煤层气低产井低产原因及增产改造技术.pdf

第 3 O卷第 6期 开 发 工程 煤层气低产 井低产原 因及增产 改造技术 张 义 鲜保 安 孙粉 锦 王一兵 鲍清英 1 ． 中国石油勘探 开发研 究院廊坊分院2 ． 中国地质大学 北京 张义等． 煤层气低产 井低产原 因及 增产改造技术． 天然 气工 业， 2 0 1 0 ， 3 0 6 5 5 - 5 9 ． 摘 要 沁水 煤层气 田的煤层气开发 已初具 规模 ， 但部 分煤层 气开发 井 由于 地质 、 工程 或排采 因素 的影 响而产 量 低 ， 亟需查 明原 因。为此 ， 从地质因素 构造位置 、 陷落柱 、 断层等 、 工 程 因素 钻完 井及 水力压 裂过 程 中储 层污染 等 和 排采 因素 套压控制 、 排 液速 度、 停 电停抽 等 3个方面对煤层 气单井产 气量 的影响进 行 了详细 的分析 ， 阐述 了嵌 套钻井、 短半径水力 喷射钻 井、 小 井眼侧钻 、 二次 重复 水力压裂等增 产改造技 术 的特 点及 优势 ， 并结合 对煤层 气低产 井原 因的 分析 ， 给 出了不 同增产改造技术 的适用特 性。对煤 层气规模开发过程 中老井 、 低 产井的后期 改造提供 了技 术支撑 。 关键词 煤层 气 生产能力 增产 水力喷射 小 井眼 侧钻 压 裂 岩石 DOl 1 0 ． 3 7 8 7 ／ j ． i s s n ． 1 0 0 0 0 9 7 6 ． 2 0 1 0 ． 0 6 ． 0 1 5 我 国煤层 气资 源量 丰 富 ， 但煤 储层 普 遍具 备低 压 、 低渗 、 低孔 “ 三 低” 特 征 ， 因而 羽状 水平 井及 直井 水力 压 裂技 术是 目前 我 国煤 层 气 主 要 开 发技 术 l_ 1 ] 。 由于 受 地质 、 工程 或排 采 因素 的影 响 ， 目前投 入规 模开 发 的沁 水盆 地部分 开 发直井 和 羽状水 平 井单 井产 量低 。因此 对这 部分低 产 井开展 低 产原 因分 析及适 用 性增 产改 造 技术研 究 以提 高其单 井 产量 和经 济效 益 ， 势在必 行 。 1 煤层气低产 井低产 原 因分析 1 ． 1 地质 因素 1 ． 1 ． 1 位 于构造低 部位 或 下倾部 位 构造 位 置 对 井 的供 液 能 力 和 产 气 能 力 有 较 大 影 响， 表现出较 明显的“ 气 、 水差异流 向” 趋势 。 1 ． 1 ． 1 ． 1 直井 位 于构 造 高部位 、 大 规模 面积 降 压 区域 中部 的 直 井 气产 量相 对较 高 ， 位 于 构造 低 部 位 及 开 发 区域 边缘 的直井 供液 能力 强 ， 产 水 量大 ， 单井 产气 量低 。以沁水 盆地南部某区块 6 0口煤层气排采井为例， 处于构造高 部 位 的井产 气量 大多 在 2 0 0 0 m。 ／ d以上 ， 少数 井 高达 5 0 0 0 m。 ／ d以上 ， 产 水量 绝 大部 分 都 在 1 m。 ／ d以下 ； 而 处 于构造 低部 位 的井 则 大 多产 气 量 低 于 1 0 0 0 m。 ／ d ， 有 的甚至 不产 气 ， 产 水 量则 高达 1 5 m。 ／ d以上 。 1 ． 1 ． 1 ． 2羽状 水平 井 位 于构 造上 倾 部 位 、 主 支末 端 上 倾 的羽 状 水平 井 产 量较 高 ， 单井 产气 一 般 超 过 3 O 0 0 0 m。 ／ d ， 部 分井 超 过 5 O 0 0 0 m。 ／ d ； 主支末 端水 平 或 下 倾 幅 度小 于 3 0 m 的井产 量一 般也 在 1 0 0 0 0 ～2 0 0 0 0 m。 ／ d ； 而位 于 构造 下倾 部 位或 主支 末端 下 倾 幅度 大 于 3 0 m 的羽 状水 平 井 ， 排采 过 程 中排水 降压 困难 ， 单井 产气 一般 在 1 0 0 0 0 m。 ／ d以下 ， 有 的甚 至 只有几 十 至几 百立方 米_ 】 ” j 。 1 ． 1 ． 2邻 近 陷落柱 或 断层 ， 煤储层 条件 差 陷落柱 和断 层等 对煤 储层 储集 和保 存煤 层气 的能 力 有很 大影 响 。 陷落柱 由于 地层 交 错 破 碎 及 地 下水 的交 换 ， 煤 储 层保 持条 件 差 ， 所 吸 附 的煤 层 气 发 生 解 吸 、 释 放 和 逸 散 ， 含气 量低 、 饱 和度 低 。 断层 的存 在使 上 下 地 层 沟 通 起来 ， 从 而煤 储 层 保 存条 件差 ， 煤 层气 含气 饱 和度低 ， 煤 层气 井排采 过程 中 由于煤储 层 与上下 水 层沟 通产 水量 较大 ， 产气 量很 低 。 部分煤层气开发井， 由于靠近陷落柱或断层 ， 排采 过程 中产 水量 较 大 ， 单 井产 量低 ， 如 沁南 某开发 井井 组 VW0 5 井 组 ， 由于靠 近陷 落 柱 ， 单井 产 气 只有 1 4 0 ～ 8 0 0 m。 ／ d ， 远低 于邻 区平 均 2 5 0 0 m。 ／ d以上 的单 井 产 气量 。 基金项 目 国家重点基础研究发展计划 9 7 3 计 划 “ 提高煤层气开采效率的煤储层改造基础研究 ” 编 号 2 0 0 9 C B 2 1 9 6 0 7 。 作者简介 张义 ， 1 9 8 3 年生 ， 工程师 ， 硕 士 ； 主要从事煤层气钻 采方 面的研究_T作 。地址 0 6 5 0 0 7 河北省廊坊 市万庄 4 4号信箱 煤 层 气 勘 探 开 发 研 究 所 。 电话 0 1 0 6 9 2 1 3 5 1 4。E ma i l z h a n g y i l 5 p e t r o c h i n a ． c o rn． c a 天然气工业 2 O 1 O年 6月 1 ． 2工程 因素 1 ． 2 ． 1 钻 井工程 因素 1 ． 2 ． 1 ． 1 固相 颗粒 对煤储 层 的污染损 害 钻井 、 固井 、 完井 液 中的 固相 颗粒对 煤储层 的污染 和损害非常大。在钻完井过程中一旦固相颗粒进入煤 储 层微 孔隙微 裂缝 ， 堵 塞其 渗流 通道 ， 则 煤储 层渗 透率 急剧下降， 即使采用射孔压裂等增产改造措施 ， 其渗透 率也无法完全恢复 ， 部分煤层气开发井单井产量依然 很低。对于煤层水平段采取裸眼完井 的羽状水平井， 固相颗粒 对煤储 层 的污染损 害对 单井产 量 的影 响尤 为 巨大 。在早期 试验 的几 口羽状水 平井 由于采 用钻 井液 进行 煤层 段三开 钻进 ， 致 使 井 筒 附近 煤 储层 受 钻 井 液 污染 ， 渗 透率下 降 ， 排水 降压 困难 ， 单井产 量低 。 1 ． 2 ． 1 _ 2 钻遇 断层 、 天然 裂缝等 部分井 在钻 井过程 中由于钻 遇断层 、 天然裂 缝等 ， 沟通邻近水层 ， 产水量大 ， 降压困难， 单井产气量低 ， 如 樊庄 某 羽状水 平井 ， 由于钻井 过 程 中钻遇 断层 ， 煤层 进 尺较 少 ， 排 采 过程 中 日产水 量 较 高 ， 大 约 1 0 IT I 。 ， 日产 气 量较低 ， 仅 2 0 0 I n 。 - l O - ] 。 1 ． 2 ． 2压裂施 工 因素 1 ． 2 ． 2 ． 1 压裂 液的影 响 早期 开展 的煤层气 直井压 裂采 用 的压裂液 主要 有 活性 水 、 清 洁压 裂液 、 冻 胶 3 大 类 。其 中活性水压 裂液 对煤储层伤害最小、 成本最低 ， 现场应用效果也最佳 。 以沁南某地 区 6 0多 日压裂排采 直井 为例 ， 活性水 压 裂 的 4 O口井 中 ， 产 气 量 超 过 1 0 0 0 m。 ／ d有 2 5口， 占 6 2 ． 5 ， 其 中超过 2 0 0 0 m。 ／ d有 1 2口， 占 3 0 ； 清 洁 压裂液对煤储层伤害虽 然也较低， 但对产水量低的煤 层破 胶难且 成本 高 ， 目前 现场应 用效 果欠佳 ， 所施 工 的 2 1口井 中 只有 2口井 产 气 量 超 过 2 0 0 0 m。 ／ d ， 仅 占 9 ． 5 ， 产气量 超过 1 0 0 0 1T I 。 ／ d也 仅 4口 ， 绝大 部分 井 产气低于 1 0 0 0 m。 ／ d ， 有待后期进一步改造； 而冻胶压 裂液 虽然携砂 能力 强 ， 但 伤 害较 高 ， 且 多 裂缝 控 制 难 ， 成本 较高 ， 目前现场 应 用 较少 ， 现 场 施 工 2口井 ， 其 中 1口井产 气超过 2 0 0 0 m。 ／ d ， 而 另外 1口则低 于 1 0 0 0 m。 ／ d E 川 ] 。 1 ． 2 ． 2 ． 2 压 裂技术 措施 的影 响 前 置液量 、 压裂 液 排量 及 加 砂 量 的合 理设 计 是 决 定压裂效 果 的 3个 关 键 因素 。前 置 液 量过 少 ， 在 压 裂 过程中过早耗尽 ， 裂缝可能在宽度窄的裂缝区内桥塞 ； 前 置液 过多则 泵注停 止后 ， 裂缝 继续延 伸 ， 在 裂缝 的端 部附 近遗 留下 较大 的未 支 撑 区 ， 压 后裂 缝 内的 残余 塑 性流 动使支撑 剂被 携带 至端 部 ， 并 最终 形 成 较 差 的支 撑 剂分 布 。压 裂液排 量 过 小 ， 在 同样 的储 层 条件 下 滤 失 将较大 ， 使造缝 效 率低 下 ， 容 易 诱 发早 期 砂堵 ， 但 对 缝高控制有利； 反之， 若压裂液排量过大 ， 缝高难 以有 效控 制 ， 且 排量过 大容 易使井 筒附 近微裂缝 开启 ， 出现 超压 ， 严 重 时导致 压裂失 败 。加 砂量 过低 ， 则 压裂后 在 近井筒处难以获得理想的且具有较高导流能力的支撑 剖 面 ； 加砂量 过高 则 容 易早 期 砂堵 或 中后期 砂 堵 。早 期水力 压裂 的部分 开 发井 由于前 置 液 量 、 压 裂液 排 量 或加砂量选择不合 理而效果不佳 ， 单井产气量低 于 1 0 0 0 m。 ／ d ， 有待 进一步 增产改 造_ 1 。 1 ． 2 ． 2 ． 3 压 裂裂 缝连通 断层 或附 近含水层 由于煤 岩非 均质 性 强 ， 微孑 L 隙 、 微 裂 缝发 育 ， 且 断 裂韧性 比常规 砂岩 、 泥岩 低 ， 在水 力压 裂施工 过程 中裂 缝扩展 不完全 受地 应 力方 位 控 制 ， 还 受 滤 失 高 的主 天 然裂缝 控制 。部分 井 在压 裂 施 工过 程 中 ， 煤 层破 碎 明 显 ， 随着 裂缝 的延 伸 ， 压 穿 了上 下 砂 岩层 或 连通 了 断 层 ， 从 而沟通 了邻 近水层 图 1 ， 在 排采 过程 中产水 量 大 ， 排水 降压 困难 ， 产气量 低或 完全 不产气口 。 图 1 压 裂 裂缝 沟 通 断 层 及 邻 近 水 层 示 意 图 1 ． 3 排 采制度 及管 理因素 1 ． 3 ． 1 套压控 制 不合理 ， 工作制 度调整 频繁 套压 的合 理有效 控制是煤 层 气排采过 程 中的一大 关键 。套 压过高 会造 成气 体大 量 涌入 油 管 ， 混 气水 携 带 煤粉 能力大 大增 强 ， 进 而 容 易造 成 井 筒 附近 煤 层渗 流通道堵塞或卡泵； 套压过低则会造成套管环空气体 产出速度过快 ， 形成井底压力激动 ， 导致煤粉容易形成 和产 出， 容易造 成井 筒 附近 煤 层微 孔 隙 微 裂缝 堵 塞 和 卡泵 等 ， 煤储 层 渗透 率 降低 ， 单 井 产量 低 ， 水 平 井排 采 过程 中井底 压力 激动过 大 时洞穴 直井甚 至容易发 生煤 层垮塌等事故。目前部分煤层气井由于套压控制不合 理 ， 工作制 度调 整太 频繁 ， 造 成 液 面震 荡 次 数过 多 ， 对 煤层伤害很大 ， 煤粉产出增多 ， 导致检泵次数增多 ， 排 采效 率 降低 ， 煤层 气单井 产量低 。 1 ． 3 ． 2 排 采速 度过 快 排采速度的快慢也是影响煤层气单井产量的决定 性因素之一 。排采速度快， 液面下降快， 煤层气井见气 第 3 O卷第 6 期 开 发 工 程 时间早 ， 但 由于 煤储 层 的塑性 特征 ， 降压快 煤岩 压敏 效 应 更容 易发 生 ， 导致 井 筒 附 近 煤 储 层 渗 透 率 降低 。而 煤储 层 应力 敏感 性 具有 明显 的不 可 逆 性 ， 即 当煤储 层 有 效应 力恢 复 以后 ， 煤储 层 渗透 率 无 法 恢 复 到 原来 的 水 平 。此外 ， 排 采速 度 越 快 ， 井 底 流 压 越 低 ， 压力 衰 竭 程度 越 高 ， 单 井产 量 下 降 幅 度 也越 高 。 目前 部分 煤 层 气井 由于初期排水降压速度过快， 致使煤储层压力衰 竭 、 渗透 率 降低 而单井 产量 低 ， 且 现 有排 采工 艺措 施下 下无 法恢 复 和提 高其产 量 ， 唯有 开展 增产 改造 措施 ] 。 1 ． 3 ． 3 自然 因素 煤层 气 井 的 排 采 必 须 坚 持 “ 缓 慢 、 长 期 、 持 续 、 稳 定” 的抽 排原 则 。若 长 时 间停 泵 停抽 ， 会使 井底 气液 混 相流 体产 生贾 敏效应 ， 形 成较 大 的气 泡 ， 在 微孔 隙微 裂 隙 中难 以流动 ， 影 响气 、 水产 量 ； 同时 由于停 抽 ， 流体 中 的煤 粉容易 沉 积或 吸附 在井筒 附 近煤储 层 微孔 隙微 裂 隙表 面 ， 从 而降 低裂缝 导 流能 力 和储层 渗透 率 ， 进 而 影 响煤层 气 的单井 产量 。 目前部 分 煤层气 开 发井 由于 遭 受雨雪 、 洪水和停 电等 自然因素的影响， 致使长时间停 泵 停抽 ， 恢 复生产 后单 井 产量下 降 明显 ， 且 大部分 井产 量 无法恢 复 E “ j 。 2 煤层气低产 井适用性增产 改造技术 2 ． 1 羽状水 平 井、 直 井嵌 套钻 井技 术 羽状 水平 井 、 直井 嵌 套 钻 井 技 术 即 在 羽状冰 平 井 控 制面积 范 围 内及 其 周 围钻 直井 ， 利 用 羽状 水 平 井 与 直井 相互 间井 间 干扰 ， 协 同排 水 降压 开 采 煤 层 气 。 图 2显示 的是 羽状 水平井 排 采 5 a和 1 0 a时井 眼周 围压 力数值 模拟 结果 。 由图 可 以看 出 ， 羽状 水 平 井 主 支 及 分 支井 眼周 围储 层排 水 降压 速度 较快 ， 而 主支 间 、 分 支 井 眼间 的储 层 及 控 制 面积 外 围 储 层 压 降 波 及 速 度 较 慢 ， 排采 1 0 a 左右仍存在一定的降压盲区。因此在羽 状 水平 井 主支 、 分支 间及 控制 面积 外 围嵌套 钻直 井 ， 充 a 排采 5 a b 排采 l o a 图 2不 同排采 阶段 羽状 水平井井眼周 围压力数值模拟 图 分 利用 羽状 水平 井 面积 排 水 降 压 及 羽 状水 平 井 、 直 井 相 互井 间干 扰作 用 ， 可加 快 区域 煤 层气 降压解 吸 ， 提高 羽 状水平 井 与直 井 单井 产 量 ， 缩 短排 采周 期 。开 发 实 践 也证 明 了这一 点 。采用 羽状 水平 井 和直井 嵌套 钻井 开 发煤层 气 ， 不仅 羽状 井 自身单 井 日产气 高 ， 而且周 边 直井单井 日产气量也明显高于同地区其他直井。以沁 水 盆 地南 部 羽状井 P HW0 1 - 1 井 为 例 ， 该 井 自 2 0 0 6年 9月开 始排 采 以来 累计 产 气 已达 5 8 7 ． 3 7 1 0 m。 ， 产 气 量 介 于 8 0 0 0 ～ 1 0 0 0 0 m。 ／ d ， 最 高达 2 0 0 0 0 m。 ／ d ， 其 周边 的 1 2口开 发直 井 日产气 量 有 1 O口都 在 2 0 0 0 m。 以上 ， 其 中有 4口井 日产 气 量超 过 4 0 0 0 m。 E ] o - i i _- 。 因此 ， 对 于处 于构 造 下 倾 部 位 或处 于构 造 上倾 部 位但主支末端下倾 井眼高差超过 3 0 m 、 排水降压困 难 、 单井 产 量低 的羽 状水 平井 ， 在 其控 制面 积范 围 内及 周 围采 用嵌 套钻 井技 术 ， 通过 钻助 排直 井 ， 利 用直 井辅 助羽状水平井排水降压 ， 可以提高羽状水平井 与开发 直 井 的单井 产量 ， 实 现 两 者 互 利 双 赢 。该 技术 在 目前 已钻羽状 水 平井低 产 井 的后期 改造 中具 有 良好 的应用 优势 ， 在今 后 羽状 水 平井 布井 方 案 设 计 中也 具 有 良好 的应 用前 景 。 2 ． 2短 半径 水 力喷射 钻 井技 术 短半 径水 力 喷射 钻 井 技 术 ， 其 特 点 是 可 以实 现 在 0 ． 1 2 m 直 径 的立井 井段 中完 成从 垂 直转 向水 平 ， 并 可 以沿 不 同方位 对 煤 层 钻 水 平 孑 L 眼 开 采 煤 层气 图 3 。 与常规直井水力压裂相 比， 短半径水力喷射钻井具备 定 向效果 好 、 穿 透深 度 长等一 系列 技术 优 势l 】 ① 水 力喷射 可 以沿井 筒 任 意 方位 进 行 ， 从 而可 根 据 煤储 层 应 力分 布情 况 ， 使水 平 孔 眼 最 大 限度 地 沟 通 煤 层 天然 裂 缝 ， 提 高 裂缝 的导 流能 力 ； ②能根 据需 求在 煤层 中沿 不 同方 位 钻 出 1 2 0 m 以 上 的长 直孔 ， 从 而 可 以增 大井 眼与煤储层接触面积， 扩大煤层气井的降压解吸范围； ③ 煤层 钻孔 后 ， 孔 眼 周 围煤 储 层应 力降 低 ， 形 成新 的微 裂纹 ， 从而可以提高水平孔眼周 围煤储层透率 ； ④水平 井眼 井眼 a 分层布孔 b 螺旋 孔 图 3 短半径 水力喷射钻井技术沿煤层不 同布孔方式图 ■ ■ O O O 0 O 0 O O 。㈣姗姗栅 瑚 5 天然气工业 2 0 1 0年 6月 孔 眼可采取 分层 布孔 或螺旋布 孔 ， 通 过优化 孔 眼结构 、 充分利用孔眼问相互干扰作用可加快区域煤层气降压 解 吸 ， 提高煤 层气井 单井 产量 。 因此 ， 对 于近井 地 带 污染 严 重 的低 产 井 和 因排 采 措施 不 当或 管理不 当而造 成 的低 产井 ， 采 取 短半 径 水 力喷射钻井技术 ， 通过分层或螺旋布孔 ， 在垂直井筒径 向上钻 水平孑 L 眼穿 透 近井 污染 带 固相 颗 粒 污染 或 煤 粉堵 塞 ， 创造 新 的渗 流通 道 ， 可 以 提 高或 恢 复煤 层 气 低产井 单井 产气量 。 2 ． 3 小井 眼侧 钻技 术 小 井眼侧 钻技术 是利用 老井 井身对 油气藏 开发再 挖潜 ， 并 充分利 用老 井原有采 输设 备 ， 使其生产 潜力得 以充分 发挥 的新技 术 新 工艺 。通 过 对 老井 、 低 产 井 采 取 小井 眼侧钻 技术 ， 可 以延 长其使 用寿命 ， 提高 单井产 量 ， 还可以大幅度降低施工成本， 缩短施工周期， 提高 综合经济效益。目前该技术在油 田老井 、 低产井改造 中应用 比较成熟 ， 并 取得 了 良好 的应用效 果[ 1 4 _ 。 目前 部分煤 层气 开发井 在钻井 过程 中 由于 煤储层 受 钻井液 污染 ， 井 筒 附近煤储 层微孔 隙 、 微 裂缝被 钻井 液 固相所充 填堵塞 ， 射孔 压裂后 排采 效果不 佳 ， 单 井产 量 低 ； 部分 开发井 早期 产气量 高 ， 但后 期排 采过 程 中由 于 排采措施 不 当 ， 或 遭受 洪 涝 、 停 电 等 自然 因 素影 响 ， 长时间停泵停抽 ， 恢复抽排后单井产气量变低 ， 且无法 恢 复 。对 于这部分 低 产井 ， 采 用 小 井 眼侧 钻 直井 复 合 完井 或侧钻 水平井 技 术 ， 在侧 钻 直 井煤 层 段 采 取裸 眼 洞穴 或洞穴 筛管完 井 ， 侧 钻水 平 井 采取 裸 眼 或 筛管 完 井l 8 ] ， 既可 充 分利 用原 有 井场 及 井 身结 构 、 套管 柱 等 ， 大幅度降低钻井成本， 又在储层 中形成 了新的井眼及 渗流 通道 ， 可有效提 高或恢 复其 单井 产量 。 2 ． 4二次 重复 水 力压 裂改造 技术 二 次 重 复 水力 压裂改 造技 术 即对 已开 展过水 力 压 裂 的老井 、 低 产井 进行 解 堵 性再 压 裂 的 一种 复 合 完 井 增产 技术l 1 。该技术 以活性 水 作为 压 裂 液 ， 压 裂过 程 中采取小排量、 低砂 比压裂模式 ， 在沁水煤层气田改 造 的十几 口井 中取得 了明 显 的增 产 效果 ， 单 井 日产气 量 普遍提 高 了 3 ～1 0倍 。 以 HP 一 1井 和 HX 一 6井 为 例 如 图 4 、 5所 示 。 HP 一 1井二 次压裂改 造前 套压仅 0 ． 0 5 MP a 左 右 ， 产气 3 8 5 m。 ／ d ， 产水 2 ． 1 IT I 。 ／ d ， 通 过 采 取 活性 水 二 次压 裂 压裂 液 液 量 1 3 4 ． 4 r f l 。 ， 排 量 3 ． 5 r n 。 ／ rai n ， 加 砂 量 2 ． 4 改 造后 ， 套压上 升到 0 ． 4 2 MP a ， 产气 4 0 6 2 m ／ d ， 产水 0 ． 8 I n 。 ／ d ， 单 井 日产 气 提 高 了 1 O倍 。HX1 ～ 6 井 二次压 裂 改造 前 套 压 为 0 ． 0 4 MP a左 右 ， 产 气 7 7 5 m。 ／ d ， 产水5 ． 3 m。 ／ d ， 通 过 采取活 性水 二 次压 裂 压 裂 2 4 手 1 2 0 吕2 4 l 2 O O 重 n t “ q O 0 。o I n n 0 0 0 0 n n t“q N N ∞ 0 N n r、 一 -一 n 0 0 O 0 0 0 0 0 0 r、 ∞ 。。 。o 。。 o。 。。 口 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 N N N N N 日 l 图 4 H P - 1井二次水力压裂改造前 后排 采动态 曲线图 主 2 4 茬1 2 士 H 0 ∞ r 、 。 o I n n n 一 0 N - 4 o。 0 ∞ 0 0 0 H 0 0 0 0 ～ r、 。。 。o 。 。 。。 ∞ 0 0 0 0 0 0 0 0 0 o 0 0 0 0 0 0 0 0 N N N 田 _． 0 。o 0 0 0 0 图 5 HX- 6井 二 次水 力压 裂 改 造 前 后 排 采 动 态 曲 线 图 姜 丑 g ＼ 甚 液 液量 1 0 4 ． 0 m。 ， 排量 4 ． 0 m。 ／ rai n ， 加砂 量 3 ． 8 改 造 后 ， 套 压上 升 到 0 ． 3 0 MP a ， 产 气 2 1 2 0 r f l 。 ／ d ， 产水 0 。 9 I n 。 ／ d ， 单 井 日产气 也提高 了 3 倍u “ ] 。 目前 部分 煤层气 开发井 由于在第一 次水力 压裂过 程 中没有 形成 长 、 稳 裂缝或 裂缝没 有得 到有效 支撑 ， 在 后期降压排采过程中随着煤储层压力降低 ， 裂缝闭合 ， 从 而煤储层 渗透 率下 降 ， 煤 层气 单 井 产 量急 剧 下 降并 最 终维持 在一个 较低 的产量 图 4中改造 前 曲线 ； 部 分开发井早期单井产量较高， 但 由于后期排采措施采 取 不 当或管 理不 当 ， 煤 粉产 出严重 ， 致使井 筒附 近煤层 叠 【- u l W ＼ 是 6 8 O ● O O 6 4， B d 卜 u I Ⅲ． L Ⅲ＼ F 1 L u ＼ 宜 ＼ 是 O 0 6 8 O 眦 沁Ⅺ 队 0 0 铝 舳 4 2 O 8 4 O O O O C ； 舯 I I I ＼ 舌 士 是 [ Ⅲ＼ 啦* 皿 u I ～ 臀 第 3 O卷第 6 期 开 发 工程 微孔隙、 微裂缝堵塞 ， 从而煤层气单井产气量逐步降低 且 无法 恢 复 图 5中改造 前 曲线 。 因此 ， 对 于 这 部 分 老井 、 低产 井 ， 采 用 二次 重 复 水 力 压 裂 改 造 技术 ， 可 以有效 地疏 导第 一压 裂 所 形 成 的裂 缝 系 统 ， 穿 透 近井 污 染或 堵塞 地带 ， 并在 此 基础 上形 成新 的裂 缝 系统 ， 从 而可以有效提高煤储层渗透率和单井产量。 3 结 论 1 构造位 置 、 陷 落 柱 和断 层 等 对 井 的 供 液 能力 和 产气 能 力有较 大 影响 。位 于构 造低 部位 及开 发 区域边 缘 的开发 直井 供 液 能力 强 ， 产水 量 大 ， 单 井 产 气 量 低 ； 临近陷落柱及断层 的开发直井 由于储层保存条件差， 含气量低 ， 单井产量低 ， 两者增产改造意义不大。处于 构造 下倾 部位 、 或处 于构 造 上 倾 部 位但 主支 末 端 下 倾 幅度 大 于 3 0 m 的羽 状 水平 井 ， 由于排 水 降 压 困难 ， 单 井产 气量 较低 ， 通过 在 羽 状 水 平 井 控制 面积 范 围 内及 周边 嵌套 钻助 排直 井 ， 可 加 快 区域煤 储 层排 水 降 压 解 吸煤 层气 ， 提 高羽状 水平 井 的单井 产 量 。 ． 2 煤储层污染对 煤层气井单井产气量影 响非常 大 。在钻完 井 过程 中煤储 层受 固相颗 粒污 染 的开发 井 及 在水 力 压 裂 过 程 中煤 储 层 遭 压 裂 液 污 染 的开 发 直 井 ， 由于储层 污 染 ， 渗 透率 降低 ， 排 水降 压 困难 ， 单井 产 量 低 ， 通过采 用 短半 径水 力 喷射 钻 井 技 术 或 小 井 眼侧 钻 技术 可有效 穿 透近井 污 染带 ， 开辟 新 的渗 流通 道 ， 恢 复 或提 高单井 产 量 。 3 水力压 裂施 工效 果 对煤层 气 开发 直井 单井 产气 量 影 响较大 。在 水力 压 裂施工 过程 中 ， 压裂 参数 前 置 液量 、 压 裂液 量 、 加砂量 等 选择 不合 理 的开 发井 ， 压裂 效果 较 差 ， 单 井 产 量 低 ， 通 过 开 展 二 次 重 复 压 裂 改 造 ， 可有 效恢 复或 提高 单井 产量 ； 压 裂裂 缝 沟通上 下含 水层 ， 致使产水量大、 产气量低的开发井 ， 通过采用小 井 眼侧 钻直井 或水 平 井 技 术 ， 既 可 以大 幅 度 降低 钻 井 成本 ， 缩短施工周期 ， 并可以提高开发井单井产气量。 4 排 采过 程 中套压 和排 采速 度 的合 理控 制是 获得 高产 的关 键 ， 煤 层 气 排 采 的原 则 是 “ 缓 慢一 长 期一 持 续一 稳定 ” 。排 采过 程 中套压 控 制不合 理 、 排采 速度 过 快或 长 时间停 泵停抽 ， 易造成 煤 粉堵 塞 、 煤 储层 应力 伤 害等 ， 致使开发直井单井产量大幅降低且无法恢复 ， 通 过开展水力喷射或小井眼侧钻可有效恢复或提高其单 井 产气 量 。 参 考 文 献 [ 1 ]孙万禄 ． 我 国煤层气资源 开发前 景及对策[ J ] ． 天然气工业 ， 19 99， 1 9 5 1 5． E 2 ]陈永武 ， 胡爱 梅． 中 国煤层气 产业 形成 和发 展面 临 的机遇 与挑 战[ J ] ． 天然气工业 ， 2 0 0 0 ， 2 0 4 1 9 2 3 ． [ 3 ]刘洪林 ， 王红 岩 ， 宁宁 ， 等． 中国煤 层气 资源及 中长期 发展 趋势预测[ J ] ． 中国能源 ， 2 0 0 5 ， 2 7 7 2 1 2 6 ． [ 4 ]鲍清英 ， 陈峰 ， 蒋 卫东 ， 等． 煤层 气低成本钻井技术[ J ] ． 天然 气工业 ， 2 0 0 8 ， 2 8 3 5 6 5 8 ． E 5 ]鲍清英 ， 鲜保 安． 我 国煤 层气 多分 支井 钻井技 术可 行性 研 究[ J ] ． 天然气工业 ， 2 0 0 4 ， 2 4 5 5 4 5 6 ． [ 6 ]曹雯沁． 水 煤层气 田樊庄 区块不 同开采方 式经济分 析[ J ] ． 天然气工业 ， 2 0 0 5 ， 2 5 3 1 7 4 1 7 6 ． [ 7 ]董建辉 ， 张宁生 ， 李 天太 ， 等． 樊 庄 区块煤 层气 羽状 水平 井 钻井实践[ J ] ． 天然气工业 ， 2 0 0 7 ， 2 7 3 5 5 5 7 ． [ 8 ]李景明 ， 巢海燕 ， 李 小军 ， 等． 中 国煤 层 气资源 特点 及开 发 对策[ J ] ． 天然气工业 ， 2 0 0 9 ， 2 9 4 9 - 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