煤层气井排采中煤储层稳定性分析方法与应用——以郑庄区块为例

煤层气井排采过程中,煤储层原始地应力场发生调整,易导致储层失稳破坏,影响煤层气井抽采效率。基于单轴应变模型,考虑基质收缩效应,推导了排采过程中煤储层地应力动态模型,揭示了地应力动态变化规律。此外,建立了排采过程中煤储层稳定性分析模型,提出了煤储层峰值强度与最大主应力的差值(H)作为煤储层稳定评价基本参数,讨论了不同应力机制下地应力动态变化对煤储层稳定性的影响。研究表明：水平主应力在排水降压阶段呈线性降低,在产气阶段受基质收缩效应的影响呈非线性下降,解吸作用越强,下降速率越快。不同应力机制煤储层失稳破坏规律不同。正断层应力机制,排水降压和产气阶段,莫尔圆半径增大,圆心右移,接近破坏包络线,煤储层可能失稳破坏,解吸作用越强,莫尔圆半径增大速率越快,越容易破坏;走滑断层应力机制,排水降压和初始产气阶段,莫尔圆半径不变,向右平移,远离破坏包络线,煤储层稳定性增强,不发生破坏,而稳定产气及衰减阶段,莫尔圆向左平移,靠近破坏包络线,煤储层稳定性减弱,可能失稳破坏;逆断层应力机制,整个排采过程莫尔圆半径不断减小,远离破坏包络线,煤储层稳定性增强,不发生破坏。结合郑庄区块地应力测试井数据,对煤储层稳定...     

压力控制下高煤阶储层煤层气井排采的流体效应

为得到高煤阶储层煤层气井排采的压力-产气-产水动态平衡关系,揭示不同压力控制下的煤储层煤层气井排采的流体效应及机制,以沁南地区X1和X2煤层气井为研究对象,在X1煤层气井排采阶段划分的基础上,分析了不同压力条件下的煤储层煤层气井排采解吸规律及流体效应;研究了不同排采阶段的套压、动液面高度、井底压力及枯竭压力与产能的关系;数值模拟了X2煤层气井在压力控制前后的产能变化特征。结果表明:煤层气井排采的流体效应取决于是否对排采见气初期套压进行控制,排水阶段结束后采用蹩压、控压的排采制度,可有效提高煤层气井的产能。     

煤储层渗透率与煤层气垂直井排采曲线关系

根据岩石弹性理论分别建立了天然裂隙面上、最大水平主应力方向上形成裂隙的极限压力模型,绘制了压裂过程主裂隙延伸轨迹示意图;根据原始渗透率与改造后渗透率的关系,结合压裂主裂隙几何形态特征,绘制了不同渗透率关系下排采过程压力传播轨迹示意图;根据煤储层原始渗透率、压裂后渗透率不同情况下压力传播轨迹的不同,得出煤层气垂直井排采的“增-减-增”、“增-减”、“增-增”和“增-减-猛增”等4种典型排采曲线.     

煤层气井排采技术分析

煤层气的产出机理决定了煤层气井必须进行排水降压,才能达到产气的目的。文章分析了当前我国煤层气井排采的主要方法及其适应性,指出合理的排采制度和精细的排采控制是保证煤层气井排采成功的关键排因素。认为非连续性排采、排采强度过大及井底流压降低过快是影响我国煤层气井产量的主要工程因素。     

郑庄区块煤层气排采影响因素探析

在煤层气排采时,同等地质条件下井群间产气量相差较大,呈现极大的不均匀性,其中有地质方面的原因,也与煤层气施工环节密不可分。依据长期在沁水盆地郑庄区块施工中的经验,对影响该区煤层气采排的地质因素、施工环节,如构造、地下水、煤质、盖层、压裂工艺、钻井液等进行了分析,并提出了建议。     

煤层气排采过程中煤储层压力传播规律研究

文章在分析煤层气排采机理的基础上,重点研究了煤储层压力在不同的煤储层边界条件和排采制度下的传播规律.研究表明:在不同的煤储层边界条件和排采制度下,煤储层压力传播形成的压降曲线各异;煤储层压力的传播过程可分为两个阶段,即压力传播到储层边界之前为第一阶段,传到储层边界之后为第二阶段.     

和顺区块煤层气井排采影响因素分析

结合和顺区块煤层气投产井地质条件、压裂效果及排采控制等特征,分析了影响该区煤层气排采的因素。结果表明构造复杂易造成压裂裂缝与断层沟通,干扰排采;生产煤层渗透率低、解吸压力低是该区煤层气排采的不利条件;15#煤层埋深较浅,产液量低影响煤层排水降压;压裂施工应控制裂缝形态,提高压裂效果,避开区域灰岩含水层对煤层越流补给;合理控制套压,缓慢控制流压,对扩大煤层气解吸范围,提高产气量十分重要。     

煤层气井排采时地下水响应瞬变电磁法探测研究

为了有效地对煤层气排采期间水文地质动态变化规律进行监测,以潘庄区块为研究对象,利用瞬变电磁探测技术对3号煤层排采井PE-055附近的地下水进行探测,探讨垂直煤层气排采井地下水的运移规律。结果显示,煤层气井排采降压过程会使地下水的存储和水力联系发生动态变化,瞬变电磁探测技术能够较好监测地下水运移特征,表现为视电阻率和水力联系的同步变化具有较好的耦合性。在地下水连通性差的区域,排采后视电阻率具有升高趋势;而在地下水连通性较好区域,视电阻率明显降低;视电阻率的动态变化不仅反映储层改造前后的差异性,而且指示出煤层气井排采期间地下水的运移方向,试验结果为煤层气开发期间的地下水运移监测提供了新思路和技术。     

沁水盆地南部煤层气井排采储层应力敏感研究

为分析煤层气排采不同阶段煤储层应力敏感性及渗透率变化的影响因素,采集沁水盆地南部煤样,开展了不同实验条件的应力敏感实验。结果表明:有效应力从0增加到10 MPa时,煤样渗透率减少了50%~70%;有效应力从10 MPa增加到20 MPa时,损失量仅约占初始渗透率的10%;有效应力低于2.5 MPa时,应力敏感性较强;有效应力增加到3.5 MPa的过程中,渗透率损害系数急剧上升,渗透率损耗为20%~30%;有效应力从2.5 MPa增加到9 MPa时,应力敏感性最强,有效应力从3.5 MPa上升至9 MPa时,渗透率损害系数快速下降,渗透率损耗约60%;有效应力自9MPa之后,渗透率损害系数缓慢下降,渗透率损耗约10%;渗透率损害率介于30%~65%,临界应力为7~11 MPa。有效应力较低且不变时,煤样渗透率随孔隙压力增加而增加。围压不变时,随有效应力下降和孔隙压力增加,煤样渗透率下降,这与有效应力和孔隙压力变化引起的煤储层渗透率变化量有关。     

樊庄煤层气井X1产能模拟及排采优化对策

对樊庄区块煤层气井X1进行产能模拟并分析其产气效果,通过选取同区域、相似地质条件的若干高产井进行排采对比,得出有助于X1井产能提升的排采优化对策:合理控制套压和液面深度;适当增加排水量;分级逐次降压。     

不同煤体结构煤储层煤层气排采中渗透率变化规律研究

通过不同煤体结构煤三轴应力条件下渗透率实验,结合煤层气井产气情况,分析了排采过程中渗透率的变化规律。研究结果表明:在轴压和围压一定时,孔隙压力降低,煤储层渗透率先减小、后增加;碎软低渗煤层由于机械力学强度小,前期伴随着液面下降,破碎煤粒之间的粒间孔隙急剧闭合,造成煤层渗透率大幅度减小,后期煤体收缩效应改善渗透率作用较原始结构煤层缓慢。研究认为,煤层气井应采用分段控压、稳步降压的排采方法,使煤储层裂隙与孔隙保持一定的张开度,抵抗煤基质变形,以减缓有效应力对渗透率的损坏,增大供气面积,保证煤层气充分解吸,提高产气量。     

原位煤层气排采储层伤害机理与制度优化

原位煤层气排采过程中,人为控制的排液与产气速度影响到煤储层渗透率的变化。排采作业制度不合理,易造成煤岩破坏、煤粉堵塞等储层伤害现象,并影响到煤层气井产能。基于地下水动力学制定合理的排液速度,合理控制井底压差,及时处理排采设备故障等措施可显著降低排采所造成的储层伤害,实现原位煤层气井的高产稳产。     

煤储层能量及其对煤层气开发的影响——以郑庄区块为例

煤储层内不同相态物质在地层演化过程中积聚有不同类型能量。为明确煤层气开发过程中,不同相态物质状态随能量变化而发生改变及其对煤层气开发影响,利用单位体积弹性变形势能公式和等效弹簧模型计算煤岩基块弹性势能及裂缝开度最大缩减量;利用朗格缪尔等温吸附公式和理想气体等温膨胀做功公式推算等温条件下吸附煤层气膨胀能;利用纳维-斯托克斯方程定性分析煤层水压强能、重力势能和动能间转化关系;利用氦气、甲烷和去离子水渗透率测试平行试验研究影响煤岩导流能力主要因素。综合分析煤层气开发全过程中,各相态物质间能量转化及各物质状态改变;并于郑庄区内选定地质条件相似但能量特征不同4个相邻煤层气井组,结合各自产出特征和局部煤储层能量特征,探讨煤储层能量对煤层气开发影响。结果表明:在系统能量平衡被打破之后,煤岩通过膨胀对外做功释放弹性势能,引发裂隙开度缩减;吸附煤层气是煤层气产出动力源,通过解吸、扩张释放膨胀能,同时持续侵占煤层水流动空间;裂缝开度缩减会阻碍煤层水压强能与吸附煤层气膨胀能间联系,使后者不再随前者变化而改变。研究认为:煤层水压强能越大,煤储层产水潜力越强;吸附煤层气膨胀能越大,越利于煤层气产出;煤岩基块弹性...     

织金区块煤层气排采优化技术研究

以织金区块含煤地层中煤层气为研究对象,在排采影响因素分析的基础上,通过排采方案优化、排采设备优化及排采层位优化3个方面,进行了排采优化技术研究,认为抽排的连续性和稳定性,排采速度控制,连续、逐级降压制度,井底流压的控制都对煤层气的排采具有明显的控制作用。可以通过缓慢降压,水平井分段压裂、阶梯式降压模式等方法优化排采方案,采用管式泵举升设备及燃气发电机可以有效地保证排采过程的顺利进行,通过大量取心煤层测试分析,表明分段分压合采,取得了良好效果。     

煤层气抽采过程中煤储层参数动态响应物理模拟

针对在煤层气抽采工程现场难以对煤储层参数动态响应进行深入研究的问题,提出了基于物理相似模拟技术,采用真实煤样建立相似物理模型,试验研究煤层气抽采过程中煤储层参数动态响应特征的方法,并利用自主研制的煤层气抽采物理模拟试验系统,开展了三维应力状态下单一储层煤层气抽采物理模拟试验,初步获得了煤储层抽采流量、气体压力、流场及温度等参数的动态演化规律:抽采流量在抽采初期急剧增大,然后逐渐降低;距离钻孔越近气体压力下降越快;靠近钻孔处气体流速较大;抽采初期,煤储层温度变化量小,抽采后期,随着吸附气体的解吸,温度变化量逐渐增大。研究结果可为数值模拟和煤层气抽采工程设计提供基础参数和理论依据。     

煤层气井排采过程中储层压力传播规律研究

 煤储层压力是影响煤层气产出的关键因素，查明煤储层压力在煤层气井排采过程中的传播规律对于煤层气的开发具有重要的指导意义。为此，本文在分析煤层气井排采机理的基础上，重点研究了煤储层压力在不同的煤储层边界条件和排采制度下的传播规律。研究表明：在不同的煤储层边界条件和排采制度下，储层压力传播形成的压降曲线各异；煤储层压力的传播过程可分为两个阶段，即压力传播到储层边界之前为第一阶段，传到储层边界之后为第二阶段。     

柿庄南区块煤层气U型井排采阶段典型指标分析

为给煤层气U型井排采制度的制定和优化提供依据,在分析柿庄南区块煤层气U型井排采典型阶段指标的基础上,提出研究区U型井排采过程可以划分为单一排水阶段、波动上升阶段和高产稳定阶段。在排采过程中,分阶段选取初始见气时间、初始累计产水量、初始降液幅度、初始降液速率、初始排水速率、波动上升时间、套压波动范围、液顶平均距离、典型高产日产气量、典型高产日产水量、典型高产套压、底液平均距离作为典型指标。根据以上分析结果,建议第1阶段应控制初始降液速率在5 m/d以下;第2阶段应控制套压在0~0.45 MPa波动,同时控制动液面维持在煤层顶板以上10 m之内;第3阶段应控制典型高产套压稳定在0.01~0.03 MPa,动液面稳定在煤层底板附近。     

煤层气井排采过程中煤储层水系统的动态监测

为了研究煤层气井排采过程中煤储层水系统的动态传播特征,基于煤系不同岩层不同含水状态的导电性差异,在沁南地区选择一口煤层气排采井,分别在该井排采前、排采半年后进行了煤储层水系统瞬变电磁动态探测。在该井排采范围内设置400 m×300 m的矩形测网,垂直地层走向布置16条测线,每条测线上布置400个测点,在测网内部形成20 m×10 m的观测坐标网格,通过数据采集、资料处理与定量解释,获得排采前、排采半年后各测线、测点煤系视电阻率对比图、视电阻率拟断面对比图、视电阻率顺层切片图,分析结果表明排采前煤储层水系统分布相对较均一,排采半年后煤储层水系统非均质性十分明显。在连通性差的区域,排采半年后煤储层水系统中静水储量部分被排出,煤层及其顶板砂岩视电阻率有不同程度地升高;在连通性较好区域,由于地下水动态补给,煤层及其顶板砂岩视电阻率降低。     

新疆后峡盆地煤层气井产量影响因素分析

新疆后峡盆地煤层气井单井产量差异悬殊,单井产量控制因素不明确,采用统计分析、线性回归分析法和灰色关联数学分析法,对煤层气井单井产能影响因素进行了定量表征。基于后峡盆地煤层气井单井产能差异性,煤层气井主要被划分为了3种不同的类型;I类煤层气井储层特征好,采用较小的加砂强度和加液强度,结合较小的压降,排采效果好;III类煤层气井储层特征较差,尤其是含气量较低,采用同样的储层改造手段和排采制度较难获取好的排采效果。对筛选的22个影响煤层气井产能的因素进行定量评价分析,研究表明：含气量对煤层气井产能具有显著的控制作用,而储层改造程度和排采制度的合理制定,是煤层气井高效生产的关键。