煤层气排采井系统效率分析及提高对策

煤层气排采井系统是煤层气生产过程最大的能耗系统之一。通过提高排采井的系统效率来降低能耗、是近年来煤层气开发领域重点研究的课题。为此中石油煤层气公司临汾分公司结合工作区块的特点,开展了对排采井系统效率的节能监测工作,并通过对排采井系统效率各影响因素分析,针对性的提出了提高机采系统效率的技术对策。经测试分析,在测试的91口井中,未达标井53口,通过对这些未达标井经过调整冲次、冲程、更换泵径、电动机调换等措施预计年可节约电量16.91×10^(4) kWh。

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。

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。

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。

煤层气已排采井井间干扰试井解释方法及应用

干扰试井是确定井间关系、连通状况和求解井间地层特性的重要手段。煤层气已排采井在关井进行干扰试井测试时,井底压力为本井恢复压力叠加激动井干扰后的复合压力,区别于常规干扰试井背景压力为均一的原始储层压力或成线性变化的特征。提出了采用多井数值试井分析对煤层气已排采井的井底压力进行净干扰压力分离的方法;采用以数值试井、极值点分析及图版拟合等多方法相互验证的干扰试井解释方法。并以沁水盆地南部柿庄南区块A-B井组为例进行了分析,所得井间连通性及方位渗透率与该区域地质特征基本一致。测试结果对该区域压裂设计、开发方案的制定等具有重要作用。

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,对煤储层稳定性进行了动态评价。郑庄区块实测数据分析表明:排采前,郑庄区块煤储层H多在32~40 MPa,储层稳定性中等,由中部向西北和南部储层稳定性增强,而向西部储层稳定性减弱。排水降压阶段,区块各井H呈线性升高,储层稳定性好或中等;产气阶段各井H加速下降,储层稳定性减弱。当孔隙压力降为0.2 MPa时,区块煤储层稳定性由中部向西部逐渐减弱。郑庄区块排采曲线显示部分煤层气井产气峰值不稳定,持续时间较短,井底压力降到一定值时,日产气快速下降,产出大量煤粉,推测在较低井底压力条件下,煤储层可能发生了剪切破坏。煤层气井合理排采工作制度制定时应重点关注储层的稳定性。

煤层气井排采中不同应力机制下含断裂煤储层稳定性分析

排采过程中地应力动态调整易导致储层断裂失稳破坏,影响煤层气井开采效率。为研究不同应力机制条件下煤层气井排采过程中含断裂煤储层的稳定性,基于煤储层地应力动态变化模型,推导了不同应力机制下含断裂煤储层稳定性判别模型,分析了排采过程煤储层断裂稳定性变化规律,提出了含断裂煤储层稳定性评价指标(F_(cr))。根据实际数据,对沁水盆地南部郑庄区块含断裂煤储层稳定性开展了动态评价。研究表明:含断裂煤储层稳定性受断裂面摩擦系数控制,当排采过程中煤储层破裂面剪切应力与正应力的比值超过破裂面的摩擦系数时,煤储层沿破裂面发生相对摩擦滑动。排水降压和初始产气阶段,不同应力机制条件下,含断裂煤储层稳定性均不断增强。稳定产气和衰减阶段,煤层气不断解吸,产生基质收缩效应,含断裂煤储层稳定性在正断层和走滑断层应力机制下不断减弱,在逆断层应力机制下不断增强。基质收缩效应越强,含断裂煤储层稳定性变化速率越快。假设郑庄区块煤储层为水平展布的各向同性的孔弹性介质,不同井位附近存在最优角度断裂面,排水降压及初始产气阶段,含断裂煤储层在正断层和走滑断层应力机制区域,F_(cr)分别减小和增大,稳定性分别降低和增强,变化幅度较小,主体仍位于稳定性中等区;稳定产气和衰减阶段,F_(cr)均加速减小,稳定性显著降低,部分区域降至稳定性较差区,甚至失稳破坏。

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。

鄂尔多斯盆地不同割理方向煤岩应力敏感性研究

煤层气开发过程中煤岩应力敏感性对渗透率产生影响,而渗透率的变化直接决定着煤层气资源商业开采的成败。试验测定了鄂尔多斯盆地老坑口矿井煤岩在平行面割理、垂直面割理及垂直层理面3个不同方向的渗透率随有效应力变化情况,对比分析了增压过程和降压过程中不同割理方向煤岩应力敏感性差异。结果表明:不同割理方向煤岩应力敏感强烈阶段有所不同,平行面割理方向应力敏感强烈阶段集中在有效应力小于8 MPa,垂直面割理及垂直层理面则分别在6和4 MPa附近;鉴于煤层气井排采中储层应力敏感效应的影响,提出动液面在接近煤层中深200 m后,谨慎降液排采,同时建议实施减小渗透率降低幅度和时间的排采;基于平行面割理方向煤岩渗透率更有优势,因此,井网长轴平行面割理方向是井网部署合理方向。