煤层气井采气机理分析

从水文地质的角度分析了稳定状态和非稳定状态下煤层气井的生产过程,揭示了煤层气井生产的实质就是通过排水达到降压、采气,以地下水运移规律为指导进行排采是煤层气井持续、稳定、高产的关键。同时结合不同地质情况分析了煤层气井的产气规律及趋势,为煤层气井的预测生产提供了理论依据。     

煤层气井采气机理分析

从水文地质的角度分析了稳定状态和非稳定状态下煤层气井的生产过程，揭示了煤层气井生产的实质就是通过排水达到降压、采气，以地下水运移规律为指导进行排采是煤层气井持续、稳定、高产的关键。同时结合不同地质情况分析了煤层气井的产气规律及趋势，为煤层气井的预测生产提供了理论依据。     

鄂尔多斯盆地DJ区块煤层压裂主控因素及最优区间

鄂尔多斯盆地DJ区块煤层气储量大,但受地质及工程条件的影响,区块单井产气量存在明显的差异。基于区块煤层气地质及工程生产数据,首次将随机森林(random forests, RF)与交叉验证(cross validation, CV)相结合应用于煤层气领域,并利用RF-CV从地质和工程两方面筛选了影响日均产气的主控因素。为进一步验证该方法的准确性,利用随机森林回归算法预测煤层气井的产气情况,测试井的决定系数R~2=0.85,预测效果较好并验证了RF-CV方法的准确性。基于熵值法(entropy method, EM)的逼近理想解排序法(technique for order preference similarity to ideal solution, TOPSIS)对DJ区块127口井的产气效果进行综合评价,选出相对贴近度前12的井,利用统计分析法对优选的井与全部井进行了对比分析,确定了工程主控因素的最优区间,研究结果对煤层气井的压裂规模优化和有效开发提供了借鉴。     

深层煤层气压裂技术的研究与应用

水力压裂是煤层气开采最有效的方式,延长矿区深层煤层气井的煤层深度达2000 m左右,由于煤层埋藏深和施工压力高等特点,压裂技术难度大,没有成熟的经验可以借鉴。介绍了延长矿区深层煤层气压裂技术,该压裂技术采用了活性水压裂液、大排量低砂比、脉冲加砂和复合支撑的思路,目前该技术已成功在延长的深层煤层气井上进行了2口井的现场压裂试验。     

顶板水越层窜流对煤层气藏生产动态的影响

煤层气的压裂增产过程中,压裂缝通常会延伸至顶板,顶板水的越层窜流对煤层气的生产动态存在较大影响。针对煤层气生产过程中的越层窜流问题,建立了煤层与顶板水体的两种连通模型,运用数值模拟方法研究了煤层气藏内的越层窜流对生产动态的影响,绘制了不同水源产水的无因次特征曲线,通过特征曲线判断了煤层气井的产水特征。研究发现,排采制度对煤层气产水规律影响较小;当顶板水体与煤层直接接触时,裂缝在顶板水中的穿透比会延长见气时间,裂缝一旦穿透顶板,穿透比对排采动态影响不大。对于存在泥质隔层的情况,产气上升过程存在两阶段特征;当穿透比小于1/6时,产气先快后慢;穿透比大于2/6时,产气先慢后快,且穿透比对排采规律影响较小。     

煤层气水平井产气特征及动态采收率

为了揭示煤层气水平井产气特征,采用理论分析与数值模拟的方法,以潘庄区块为例,研究了煤层气水平井动态采收率变化规律.以煤层气勘探井测试资料为基础,分析了潘庄区块煤储层含气量、渗透率、储层压力梯度分布规律,总结了潘庄区块煤层气水平井产气曲线特征.研究结果表明:气井产气曲线特征表现为产气峰值出现时间早、持续时间长的特点;水平井排采5年后采收率可达50%,15年后采收率可达67%.     

大佛寺煤矿地下含水层对煤层气开采的影响分析

矿井地下含水层的赋存、径流特征不仅影响煤层气的含量大小及煤层开采,而且对煤层气井的排采有重要影响。大佛寺煤矿延安组含煤地层以上自上而下发育含水层七层,隔水层六层,其中与主采4#煤层开采及煤层气赋存有关的含水层分别为延安组下段4上煤-4煤间砂岩含水层、延安组上段4上煤以上砂岩含水层、直罗组下部砂岩含水层、宜君组砾岩含水层及洛河组砂岩含水层。为研究地下含水层对煤层气开采的影响,论文在阐述地下含水层发育特征基础上,利用煤层气开采井取得的水化学指标经分析对比,得出4#煤煤层气井的排采水主要来自煤层顶板4上煤~4煤间砂岩含水层段水的认识;依据该含水层距离煤层的间距、含水层厚度大小及矿井构造发育程度等指标,提出了圈定水文地质条件有利的煤层气开发区段的标准是煤层距顶板充水含水层较远,间距大于10 m,构造上处于背斜部位,不利区段的的标准是煤层距顶板充水含水层间距小于3 m,构造上断层发育或顶板含水层厚度在10 m以上,断层发育。     

我国实现低阶煤煤层气产业化开发利用

<正>继美国褐煤煤层气成功开发之后,我国首次实现了低阶煤(褐煤)煤层气勘探开发重大突破,"低阶煤、多煤层、薄煤层煤层气开采压裂组合及投球分压关键技术研究"取得成功。近日,该项目通过了吉林省科技厅组织的专家鉴定。专家组认为,该项目根据低阶煤、多煤层、薄煤层的特征,依据埋深、厚度及顶底板等特征,在国内首次研究了适用低阶煤、多煤层、薄煤层地区煤层气井的限流射孔优化技术,提出了选用不同孔密的射孔方案;在国内首次研究适用于低阶煤、多煤层、薄煤层地区的煤层气投球分压限流压裂技术;同时,经吉林省珲春煤田3     

试论煤层气地面开发的规模性

从水文地质的角度，介绍了煤层气井的生产机理及井间干扰对煤层气井组排采的影响，论证了煤层气地面开发的规模性，根据叠加原理，初步确定了煤层气地面开发的最小合理规模井数。     

三交区块煤层气井煤粉产出动态规律及管控措施

为查明煤粉产出对煤层气井开发的影响,揭示煤粉产出的动态规律,制定合理的煤粉管控措施;以鄂尔多斯盆地东缘三交区块8口煤层气井和典型井SJ23-1的现场煤粉体积分数监测和排采数据为依据,分析了煤粉对煤层气井排采的影响,划分了煤层气井排采煤粉的4个阶段,根据三交区块产出煤粉的动态特征和地质条件制定了合理的煤粉管控措施;实践表明:煤粉的产出是多种因素综合的结果,排采初期和产气量快速上升期是煤层气井发生卡泵的高发期,制定的管控措施能有效地减少卡泵事故的发生,减少煤粉对储层的伤害,更好地保护煤储层,延长煤层气井的生产周期,提高煤层气井的产气能力.     

煤层气水平井煤粉产生机理及控制措施

为了揭示煤层气水平井煤粉产生机理,采用理论分析和现场实验的方法,分析了煤层气水平井产出煤粉的质量分数及颗粒粒径变化规律,提出了使用防砂尾管结合油套环空注水稀释煤粉质量分数预防卡泵的措施。研究结果表明:煤层气水平井产出煤粉颗粒粒径呈阶段变化特征,煤粉质量分数超标是导致卡泵停机的主要原因,使用防砂尾管结合井底注水稀释煤粉质量分数措施能有效延长煤层气排采井检泵周期。     

中煤阶煤层气井排采阶段划分及渗透率变化

煤层渗透率动态变化规律是煤层气开发所面临的重点问题之一。根据无因次产气率划分煤层气井排采阶段,结合等温吸附实验下煤层气的解吸过程确定排采阶段分界点位置。通过物质能量动态平衡理论建立中煤阶煤储层渗透率评价模型,从渗透率变化趋势、主导机制、产能动态等方面,阐释了中煤阶煤层气井不同排采阶段煤储层渗透率动态变化特征与控制机理。结果表明,排采过程中,煤储层绝对渗透率发生“先降低-后回返-再上升”的动态变化。排水阶段水相有效渗透率迅速下降,气相有效渗透率为0。储层压力降低至临界解吸压力后进入产气阶段,气相有效渗透率迅速增加,水相有效渗透率缓慢降低。产气量衰减阶段绝对渗透率开始下降,在滑脱效应影响下,气相有效渗透率仍然保持缓慢上升,水相有效渗透率降低。     

利用排采数据计算煤层渗透率的方法

为了更加准确的计算排采过程中煤储层渗透率的变化,考虑生产过程中外在产量数据对煤层内在渗透率的反映,在物质平衡方程、产量方程的基础上建立了利用生产数据反求煤层渗透率的方法。利用物质平衡方程对生产中储层的平均压力进行计算,纯产水阶段引入无量纲产水指数对产量方程进行转换。气水同产阶段则利用气水产量比进行转换,从而消除泄流半径、表皮系数等不确定因素对计算的影响。通过理论推导得到渗透率与地面累积产液量的关系可以用一元三次方程描述。对沁水盆地煤层气井进行计算,得到煤层渗透率呈先降低后上升的趋势。对计算结果进行分析得出,储层渗透率在排水阶段后逐渐增加,但渗透率增长率呈现降低的趋势,渗透率比与地面累积产液量呈较好的一元三次多项式关系,这与理论数学关系相吻合。     

大倾角储层煤层气多层合采产量控制地质与工程因素

针对大倾角储层煤层气多层合采的特点，以库拜煤田煤层气井的实际排采动态资料为基础，通过分析排采动态典型指标与地质要素和工程要素之间的关系，剖析了库拜煤田大倾角储层多层合采煤层气井产能的控制因素，并用灰色关联分析定量评价了各影响因素的重要性。结果表明：（1）大倾角储层煤层气合层排采产量与单井动用资源丰度、储层压力梯度、煤体结构、临界解吸压力、初始排水速度、压裂效果、初始见气时间具有较好的相关性，但与渗透率、吸附时间相关性较差。储层压力梯度和储层压力是影响该研究区产能的主控因素；（2）新疆库拜煤田大倾角储层靶点压力特征、含气量、渗透率基本处于同一水平，同埋深不同煤层物性非均质性较小，层间干扰作用小，较适合合层排采。论文研究成果可作为大倾角储层煤层气合层排采提供指导。     

流固耦合作用下注气开采煤层气增产规律研究

提高低渗透煤层气产量是我国煤层气开采中急需解决的关键问题,加速煤层甲烷解吸过程的注气增产方法是提高低渗透煤层气产量的有效途径。由于排采降压在孔隙流体压力变化的范围内会引起储层孔隙介质的应力和应变的变化,造成有效渗透率和孔隙度的降低,同时也影响注气和产气的动态参数。研究这些规律,首先建立了注气开采煤层气多组分流体扩散渗流的流固耦合模型,利用数值方法研究了注气开采煤层气的增产机理。研究表明,注入二氧化碳气体不但减少了煤层甲烷的分压．加速了煤层甲烷的解吸;而且二氧化碳气体比甲烷气体更易吸附,竞争吸附置换煤层甲烷分子,从而提高了煤层气产量,同时必须重视耦合作用对注气增产造成的不利影响。     

煤层气井负压排采技术潜在增产因素分析

排水降压采气是煤层气井开采的主要方式,而煤层气井开采过程中常出现自然产量低。为促进煤层气的解吸和渗流,现场多次采用了负压排采技术并取得了很好的增产效果,研究煤层负压排采技术的潜在增产因素可以完善其技术的理论基础,对今后更好地指导现场煤层气井开发生产以及推广至地质特征、生产特征相似的煤层气区块具有重要的增产意义。探讨了负压技术可能带来的潜在增产因素,并且对负压排采井的选择、使用负压设备的时机提供了排采建议。研究表明:由于煤层气常以吸附态赋存以及煤储层特点,负压排采技术在增大生产压差的同时,可能会起到提高裂缝导流能力、解除表皮污染、促进井间干扰以及增强甲烷滑脱和煤基质收缩等有利效果,同时也会起到加大应力敏感以及裂缝闭合的可能性。可见负压排采技术的正确使用,能最大限度降低废弃压力,提高煤层气的最终采收率。     

煤层水力压裂裂缝导流能力实验评价

水力压裂技术是煤层气井增产的重要手段,而由于煤层气储层与常规石油天然气储层存在较大的差异,对煤层压裂裂缝导流能力的研究不能照搬常规石油天然气储层的研究结论,有必要开展煤层水力压裂裂缝导流能力的针对性研究。使用FCES—100裂缝导流仪,用从现场取出的煤块加工而成的煤板进行了裂缝导流能力实验研究。根据实验结果,研究了闭合压力、铺砂浓度、时间和天然裂缝对煤层裂缝导流能力的影响。研究认为:随着闭合压力的增加,煤层裂缝导流能力下降幅度达50%以上;高铺砂浓度下的导流能力明显高于单层铺砂浓度下的导流能力,提高铺砂浓度有利于形成高导流能力的裂缝;随着闭合压力作用时间的增加裂缝导流能力逐渐下降,降幅为20%—35%。煤层天然裂缝对导流能力有着直接的影响,这种影响在闭合压力较高的情况下表现的尤为明显。     

煤层气井产气量控制因素分析

结合沁水盆地东北部和顺区块煤层气井排采经验,分别从地质因素（构造位置、陷落柱、断层等）、工程因素（水力压裂的缝高控制、裂缝半长等）和排采因素（排液速度、套压控制、停电停抽等）三个方面探讨了该区块煤层气井产气量的控制因素。研究发现：该区块煤层气井产气量受构造位置的影响较大,与陡坡带的距离和煤层含气量呈现明显的相关性;区块高构造部位水力压裂易出现压开含水层及井间压窜现象;见气时套压的控制与产气量具有一定规律,套压小于0.5 MPa 开井产气,效果最差,套压0.51.0 MPa 开井产气,效果次之,套压大于1.0 MPa 开井产气,效果最好。     

改进的低渗透底水气藏压裂井见水时间预测公式

 低渗透底水气藏中的气井在实际生产中需通过压裂改造获得工业产能, 预测压裂井见水时间对合理开发该类气藏具有重要指导意义。针对低渗透底水气藏压裂井的渗流特征, 将渗流场划分为射孔段及其下部两个部分, 以稳态渗流理论为基础, 分别建立了符合各区渗流状态的产能方程, 结合水锥顶点的运动方程建立了低渗透底水气藏压裂井见水时间预测公式。实例计算表明, 压裂井能显著延缓气井见水时间, 利用本方法计算的见水时间更接近实际。敏感性分析表明, 随气藏打开程度增加, 气井见水时间先增大后减小; 增大裂缝半长及裂缝导流能力都将延缓气井见水, 但增加幅度逐渐降低, 存在最优值。     

河北省煤储层物性特征分析

根据煤田地质勘探实测资料,结合汞孔径测试、扫描电镜显微裂隙观测、煤层气试井分析成果及等温吸附曲线,分析河北省煤储层物性特征。结果显示：煤层饱和吸附量受煤级控制,煤级增加,吸附能力增大;随煤层埋深增加,煤层含气量和甲烷体积分数均呈增大趋势;中孔在褐煤中比较发育,而在其他煤级中例外;储层中宏观裂隙与宏观煤岩类型关系密切;显微裂隙发育程度镜煤好于亮煤,低煤级煤好于高煤级煤;峰峰、万全、大城矿区试井渗透率较高,开平煤田不同地区煤储层渗透性变化较大。该研究为河北省煤层气的合理开发提供了依据。