1影響煤層氣單井產量的關鍵因素分析-以沁水盆地樊莊區塊為例2010年中國煤層氣學術研討會2前言

隨著國內煤層氣產業化穩步推進，提高單井產量、實現效益開發逐漸成為煤層氣開發工作的重點。沁水煤儲層低孔、低滲的特點決定一般煤層氣井未經儲層改造無自然產能。目前采用直井壓裂及羽狀水平井技術擴大滲流通道揭示影響煤層氣單井產量的控制因素，是實現高效增產與排采的前提，成為煤層氣開發階段的關鍵之一。現將在樊莊區塊單井產量控制因素進行初步總結，請教于各位專家3１．生產概況沁水盆地南部煤層氣勘探開發形勢圖

截止2010年8月底，中石油樊莊區塊分批投產直井累計439口，羽狀水平井45口5按生產效果上看，前四批直井排采2-4年，單井產量逐步穩定第一、三批：產量上升比較緩慢，達到高峰時間較長第二、四、五批：產量上升較快樊莊區塊不同投產批次單井平均日產氣量曲線圖6從生產特征上看，排采曲線可歸納為3種類型標準型：水產量下降，氣產量穩定上升尖峰型：氣、水產量同時大幅度下降，恢復困難產水型：水產量持續較高，降壓困難，氣產量增加緩慢樊莊區塊3種典型生產曲線示意圖71號井排采曲線2號井排采曲線標準型：一般排采1-1.5年氣達到產量高峰，日產氣量2000m3/d以上的井多屬于該類型99號井排采曲線10號井排采曲線產水型：水產量持續較高水平，液面下降困難，產氣較少或基本不產氣10水平井：穩定產氣井27口，10000方以上產氣井6口，合計日產氣量22萬方，日產水量180方，單井平均日產氣量8100方樊莊區塊羽狀水平井產量曲線圖3．水平井動態11其中，2009年之前投產的18口水平井已經超過1年半，穩定產氣13口，平均單井日產氣量1.24萬m3，效果較好131．直井樊莊區塊2500m3/d直井分布與含氣量關系圖

含氣量、吸附飽和度：2000m3/d直井一般含氣量>20m3/t，吸附飽和度>75%樊莊東部：含氣量不足12m3/t，飽和度僅55%，產氣效果差（1）地質條件優越是高產的基礎樊莊區塊直井產量與吸附飽和度關系14井號含氣量m3/t吸附飽和度%產氣量m3/d備注122.0283.32130無陷落柱218.681.41766323.4593.82355415.7369.6600靠近陷落柱510.549.5140611.554.9350713.8563.5400陷落柱附近含氣性及產量對照表陷落柱附近煤層氣井相對位置及產量對比圖

靠近陷落柱的區域，煤層氣散失嚴重，含氣量、吸附飽和度下降，單井產量僅140-600m3/d，遠低于鄰區2200m3/d的平均單井產量15

滲透率：1500m3/d的直井滲透率一般要求>0.3md樊莊區塊直井產量分布與滲透率關系圖17補給區：強水動力條件，保存條件較差，煤層氣易散失承壓區：壓力大，煤層氣富集，產水量大，氣體向淺翼部運移滯留區：翼部物性較好，氣源充足、易于降壓地下水向深部運移煤層氣向淺部運移煤層氣構造翼部高產機制圖

高產機制：承壓區：富集不高產的困擾補給區：樊莊東部，強烈水動力條件導致含氣量、吸附飽和度下降，產氣效果差18

優化井位部署啟示：調整均勻布井，采用構造翼部小井距、低部位承壓區大井距，補給區不布井的方式煤層海拔與產水量關系圖19（2）有效的水力壓裂改造是高產的關鍵

壓裂難點：破膠難、傷害高濾失高，易砂堵縫高控制困難，近井筒多裂縫發育應力差超過4MPa之后則縫高的控制作用明顯排量超過5m3/min對頂底板的穿透趨勢更大煤巖斷裂韌性實驗結果21

壓裂施工曲線分析：穩定型、持續下降型、上升型（波動型）

2）持續下降型：說明溝通了天然裂縫，增加濾失量。部分產水量大的井屬于該類型

壓裂施工壓力不斷下降，推測壓穿上部砂巖層，導致水產量大于20m3/d，基本不產氣22

壓裂施工曲線分析：穩定型、持續下降型、上升型（波動型）

3）上升型/波動型：形成近井筒多裂縫，壓裂液效率降低，支撐劑沉積過早，易砂堵，裂縫延伸較短。該類型的井降壓范圍較小，氣產量下降較快施工壓力上升，近井筒堵塞，產氣589m3/d，水1.1-3.2m3

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比較理想的壓裂效果：低傷害-優化壓裂液體系主裂縫延伸100m以上-優化壓裂規模近井筒縫網較簡單-優化施工工藝1）壓裂液體系：活性水體系比較適合樊莊區塊，凍膠有待進一步試驗不同壓裂液體系的產氣效果不同壓裂液體系的造縫能力253）施工工藝優化：變排量施工：前期利于控制縫高，后期利于輸砂與形成有效縫網，降低多裂縫加砂風險合理提升砂比：鋪砂均勻逐漸增加支撐劑粒徑：初期細砂支撐微裂縫，尾追粗砂增加近井筒裂縫導流能力可得到較理想的支撐剖面和裂縫導流能力前置液階段變排量攜砂液階段變排量變排量頂替控制裂縫高度和濾失沖散及攜帶沉降砂堤，提高砂比，有效支撐裂縫，降低砂堵風險砂比提升、粒徑增加前期低起步(2-3%)，克服近井多裂縫程度高而引發的砂比高敏感度后期高砂比(35-50%)、粗砂尾追提高裂縫導流能力26（3）科學的排采控制是高產的保障排水生產過程中，隨生產壓差增大，有效應力增加，裂縫有效寬度和體積都將逐漸變窄和變小，滲透率降低。模擬實驗表明，應力敏感性導致滲透性下降50％以上同時，煤層氣從煤基質內解吸出來，引起煤基質收縮，導致滲透率提高。實驗表明，沁水地區煤質較硬，煤基質收縮量小生產壓差5MPa時，應力敏感性導致累計產量減少20%86420壓力變化煤樣動態滲透率模擬結果飽和吸附量250ml，開始解吸至200ml，橫縱向應變很小，從200ml以后開始加大?？梢娒夯|收縮對滲透率影響較小29樊莊典型高產直井排采曲線合理的排采制度：降低應力敏感性科學控制煤粉排出排采三個階段：

I：初期快速降低液面，提高排水效率，至臨界解吸壓力以上及時回調工作制度

II：出現兩相流后微調，控制液面在解吸壓力以上20米，降低應力敏感性

III：控制液面在煤層以上10-20米，套壓穩定至0.3MPa～0.6MPa生產，防止煤粉堵塞滲流通道，小沖程、大沖次三點控制：液面、套壓、煤粉302．水平井（1）煤層進尺、泄流面積

水平進尺>4000m，產氣效果好分支形態展布不合理，產氣效果差3號井與4、5號井地質條件、煤層進尺等差不多，但泄流面積不足0.2km2，日產氣僅2000方井號控制面積水平段長度日產氣水平10.1137220020.091195030.163332200040.3632031100050.29404138000地質條件及排采控制對水平井產量的影響與直井類似，主要探討水平井改造的效果對產量的控制作用N煤層進尺與產量的關系鉆遇斷層發育區，進尺不足2000m，最高日產氣200方31（2）分支產狀

滲透率>1md，分支產狀對產量影響不明顯潘莊井組滲透性1-10md，井眼軌跡對產量影響小，6口井平均單井日產氣3.6萬m3潘莊水平井組排采數據表井號井眼軌跡日產氣（m3/d）一般最高PZP01-1下傾4241965417PZP01-2下傾5215584097PZP02-1平伸6085967115PZP02-2平伸略上翹1891847857PZP03-1上翹35635105133PZP03-2平伸略上翹931624868潘莊井組3D投影圖32

滲透率<0.5md，分支上傾效果好水平井段末端下傾，井眼內殘余液柱對煤層產生壓力，影響氣體解吸產出1、