,纤维的存在也使导流能力下降。导流能力与支撑剂含量呈正相关,闭合压力越大,导流能力越弱,在一定砾石含量时,支撑剂粒径越大,导流能力越强。综上分析,在一定闭合压力下,砂砾岩裂缝导流能力与砾石含量和支撑剂含量呈正相关,增大闭合压力,导流能力出现下降趋势。     

韩城区块西北部三维地应力场反演分析

为改善当前地应力场研究对经验公式的依赖现状，以韩城区块地质条件为背景，提出了通过有限元反演回归计算地应力的方法，根据韩城区块的地质概况建立起较为精确的三维地质模型，以现场水压致裂法所测得的地应力实测资料为基础，采用三维有限元回归分析法拟合实测数据，得到研究区的地应力场分布规律。研究结果表明：煤层三向应力从大到小依次为垂向应力、水平最大主应力、水平最小主应力；煤层的整体应力差处于2～4 MPa之间，在北西部存在较大应力差；煤层整体的应力方向趋势呈北偏东45°；误差大小不超过20%，能够满足工程实际的要求。