韩城煤层气田11号煤层产出水越流补给主控因素研究

韩城煤层气田是鄂尔多斯盆地东缘重要的煤层气生产区,统计发现开采上古生界二叠系太原组11号煤层总井数14%的煤层气井日产水量大于25m3,其排采特征表现为高产水且动液面不降。11号煤层下伏含水砂岩层中的水通过人工裂缝越流补给煤层,导致该井排采产水量较高。首次提出11号煤层产生越流补给水的主控因素是关键层厚度和净压力,并提出发生越流补给的双因素模型。关键层厚度小、净压力大,易形成裂缝沟通下伏高含水砂岩层,导致后期单井排采产水量高,无法有效排出煤层水形成有效降压面来取得稳定高产气量。首次结合井温测试结果,运用灰色系统中的GM(1,N)模型对软件模拟裂缝高度进行校核,形成了最终校核公式。对现场10口井11号煤层进行了人工隔板封堵下伏含水砂体,封堵有效率达到了100%,封堵应用效果较好。

渭北区块煤体结构测井评价及其在射孔段优化中的应用

鄂尔多斯盆地渭北区块地质历史时期受多期构造运动影响,煤体结构复杂。基于研究区钻井煤心和测井资料,分析不同煤体结构的测井响应特征,并按断裂带与非断裂带建立了研究区5号煤层煤体结构的测井识别图版。结果表明,5号煤层纵向上自下而上煤体结构趋于完整;平面上,北区煤体结构主要为碎裂煤和碎粒煤,南区煤体结构相对较完整,局部发育原生结构煤。结合研究区煤层气压裂、排采数据和5号煤层煤体结构及顶板发育情况,分析不同顶板岩性与不同射开比例下的产气效果。结果显示:顶板岩性为砂岩或泥质砂岩时的碎裂煤和碎粒煤储层产气量高于顶板岩性为泥岩或砂质泥岩的产气量。煤体结构越破碎,则顶板射开比例R越高,若煤层顶板岩性为砂岩或泥质砂岩,需增大顶板射开比例。

韩城区块煤体结构分布规律及射孔优化方法

韩城区块煤层受多期构造破坏影响,煤体结构复杂,目前对煤体结构分布规律认识不足。为此,利用岩芯资料、测井信息等对煤体结构进行了测井评价识别,并研究了煤体结构分布规律,在此基础上分析了不同煤体结构的压裂效果。结果表明:煤体结构测井响应的敏感因子主要是井径和自然伽马;山西组5号煤层煤体结构以碎粒煤和碎裂煤为主;压裂射孔时,减少碎粒煤射开厚度,能提高煤层压裂效果。

低渗透软煤储层压裂改造研究

针对鄂尔多斯盆地东南缘韩城煤层气区块,煤质软,渗透率低0.02~0.35 md,目前水力压裂技术对其改造有限。为了提高压裂工艺在该区域适用性,转变常规压裂思路,将压裂的主体由煤层本身转向煤层及其顶板,在研究区开展了煤储层间接压裂先导性试验研究。

天然裂隙对煤层气压裂效果的影响——以鄂尔多斯盆地韩城区块为例

鄂尔多斯盆地东南缘韩城区块天然裂隙对煤层气储层压裂效果影响较大,为了深入认识天然裂隙对压裂效果的影响,利用生产动态资料和微电阻率测井资料,对该区块煤层气井的产气规律和天然裂隙发育特征进行了研究。研究结果表明:(1)天然裂隙对煤储层压裂缝的影响可分为沟通型、穿越型和俘获型;(2)其中沟通型压裂改造效果好,煤层气井以高产井和产气稳定井为主;(3)穿越型有效支撑裂缝短,俘获型大部分压裂缝对产气无贡献,低产井主要是穿越型和俘获型。该研究成果对今后该区块裂缝性煤层气田稳产增产具有指导意义。

煤层气井酸化解堵先导性试验

对韩城区块低产井分析认为部分井煤层发生了堵塞,为此进行了煤层气井酸化解堵先导性试验,采用基质酸化方式向5口井11~#煤层平均注入72.9 m^3酸液。试验证实,煤层气井经长期排采近井存在低压高渗区域。解堵效果评价认为,煤层渗流通道堵塞位置位于人工裂缝的前端,这使得小规模基质酸化增产效果不明显。

韩城区块煤储层间接压裂地质主控因素研究

为解决间接压裂技术在韩城区块适应性问题,采用控制变量法对影响间接压裂产气量的地质因素进行了定量研究,提出了在相同的条件下,增大射开顶板比例可在一定程度上提高间接压裂的改造效果。研究结果表明:影响间接压裂效果的地质主控因素为煤层顶板特性和煤体结构,其中当顶板为砂岩时,影响间接压裂效果的主要因素依次为层理、沉积韵律、泥质夹层、天然裂隙和砂体含水性;顶板为泥岩时,脆性指数的大小影响着间接压裂的改造效果,泥岩脆性指数大于40时,间接压裂对于增产才有效。而煤体结构对间接压裂的影响主要表现在:煤体结构越破碎,人工裂缝越不容易在煤层中延伸,且排采过程中更易产出煤粉,导致间接压裂增产效果变差。

深部煤储层孔隙结构特征及其勘探意义——以鄂尔多斯盆地东缘大宁—吉县区块为例

深部煤层气是煤层气勘探新领域,资源潜力巨大,2021年,鄂尔多斯盆地东缘大宁—吉县区块(大吉区块)2000 m以深的煤层气勘探开发取得重大突破,吉深6-7平01井初期产气量达10×10^(4)m^(3)/d,揭开了盆地深部煤层气规模勘探开发的序幕。缺少针对性孔隙特征的系统研究,制约了研究区深部煤层气的高效开发。基于岩心和扫描电镜、全直径CT扫描、储集物性测试、CO_(2)低压吸附、N2低压吸附、高压压汞等测试资料,系统分析了大吉区块太原组深部8号煤层的储层特征和孔隙结构,结果表明:①深部8号煤储层形成于潟湖相覆水森林沼泽,煤岩类型以光亮煤和半亮煤为主,有机质热演化程度高(Ro平均为2.81%),割理和裂隙较为发育,但多被次生矿物充填,有效裂缝占比低。②深部8号煤储层储集物性较差,基质孔隙度在3.60%~6.11%,平均为3.65%,基质渗透率在0.001~0.060 mD,平均为0.016 mD,属于特低孔、特低渗储层;孔隙类型以微孔为主,宏孔次之,介孔欠发育;微孔的比表面积占比达99%以上,是吸附态甲烷的主要赋存场所。③与盆地中—浅部8号煤储层和四川盆地龙马溪组页岩储层相比,研究区深部8号煤储层的渗透性更差,这主要是由于有效割理和裂隙较少、孔隙以微孔为主且连通性差。基于研究认识,转变储层改造思路,采用超大规模体积压裂工艺,显著提升了深部8号煤储层的产气量,有效指导了研究区深部煤层气的勘探开发。