影响煤层气单支压裂水平井产量关键要素及提产对策——以郑庄区块开发实践为例

单支压裂水平井作为沁水煤层气田煤层气开发主体技术,支撑了气田20亿m~3/a产气量的突破。但在其规模推广应用过程中,出现井间产量差异大,局部区域适应性欠佳等系列问题,严重制约了气田煤层气产量进一步提升。一方面,众多影响单支压裂水平井产气量的关键要素已被确认,但核心关键要素却不明确;另一方面,关键要素的平面变化规律认识,普遍为简单数学外推或纯粹数学反演,缺少地质约束和修正,可靠性和分辨率低。故亟需落实影响产量核心关键要素,以此为基础建立针对性提产技术对策。首先,基于郑庄区块客观地质条件和开发生产实践认识,提出影响单支压裂水平井产量的核心关键要素初步筛选原则,并评选出纯煤层进尺、水平段倾斜幅度、全烃、GR(自然伽马)、压裂段数、平均砂量梯度、平均排量梯度、平均液量梯度、解吸压力梯度9项要素。用灰色关联分析和单因素分析方法,明确初筛9项要素与单支压裂水平井产气量间的关联程度,落实要素对产量影响的内在机制。其次,从资源基础、储量控制和改造动用3个角度,结合单支压裂水平井部署和改造设计和施工具体流程分类9项要素,并依此建立针对性的提产技术对策。在井位部署阶段,利用评价井外推资料,初步明确相对富集区域,用构造导向滤波+高频相干技术处理地震资料,圈定无隐蔽性破坏构造发育区,再钻直/斜井以获取煤层段GR和全烃,落实井位部署区资源基础;在井轨迹设计和钻井阶段,利用波形聚类技术预测井位部署区内构造煤分布规律,对地震资料叠前深度偏移处理预测井位部署区内煤层厚度和起伏变化规律,用井组模式,分批次钻井,结合近钻头地质导向技术,实钻数据实时修正局部煤层认识,增加纯煤层进尺,优化井轨迹,确保更多优质压裂段,提高储层控制;在储层改造阶段,通过GR、全烃、井轨迹条件和实钻数据等优选压裂段,采用桥射联作压裂技术提升排量、砂量和液量,扩大改造规模,强化改造,提升资源动用程度。最后,运用上述对策在郑庄区内开展相关试验,在郑庄北部部署1个井组7口井,与周边早期单支压裂水平井相比,试验井较之前解吸压力高出约1~1.5 MPa,稳产气量提高近5000~10000 m~3/d。该研究评选了影响单支压裂水平井产气量的核心关键要素和以此为基础而建立的针对性提产技术对策,经现场试验检验,能大幅提高煤层气井稳产气量和解吸压力,为沁水煤层气田产量提升和采用相同主体开发技术的同行提供生产实践经验和可借鉴的成功案例。