沁水南部柿庄南区块3号煤层现今地应力特征及其与渗透率的关系研究

为了研究沁水盆地柿庄南区块3号煤层地应力特征,揭示地应力对渗透率的影响规律,根据研究区3号煤层形成后的古构造应力场特征,划分出煤层褶皱不同部位叠加区,采用水压致裂法和声波测井互相印证法计算出煤储层地应力,应用实测和地质强度指标(geological strength index,GSI)相结合的方法得出煤储层渗透率,对煤层现今地应力与埋深的关系进行回归分析,查明了地应力随埋深的变化特征,在此基础上总结了地应力对煤储层渗透率的影响规律。结果表明:研究区煤层地应力随埋深增加呈线性增大;在700 m以浅地区,σV>σH>σh,现今地应力状态为大地静力场; 700～900 m,σH≈σV≈σh,为准静水压力场; 900 m以深,σH>σV>σh,最大水平主应力起主导作用,具有大地动力场特征。对于同一构造部位,煤储层地应力与埋深相关性较好,呈负指数关系;不考虑多期构造叠加时,应力差与渗透率关系不明显,考虑构造分期后,同一叠加区其应力差与渗透率符合指数关系。

沁南柿庄地区含煤岩系沉积微相展布特征及演化模式

以柿庄地区的常规测井曲线为基础,结合钻井资料和野外露头,对柿庄地区沉积微相进行了划分,总结出了用于沉积微相识别的测井曲线特征。同时,在高分辨率层序地层格架下,研究了太原组和山西组沉积微相的平面展布特征及沉积演化模式。结果表明:研究区太原组可划分为5个四级层序,发育障壁-泻湖-潮坪沉积体系;山西组可划分为3个四级层序,发育下三角洲平原沉积体系,以分流河道和分流间湾为主体;研究区太原组和山西组经历了3个沉积演化阶段,即大规模海侵阶段、缓慢海退阶段、明显海退阶段。

煤层顶板灰岩特征对煤储层含气量的影响研究

为了在缺乏取心实测资料的情况下更准确地预测煤储层含气量,利用常规测井曲线,分析了灰岩的厚度、泥质含量、有效孔隙度、含水量、埋深以及灰岩与煤层的接触关系对煤储层含气量的影响特征和影响机理,建立了基于灰岩特征的煤储层含气量多元回归预测模型。研究结果表明:煤储层含气量同灰岩有效孔隙度和含水量呈负相关,同埋深和泥质含量呈正相关;有效孔隙度是煤储层含气量的主控因素,埋深、含水量和泥质含量次之;灰岩厚度与煤储层含气量没有明显关系;局部地区灰岩与煤层间接接触,接触关系不影响煤储层含气量;回归模型实例验证效果较好,但是在盆地边缘和断层发育部位,误差较大。

柿庄南区块煤层气井早期生产特征及开采建议

从水文地质的角度揭示了不同情况下单井的排水采气机理。在此基础上结合柿庄南区块59口井的实际排采数据,综合分析了气水产量,井底流压,套压及动液面随时间的变化曲线;并将早期生产特征归纳为3种类型:①低产水-高产气型,见气早,产气量高(>1 000 m3/d)、产量递减缓慢、峰值产量高,日产水量小(<2m3/d),套压高;②低产水-中低产气型,日产气小于1 000 m3,产量衰减明显且波动大,排水期较长;③高产水型,产气极少或无,日产水量大(>10m3/d),动液面下降缓慢,套压很低或为零。最后针对不同类型的低产井,提出相应的开采建议:低产水-低产气型井可采用二次压裂措施,改善煤层渗透率;高产水井可通过无机堵水或加大排采强度等方式排采;煤层气井排采要勇于实践,探索适合该区不同煤层的成功排采方法。

煤层气排采井高产水原因分析

以沁南盆地柿庄煤层气田典型井A1水平井3号煤高产水排采特征入手,提出针对煤层气高产水原因的分析方法,通过该井区水文地质特征研究、构造落实、工程原因分析、单井测井解释、小层对比等资料综合分析,查明了该井高产水原因,总结了柿庄煤层气田高产水井3号煤附近砂岩发育且砂岩横向连续性较好的岩性组合分布规律,指出了断层及储层改造缝高控制是导致高产水的根本原因,为煤层气单井差异化压裂设计施工及排采管理奠定了研究基础。

柿庄南区块煤储层构造对渗透率控制关系的定量研究

基于柿庄南区块3~#煤层构造特征,结合测井资料和GSI多参数拟合,通过煤层构造曲率和渗透率的统计分析,定量研究煤储层构造对渗透率的控制关系。研究表明:煤储层构造曲率介于(0.3～2)×10^(-4)/m时,渗透率均大于0.2×10^(-3)μm^2;构造曲率低于0.3×10^(-4)/m或者高于2×10^(-4)/m时,煤储层渗透率均小于0.2×10^(-3)μm^2。煤储层构造曲率过高或过低都不利于渗透率的提高,以中等为好。

柿庄南区块煤层气井排采阶段管理

柿庄南区块作为中联煤层气公司在沁南盆地产能扩建的主力区块,区块地质构造简单,煤变质程度高,煤层分布广泛且埋深适中,经过3年多的建设形成一定规模。煤层气井的产出机理与常规天然气藏有较大区别,通过多口生产井开发排采曲线的统计分析,煤层气井产出的阶段性较为明显,为了达到最大化释放产能的目的,对煤层气解吸机理和阶段性划分形成了一些认识,力求实现煤层气产出阶段的精细化排采。

柿庄南区块3号煤层含气量三维建模

煤层含气量对煤层气开发有直接影响。柿庄南区块煤层含气量相对较高,但开发过程中存在较多低效井,开展含气量三维地质建模有助于厘定含气性对煤层气井产量的影响。以沁水盆地柿庄南区块3号煤层为研究对象,运用多元回归分析方法依次建立基于埋深、灰分、挥发分及固定碳含量等参数的含气量预测公式及基于测井数据的煤岩工业分析各组分含量预测公式,最终得出柿庄南区块基于测井数据的含气量预测模型并应用于全区,与实测值对比表明预测结果较好。运用Petrel软件基于预测结果构建含气量模型,探讨3号煤层含气量三维分布特征。研究表明,区内3号煤层含气量介于11~20 m^3/t,其主控因素为煤层埋深和构造部位。该模型对研究区煤层气井低产因素厘定和煤层气开发生产具有指导意义。

柿庄南区块煤层气高产潜力井低产因素分析

为了研究柿庄南区块部分煤层气高产潜力井产气效果不佳的原因,通过分析煤层煤体结构和顶底板特征,结合水力压裂效果分析,并与高产井排采制度对比,分析总结了典型井低产原因。结果表明:水力压裂效果直接影响煤层气井产能,在改善煤储层渗透性的同时也可能沟通含水层造成煤层气井低产;在排采初期的单相排水阶段和两相流产气上升阶段,排采制度的不合理也是造成高产潜力井低产的重要原因,这2个阶段排采制度的合理控制会对未来整个产气过程产生影响;控制裂缝高度和压裂规模以避免穿透隔水层,最大限度使裂缝在煤层中深远扩展,同时合理制定排采制度,是煤层气增产潜力井二次压裂改造后长期高效开发的关键。

沁水盆地柿庄南区块煤层气井储层压降类型及排采控制分析

为了充分认识柿庄南区块煤层气井储层压力变化特征及其对煤层气井产量的影响,基于对柿庄南区块储层地质参数的分析及实际生产数据的剖析,对不同类型生产井的储层压降类型进行分析归类,并结合排采异常井对气井低产原因、排采控制方法及储层敏感效应进行具体分析。结果表明:柿庄南区块煤层气井储层压降可分为快速下降型、中期稳定型及缓慢下降型3种类型,其中快速下降型井更有利于煤层气高产稳产,但若降压速率超过快速下降型井的最大降压速率反而会使储层受到压敏、速敏效应,降低储层渗透率,同时导致压降漏斗扩展受限,最终抑制煤层气井达到高产稳产。

沁水盆地柿庄南地区3号煤层裂缝特征研究

煤层裂缝是影响煤层渗透率的主要因素,而渗透率制约着煤层气的勘探开发。针对柿庄南地区煤层裂缝方面研究有所欠缺的问题,采用数值模拟的裂缝预测方法,在数值模拟区内古、今应力场的基础上,再结合应力、应变与裂缝参数的定量计算关系,获得了煤层构造裂缝的开度、孔隙度和渗透率的定量输出。研究结果显示,裂缝开度、孔隙度及渗透率分布规律相似,分带性明显,高值区分布在背斜核部等高构造部位,低值区分布在向斜核部等低构造部位,断层周围出现相对高值;裂缝孔隙度、渗透率和裂缝开度相关性较高。

煤层气“甜点”测井判别与产量预测——以沁水盆地柿庄南区块为例

针对煤层气"甜点"判别与产量预测难的问题,提出了一种利用常规测井曲线评价煤层气"甜点"和产量预测的方法。以沁水盆地柿庄南区块3号煤层为研究对象,从煤层气单井平均日产气量入手,探讨不同单井平均日产气量煤层的敏感测井响应特征,利用井径、自然电位、自然伽马、深侧向电阻率和密度测井曲线,计算煤体结构指数、产能指数、含气量、含气饱和度、临界解吸压力及顶底板特性等煤层关键参数。综合煤体结构指数与产能指数构建了煤层品质参数,结合含气量、临界解吸压力与顶底板特性建立了柿庄南区块煤层气"甜点"测井判别标准;并利用煤层含气量、含气饱和度与产量刻度系数预测产气量,应用该方法处理解释研究区97口煤层气井,预测准确率达84%.

柿庄南煤层气富集主控因素及开发潜力分析

基于煤层气富集主控因素及开发潜力,对柿庄南区块进行详细解剖。从沉积环境、水文地质条件、地质构造等3个方面对柿庄南区块煤层气富集的主控因素进行分析,此外,还通过研究柿庄南煤储层参数,分析了煤层气的开发潜力。结果表明,3号煤层顶底板以厚层泥岩为主,15号煤层顶板为大套灰岩沉积,封闭性较好,均有利于煤层气的保存;区内地下水由高势能的东南部向低势能的西北方向顺层流动,煤层气在水力运移作用下发生解吸、扩散,并形成一定程度的富集;封闭性较好的寺头断层可以作为煤层气富集的侧向边界,使得断层东部气体含量升高。3号和15号煤层厚度较大,煤级较高,埋深适中,含气量、含气饱和度较高,均有利于煤层气的开发;而煤储层渗透率较低,且受最小主应力影响较大,采取压裂措施时应当避开应力异常高值区。

柿庄南区块煤层气“甜点”预测方法研究

为探索煤层气地质甜点预测方法,以沁水盆地柿庄南区块为靶区,提出了利用分频属性反演技术和频谱成像技术预测了煤层厚度与含气量,并结合钻井获取的其他煤储层评价参数,采用多层次模糊评价方法预测柿庄南区块3号煤煤层气地质甜点。结果表明,柿庄南区块3号煤层在平面上存在3个地质甜点区,即中部甜点区、东北部甜点区和西部甜点区。与现今煤层气井产量分布对比显示,高产井主要分布在中部甜点区内,低产井绝大多数位于非甜点区。由此可见,柿庄南区块煤层气地质甜点的预测较为准确。

柿庄南区块煤层气资源可采性评价

基于沁水盆地柿庄南区块3#煤层储量丰度、临储比及渗透率参数分布,统计上述参数影响范围内有效井(工程质量好,生产时间超过1 a)的平均产气量,采用灰色关联度分析方法,确定主地质参数评价值函数及权重系数,建立产能预测公式。借助Petrel软件,建立离散化的产能预测属性模型,得到平均产能预测图。根据煤层气开发平均产能类型划分标准,划定煤层气开发类型。此研究可为后期生产提供开发依据,指导柿庄南区块下一步方案部署。

煤层气高产水井原因分析及水源识别——以沁水盆地柿庄南区块3号煤井为例

高产水、低产气是煤层气生产过程中常见的一种现象,查明煤层气井高产水原因、确定产水来源一直是行业性难题。为此,以柿庄南区块3号煤层高产水井为例,根据测井、录井、微地震监测及生产数据,运用排除法找到了该区高产水井产水高的原因,通过同位素示踪、产水量和含水层发育特征相关性分析等技术手段,弄清了高产水井的产水来源。分析结果表明:①断层和压裂缝沟通含水层是该区煤层气井高产水的主要原因;②断层沟通含水层型高产水井产出水主要为来自于上石炭统太原组及奥陶系的石灰岩岩溶水;③压裂缝沟通含水层型高产水井产出水主要来源于下二叠统山西组底部的K_(7)砂岩。