沁南区域煤层气水平井瓜尔胶钻井液技术

针对沁南区域15号煤层水平井钻井采用清洁盐水和常规聚合物钻井液施工时的井壁坍塌和储层伤害等问题,在分析储层特征及钻井技术难点的基础上,研发了瓜尔胶钻井液和生物酶破胶液。通过优化瓜尔胶加量和评价瓜尔胶的耐盐性能,并复配其他处理剂,形成了瓜尔胶钻井液;通过优选生物酶种类、优化生物酶和助排剂的加量,形成了生物酶破胶液。室内试验表明,瓜尔胶钻井液具有良好的流变性和耐盐性能,可大幅提高煤岩抗压强度,在低温下易破胶,破胶后残渣小于300 mg/L,煤岩的渗透率恢复率达85%以上。沁南区域煤层气水平井应用瓜尔胶钻井液后,井壁稳定性良好;配合生物酶破胶液可以实现低温破胶,且单井日产能提高15%以上,具有较好的储层保护效果。研究结果表明,瓜尔胶钻井液可实现煤层长水平段钻井的顺利施工,完钻后可低温破胶,为易塌煤层气水平井钻井施工提供了一种新的储层保护方法。

沁南高煤阶煤层气勘探开发标准体系现状及方向

煤层气与常规油气在成藏方式、储层特征、排采方式、集输方式等方面有显著差异,需要有适应煤层气行业的标准体系。中国石油华北油田公司在沁南高煤阶煤层气勘探开发过程通过完善标准制度、加强标准与科研融合、注重人才队伍管理等措施,初步形成了煤层气勘探开发生产技术标准体系,支撑煤层气行业高质量发展。

沁南煤层气井产能影响因素分析及开发建议

通过比较山西沁水盆地南部57口煤层气井在1.5 a时间内的产气产水特征,分析了影响该区煤层气井产能变化的地质及工程特征因素,并提出相应的开发建议。结果显示:煤层埋深及地下水动力条件、含气量以及气井所处的构造部位是影响沁南煤层气井产能的主控地质因素;开发前的煤储层压裂改造规模、井底流压下降速度以及排采速度是重要工程因素。同时,提出了相应的参数指标:500～700 m的埋深,大于15 m3/t的含气量;早期排水期,采取比较大的降压幅度和比较大的排采冲次,分别为0.022 MPa/d和3.0次/min;出现产气高峰后,开始缓慢降压和降低冲次,分别为0.002 MPa/d和0.4次/min。

沁南盆地樊庄煤层气田早期生产特征及主控因素

在对樊庄区块煤层气井早期产能空间和时间分布特征分析的基础上,重点探讨埋深、煤厚、含气量、孔隙度和渗透率、压裂效果对气井早期产能的影响关系,同时采用灰色关联分析方法,定量确定影响高煤阶煤层气井(田)生产的主控因素。研究表明:压裂效果对煤层气井早期产能的影响最大,并决定气井早期高产的峰值大小,但随着排采时间的推移,其对气井产能的影响程度逐渐降低;而煤层含气量和初始渗透率影响气井整体产能及其变化趋势;含气量越高或初始渗透率越大,气井产能越好,早期高产后其下降速度也越平缓。

沁南–夏店区块煤储层等温吸附特征及含气量预测

煤的吸附能力是决定煤层含气量大小和煤层气开发潜力的重要储层参数。通过对沁南–夏店区块二叠系山西组3 号煤层72 个煤样进行等温吸附实验，剖析了3 号煤层煤的吸附性能，建立了基于Langmuir方程的煤层含气量预测方法，揭示了研究区3 号煤层煤的吸附性能及含气量分布。研究结果表明，沁南–夏店区块3 号煤层主要为贫煤和无烟煤，煤的空气干燥基Langmuir 体积为18.15~34.75 m3/t，平均29.36 m3/t；Langmuir 压力为1.47~2.71 MPa，平均2.03 MPa；煤储层压力梯度0.11~1.06 MPa/hm，平均0.49 MPa/hm，煤储层压力随着煤层埋藏深度的增加而增高；煤层含气饱和度整体呈欠饱和状态。通过预测模型预测研究区3 号煤层含气量2.87~24.63 m3/t，平均13.78 m3/t，且随着埋藏深度的增加而增高，其含气量相对沁水盆地南部偏低。煤储层含气量分布主要受控于本区煤层生气、储气和保存等因素。

沁南东区块煤储层特征及煤层气开发井网间距优化

煤层气井网优化与部署是煤层气开发方案的重要组成部分,合理的井网布置可大幅度提高煤层气井产量,降低开发成本。针对这一问题,以沁水盆地沁南东区块为依托,系统分析了研究区煤层条件、煤层含气量和渗透性分布特征;通过数值模拟计算不同井网方案下的生产动态,提出了综合考虑累积现金流和采收率等经济评价参数确定合理井网井距的优化方法。研究结果表明,研究区山西组3号煤层厚度4～6 m,平均5. 61 m,煤层埋藏深度在417. 93～1 527. 49 m。煤层含气量2. 87～24. 63 m3/t,平均为13. 78 m3/t,且随着煤层埋藏深度的增加,煤层含气量按对数函数规律增高。煤层渗透率较低,试井渗透率为0. 01×10-15～0. 2×10-15m2,平均为0. 06×10-15m2,且随着埋藏深度的增加煤储层渗透性呈指数函数降低。根据研究区煤储层条件,对不同埋藏深度煤层气井的井网间距进行了产能模拟计算,并综合考虑累积现金流和采收率等经济评价参数,确定了不同煤层埋藏深度煤层气井合理井网间距,500 m以浅的区域为350 m×300 m,在500～1 000 m的区域为300 m×250 m,在1 000 m以深的区域为250 m×250 m,实际井网部署实施时应根据实际地质条件适当调整,这些认识为本区煤层气开发制定合理的井网间距提供了参考。

泡沫水泥固井技术在沁南盆地煤层气开发中的研究应用

常规煤层具有机械强度低、渗透率低、孔隙压力小、储层易坍塌的特点。使用常规水泥浆固井过程中易出现污染煤层、压漏地层的问题,增加井下复杂情况,造成煤储层渗透率下降,影响产能的发挥。对泡沫水泥固井技术的特点及制备方法进行了详述,该技术通过在沁南盆地煤层气开发中的实际应用,初步建立了一套煤层气井储层保护的泡沫水泥固井体系及施工方法,现场应用效果良好。

沁南地区煤层气的解吸特征实验研究

通过对沁南地区煤的等温吸附解吸实验,获得30℃时不同压力点煤的含气量数据,并对实验数据进行数学拟合分析,同时考虑两者之间量纲,进而归纳出沁南地区煤层气的解吸量与压力的关系呈幂指数函数关系。

沁南盆地柿庄南区块煤层气开发工艺适用性分析

我国煤层气平均单井产量偏低,如何快速提高单井产气量是当前亟待解决的问题。基于不同煤储层的地质条件,选择科学的配套工程技术是提高煤层气开发效益的关键。以沁南盆地柿庄南区块为例,基于大量的试验数据和工程实践,提出影响煤层气开发效果的主导地质因素,总结已实施钻完井工艺的优缺点和适用性,优选出适合研究区地质特征的开发技术。研究结果表明:影响柿庄南区块煤层气开发工艺效果的地质因素主要是地应力、煤体结构和地质构造;对于类似柿庄南区块地质特征的低渗储层,选择水平井开发更为高效;断层对煤层气开发影响较大。

沁南地区太原组页岩气成藏的构造控制

沁水盆地页岩气勘探开发尚处于起步阶段,区域内广泛发育的晚古生代海陆过渡相地层具有重要的研究价值。针对沁水盆地南部地区复杂的页岩气地质条件,以构造演化为主线,以太原组为目的层,结合野外地质观测,探讨了沁南地区构造对太原组页岩气成藏的控制作用。结果表明:沁水盆地南部主要以两大褶皱带和两大断裂带为特点;目的层大部分泥页岩富含有机质(TOC>1.5%),成熟度已超过2.5%,处于高-过成熟阶段,已经进入干气窗,生成了大量的热成因甲烷。海西期以来,目的层经历了2次沉降埋藏、3次抬升剥蚀作用,燕山中期岩浆热作用促进了泥页岩的生烃作用,为页岩气富集成藏奠定了物质基础。

沁南盆地3^(#)煤层压裂实践认知及压后产量影响因素分析

对沁南盆地3^(#)煤层大量压裂施工数据及压后产量进行统计分析,探讨了影响一次压裂施工成功率和压后产量的压裂工程因素。结果表明:压裂曲线可归纳为"破压下降型、压力平稳型、破压升高型、压不开型"4类形态,其一次压裂施工成功率依次快速递减,一次压裂施工成功率与施工排量呈正比关系,且"阶梯升排量+多段塞"工艺可显著提高一次压裂施工成功率;压后产量与加砂量、排量、砂比和入井液量的分布密切相关。并根据分析结果对压裂施工关键参数优化提出了建议。

分频相干、形态指数技术在沁南东陷落柱解释中的应用

煤层气地层中的陷落柱不利于煤层气的保存,又易引起井壁垮塌,影响钻井工程质量,尤其是水平井。陷落柱的存在严重制约了煤层气开发效率,因此准确判断尤其重要。以沁南东三维区为例,根据陷落柱在地震剖面上的特征,优选了分频相干、形态指数、方差体等地震属性,准确地预测了该区陷落柱的平面分布规律。与常规地震剖面圈定的30个直径100~300m陷落柱相比,应用分频相干、形态指数、方差体等属性技术,圈定直径20~0m的陷落柱达40个,修正了陷落柱的大小及形态。本区的精细解释结果为井位部署,尤其是水平井位部署提供了技术保障。在全区的200口开发井中,由于避开了陷落柱,使低效井比例由前期的28%降低到10%,有效提高了水平井质量及单井日产气量。

沁南潘河区块15号煤煤层气高效开发技术

本文在系统分析制约15号煤开发关键地质问题的基础上,总结了第一批15号煤12口试验井产气效果未达到预期的主要原因,针对性提出了15号煤煤层气开高效开发技术。研究结果表明,影响15号煤层开发的主要地质条件为15号煤层顶底板灰岩稳定发育且局部高含水,同时,局部高含H2S,制约15号煤开发先期开采效果的主要原因为开发工艺技术与地质条件不匹配,在此基础上提出了以L型水平井为主要开发井型,采取开发有利区优选、井型井网优化、批钻项目管理、储层保护、螺杆泵配套地面回注水排采工艺技术等技术策略进行15号煤单采试验。现场应用结果表明,采取调整后开发策略技术应用效果较好,试验井稳产阶段单井产量最高达到32000m^3/d、平均单井产量10000m^3/d。

沁南地区煤层气生产潜力研究

本文以沁水盆地南部地区煤层气生产试验井的排采资料为基础,结合煤田地质勘探和中联公司煤层气勘探所获得的地质、生产资料,阐述了煤层气井的排采机理。并以TL-003井排采试验为例进行详细剖析,运用储层模拟技术,研究、分析影响煤层气产出的主要参数,初步预测了该区煤层气井的生产潜力。

沁南—夏店区块煤储层地应力条件及其对渗透性的影响

采用水力压裂测试地应力方法，对沁南-夏店区块19口煤层气井3#煤层地应力分布进行了测试，并建立了3#煤层地应力、渗透率与煤层埋深以及储层渗透性与地应力之间的相关关系和模型，分析了地应力对煤储层渗透性的影响。结果表明：沁南-夏店区块最大水平主应力梯度为2．39～4．49MPa／hm，平均为3．49MPa／hm；最小水平主应力梯度为1．48～2．45MPa／hm，平均为1．99MPa／hm。煤储层渗透性受控于现今地应力和所处应力状态，煤储层现今地应力随深度的增加呈线性增大规律，煤储层渗透率与地应力之间服从负指数函数关系。煤储层埋深600m以内，现今最小水平主应力小于12MPa，煤储层渗透性相对较好，试井渗透率大于0．25mD；埋深600~950m，现今最小水平主应力为12～20MPa，煤储层渗透性变差，试井渗透率平均为0．05～0．25mD；埋深大于950m，煤储层最小水平主应力大于20MPa，试井渗透率平均小于0．05mD。

沁南地区高煤阶煤储层水敏效应及其控制因素

在煤层气开发过程中,工作液与煤储层不匹配时会造成水敏效应,导致煤储层渗透率降低,影响煤层气井产能。对煤储层进行水敏效应评价并探讨其主控因素,对提高煤层气开发效率具有重要意义。沁南地区高煤阶煤储层具有低孔低渗透特征,常规水敏实验方法已不适用,因此研究提出了煤储层水敏评价的新方法,采用气测渗透率取代传统的水测渗透率来表征煤岩水敏损害程度,并对沁南地区典型煤岩样品进行了测试。结果表明:沁南地区煤储层水敏损害率介于弱敏感到中等偏强之间,且以弱敏感为主;制约水敏效应的因素有煤储层渗透率、粘土矿物含量和粘土矿物赋存方式;煤储层渗透率越低,粘土矿物含量越高,水敏损害率越大。煤储层中粘土矿物的赋存方式有2种:煤岩裂隙填充与煤岩基质中植物细胞腔填充,且粘土矿物填充于煤岩裂隙的水敏损害程度高于填充于煤岩基质的水敏损害程度。

沁南煤层气开发区块煤储层特征分析及意义

以沁水南部开发区块高煤级煤储层为例,结合统计图和等值线图分析了高煤级煤储层非均质性的特点,探讨了高煤级煤储层含气性、渗透率及流体压力非均质性产生的地质机理,研究了高煤级煤储层非均质性对煤层气开发的影响,提出了开发建议。分析指出高煤级煤热演化仅为煤层含气性、渗透性及流体压力的基础,后期构造改造才为导致沁水南部高煤级煤储层非均质性的根本原因。

沁南盆地成庄区块高煤阶煤层气高产主控因素

我国聚煤盆地形成演化历史复杂,后期构造破坏严重,高煤阶煤储层更是多阶段演化和多热源叠加变质作用明显,使得煤层气储层物性具有极强的非均质性,单井产量普遍较低,煤层气开采难度大。已有研究成果主要对构造、沉积、水动力等控气作用进行了分析,不能有效解决生产中存在的煤层气探明率低、产能到位率低等难题。以华北油田沁南煤层气田成庄区块高产井的动、静态资料为基础,结合沁南气田其他区块煤层气的开发特点,对高产共性特征进行分析,认为煤储层微裂隙发育、渗透率高是煤储层高产的主要原因,煤储层富含游离气是高产的重要原因,其他因素如厚度、含气量、构造运动、水动力等为局部影响因素。进一步研究发现:成庄区块煤层气属于沉积控气,煤层排烃时期的煤储层封堵条件是煤层气井高产的主控因素。当煤层封堵条件好时,既有助于改善煤储层的物性,又使得煤储层富含游离气,为气藏的高产提供了物质基础。该观点不仅为煤层气高产区块选区评价提供了地质依据,而且对致密油气藏的甜点区评价也具有参考作用。

沁南煤层气田单支水平井钻完井工艺优化

煤层气单分支水平井是一种新的开发井型,目前主要采用三开井型,水平段煤层裸露面积相对较小,有待进一步优化。通过开展井型改进、钻完井工艺优化,提出了新的二开井型设计及完井管串结构,优化了三开钻完井工艺及配套筛管设计等,并成功进行了9口井现场试验。优化改进后的钻完井工艺为单支水平井在沁南煤层气开发中推广应用提供了技术支撑和借鉴作用。

沁南地区煤层气井二次压裂技术研究

针对SZN区块大量煤层气井水力压裂后产能无法满足要求的现状,需要进行二次压裂改造,提高单井产量。然而,煤层气储层由于其结构的复杂性以及初次人工裂缝的存在、前期生产活动的扰动,其二次压裂过程裂缝产生的条件和扩展机制极为复杂,增产效果差异较大,改造效果无法令人满意。本文通过从地质、压裂、排采等多方面入手,对区块前期已施工二次压裂井进行分析,研究发现,在地质条件类似,井况完好,排采合理的情况下,二次压裂过程裂缝能否有效延伸、新裂缝形成与否;二次压裂前煤层地应力与原始地应力的变化情况是决定二次压裂改造效果的关键。两者与二次压裂后产量相关性规律明显,提出了新的二次压裂改造理念,通过大规模体积改造形成大规模新裂缝,结合区块前期施工经验优化二次压裂改造工艺参数,为煤层气二次压裂提供了新的技术方向,为区块低产井的提产稳产提供了新的技术途径。