煤层气产能影响因素分析

煤层气井产能影响因素分析

李 亭

在我国,煤层气的开发日益受到重视,但是单井产气量却一直难以

有较大提高,这也是一直制约煤层气开发的主要问题。本文试图从地

质因素和开发技术两个大的方面入手,分析影响煤层气井产能的种种

因素,找出问题所在。

1地质因素

地质因素是决定煤层气富集及产出的关键,是影响气井产能的内

在因素。以沁水盆地南部煤层气的开发为例,通过研究及勘探开发的

实践表明,气井产能受煤构造部位、煤层厚度、埋深、气含量、渗透

率、水文地质条件等因素影响。不同地区煤层气地质、储层条件对比

情况见表1。

1.1构造发育及分布

1.1.1褶皱

煤层气勘探开发资料显示,褶皱对煤层气井的产量有一定影响。

中联煤在潘河地区的煤层气井分布在背斜、向斜的不同部位,虽然各

种产量井在背斜、向斜上的分布没有明显的比例优势,产能分布与构

造关系不十分显著,但在背斜轴部,高产井的比例高[1],向斜和褶皱翼部

的高产井比例分别为75%和59%,背斜轴部的煤层气井全为高产井(表2)。中石油在樊庄区块进行的煤层气开发也基本上表现为相同的产气

特征,在背斜区和褶皱翼部高产气井的比例高。

表2不同构造位置区的气井产气状况[2]

1.1.2断层

断层对煤层气开发的影响表现为:①在局部范围内使煤层厚度或

煤体结构发生变化,如煤层变薄、煤层渗透率降低等;②导通邻近含水

层,导致产水量大、降压困难等；③使附近的煤层气逸散,气含量降低;

④使煤层气井间形成隔离屏障,阻断井间的联系,降低开发效果；⑤增

加钻井、固井、压裂作业等的施工难度,对煤储层的污染可能更大。

这些都会导致产气量降低,因此断层对煤层气井的产量影响是比较显

著的。

1.2煤层厚度

煤层厚度越大，向井筒渗流汇聚的煤层气就越充足,产气量就越

高。对沁水盆地南部煤层气井产量与目标煤层厚度进行统计发现,随

着煤层厚度的增大,煤层气井产量有增加的趋势。

1.3煤层埋深

煤层气理论研究和勘探开发的实践表明,深度是影响煤层气井产

量的重要因素之一。煤层气开发目标煤层埋藏越浅,则地应力低、渗透率高,排水降压容易,气井产量就越高。如郑庄区块，煤层埋藏较深(超过1 000 m),气井产量较低,多为500~1 000 m3/d。在潘庄区块，煤层在300~600 m,煤层气井产量较高。晋煤集团在潘庄井组的部分气井排采时间超过15年，产气仍在2 000 m3/d左右，目前在该区实施的煤层气开发井，产量一般在3 000~5 000 m3/d，且有多口自喷。

1.4煤层气含量

煤层气理论研究及勘探开发的实践表明,气含量是决定煤层气丰度高低的关键参数,是影响煤层气富集高产的主要控制因素。如潘庄区块寺河西区,目前气含量为12~15 m3/t,气井单井产量多在3 000 m3/d以上;寺河东区含气量为8~10 m3/t,气井产量为800~1 000 m3/d;成庄井田煤层气含量为7~14 m3/t,井产量在800~1 500 m3/d。

1.5煤层渗透率

渗透率是煤层气富集高产的主要控制参数之一。我国煤层气勘探开发注入/压降测试的煤层渗透率与美国相比差2~3个数量级,是制约我国煤层气勘探开发的主要地质因素。

1.6水文地质条件

水文地质条件不仅对煤层气保存具有重要作用,而且是煤储层压力和煤层渗透性的重要影响因素。同时,由于煤层气的产出是通过排水降压来实现的,因此水文地质条件对煤层气开发作业影响显著,进而对气井产能产生影响[3‐5]。

2 开发技术

2.1钻井技术

与常规天然气储层相比,煤层气储层应力敏感性强、吸附性强,钻井施工容易对其造成损害,这不但影响测井资料对储层渗透率、孔隙度等参数的正确解释,而且使生产井相对渗透率降低,产量下降,过早枯竭。空气、泡沫或者清水钻井液以及欠平衡钻井能够减少对储层的伤害。多分支水平井及超短半径水力喷射钻井能够有效地沟通储层中割理、裂缝系统,增加泄气面积,使更多的气体进入渗流通道,提高单井产气量。与常规直井开采比较,这些技术应用于我国煤层气开发中显示出较强的优势[6]。

2.2储层激励技术

煤储层是一种发育有特殊双孔隙系统的有机储层,要保证气体的有效流动(即开发成功),必须对气藏的能量系统和压力系统进行适当改造。美国经过不断的试验和实践,最终发展了具有良好增产效果的储层激励技术,包括压裂、注入CO2和洞穴完井等专项技术[7‐8]。

3结论

(1)影响煤层气井产能的主要地质因素是构造条件、煤层厚度、煤层埋深、气含量、渗透率以及水文地质条件等。

(2)地质因素对气井产能的影响程度是不同的, 需要在多种地质因素综合分析的基础上,研究主要控制性地质因素和这些因素对产气量的影响程度。

(3)采用多分支水平井及超短半径水力喷射钻井可大幅提高煤层气单井产量,但其本身也具有一定的局限性,需进行适用性研究。

(4)在开采煤层气过程中,采用压裂、注入CO2和洞穴完井等储层激励技术,能提高煤层气采收率,从而达到增产的效果。各地区煤储层特征差异显著,在选择开发技术时要进行适用性研究。

参考文献

[1] 陈振宏,王一兵等.影响煤层气井产量的关键因素分析———以沁水盆地南部樊庄区块为例[J].石油学报,2009,30(3):409‐412.

[2] 王国强.影响煤层气井生产特征的关键因素分析———以沁水盆地南部潘河地区为例[C]//中国煤炭学会煤层气专业委员会、中国石油学会石油地质专业委员会.2008年煤层气学术研讨会论文集.北京:地质出版社,2008:360‐369.

[3] 张培河.基于生产数据分析的沁水南部煤层渗透性研究[J].天然气地球科学,2010,21(3):503‐507.

[4] 张培河.影响我国煤层气可采性的主要储层参数特征[J].天然气地球科学,2007,18(6):880‐884.

[5] 张培河等. 基于生产数据分析的沁水盆地南部煤层气井产能控制地质因素研[J].天然气地球科学,2011,22(5):909‐914.

[6] 陈江等. 煤层气产能影响因素及开发技术研究[J]. 资源与产业，2011,13(1):108‐113.

[7] 刘忠华我国煤层气开发现状和开发技术的难点分析[J]. 内江科技, 2011,12:22‐57.

[8] 王连刚,李俊乾等. 我国煤层气开发模式与开发技术问题探讨[J]. 煤炭科学技术, 2010,38(4):104‐107.