沁水盆地煤层气水平井产能影响因素分析——以樊庄区块水平井开发示范工程为例

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1、PETROLEUMGEOLOGY石油地质DOI：10.3969/j.issn.1672-7703.2010.02.010沁水盆地煤层气水平井产能影响因素分析——以樊庄区块水平井开发示范工程为例张建国苗耀李梦溪(中国石油华北油田公司煤层气勘探开发分公司，山西省晋城市048000)张君庭张玲彦（中国石油华北油田公司地球物理勘探研究院，河北省任丘市062552）摘要：多分支水平井是近年来发展起来的煤层气开发新技术，从沁水盆地南部已实施的60多口水平井开发效果来看，单井产量差异较大。以华北油田在樊庄区块水平井开发实践为基础，通过对单井地质条件、钻井工程和排采控制3个方面的综合研究，认为煤层含气量高低

2、、钻井进尺多少、分支展布是否合理，以及排采过程的连续性是影响煤层气水平井产能的主要因素。根据地质条件优化井位部署和分支轨迹设计，水平分支的钻井过程注重储层保护，是煤层气水平井实现高产的重要保障。关键词：煤层气；含气量；构造；钻井工程；排采控制；沁水盆地中图分类号：TE122.2文献标识码：A自2006年以来，华北油田在沁水盆地南部樊庄区的两种主要方式。水平井与直井开发原理具有相似性，块实施水平井规模开发，目前已累计投产水平井45口，都是通过抽排煤层中的承压水，降低煤储层压力，使煤建成了我国最大的煤层气水平井开发示范工程。樊庄层吸附甲烷解吸出来。能否有效降低煤储层压力是煤区块生产情况表明，即使

3、在同一个水平井组，单井产量层气井生产的关键。也存在较大差异，高产井产量超过5×104m3/d，低产沁水盆地南部煤层气开发的主要目的层是二叠系井产量仅有几百立方米，部分低产井影响了水平井整山西组3#煤，煤阶为无烟煤Ⅲ号，沁水盆地高阶煤是体开发效果。由于国内煤层气水平井井数少、生产时间特低孔特低渗储层，孔隙度变化范围为2%～7%，孔隙短，前人关于煤层气水平井的研究主要集中在钻井工结构中微孔、小孔比例过大，是制约该区煤层气产出的艺、产气机理等理论研究[1,2]，不具备深入分析产能影[3]“瓶颈”问题。渗透率变化范围为0.01～0.54mD，一响因素的条件。本文基于樊庄区块煤层水平井开发实般小于0.

4、1mD。直井开发中，由于高阶煤储层的低渗践，从地质、工程和排采控制三方面着手，搞清沁水煤性质，直井仅能在近井地带形成压力降，压降漏斗范围层气田水平井产能影响因素，对于其他地区高煤阶煤小，延伸有限，难以形成较高产量[4]，直井压裂改造后层气勘探开发具有借鉴意义。产气量一般为1000～2000m3/d。多分支水平井通过改变煤层原始结构状态改变煤1增产机理层原始应力分布，有效地改善了煤储层微裂隙系统。水直井和多分支水平井是目前国内煤层气地面开发平段裸眼完井，相当于在煤层中营造了多条多方向、长第一作者简介：张建国，男，高级工程师，现从事煤层气勘探开发地质研究工作。收稿日期：2010-02-0149N

5、o.22010ChinaPetroleumExploration石油地质PETROLEUMGEOLOGY距离的人工裂缝，极大地增加了煤层的裸露面积、扩展程容易形成彼此干扰、协同降压，产生类似直井井间干了煤层流体的泄流面积，同时最大限度地降低了煤层扰的效果（多分支水平井产气机理见图1）。生产实践的表皮效应；另外，各分支在平面上形成网络，排采过表明：1口水平井的产量一般相当于10口直井。图1多分支水平井产气机理Fig.1Gasproductionmechanismofmulti-branchhorizontalwells控制），以及储层的渗透性特征。一般稳产时间为3～2排采规律5年。煤层气井生产

6、是一个较长时期的排水—降压—采（3）第三阶段，后期产量递减阶段。由于资源量有气过程。国内外生产实践和数值模拟皆显示，煤层气水限，煤层气开采也存在衰竭期。排采多年后，煤基质中平井生产年限一般为5～8年。根据煤层气井生产过程可解吸的气体开始逐渐减少，尽管排水作业仍在继续，中气、水产量的变化特征，可将生产分为3个阶段[5]:产气量和产水量都在不断下降;当生产井井控范围内的（1）第一阶段，早期排水降压阶段。生产初期，需地层压力下降至枯竭压力时，排采失去经济价值。该阶进行大量排水，使煤储层压力均衡下降。当储层压力下段延续时间较长，可以在3年以上。降到临界解吸压力以下，气体开始产出。该阶段主要排3产量影

7、响因素分析出水平井眼内钻井液和煤层水。由于各井所处水文地质环境不同，水平分支沟通的天然裂隙发育程度也不高煤阶煤储层含气量高、开发难度大是水平井固同，各井产水量存在差异。有特征。与直井开发类似，水平井生产效果存在井间差排水降压阶段所需的时间，除了与产水量大小有异大的现象（表1）：高产井日产气量可超过5×104m3，关外，还取决于抽排强度，一般3～5个月。低产井日产气量小于0.1×104m3，部分井排采1年尚（2