韩城煤层气田11号煤层产出水越流补给主控因素研究-论文.pdf

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1、石油天然气学报(江汉石油学院学报)2014年4月第36卷第4期JournalofOilandGasTechnology．JPI)Apr．2014Vo1．36No．4·121·韩城煤层气田11号煤层产出水越流补给主控因素研究熊先钺(享学北京。。。。)曹代勇(中国矿业大学(北京)地球科学与测绘工程学院，北京100083)王新海(长江大擎计算机科学学院，湖北荆州434023)郭大立(西南石油大学理学院，四JII成都610500)江云涛(中石油煤层气有限责任公司，北京100102)李斌斌(西南石油大学理学院，四川I成都610

2、500)边利恒(中石油煤层气有限责任公司，北京1o01o2)[摘要]韩城煤层气田是鄂尔多斯盆地东缘重要的煤层气生产区，统计发现开采上古生界二叠系太原组11号煤层总井数14的煤层气井日产水量大于25m。，其排采特征表现为高产水且动液面不降。11号煤层下伏含水砂岩层中的水通过人工裂缝越流补给煤层，导致该井排采产水量较高。首次提出11号煤层产生越流补给水的主控因素是关键层厚度和净压力，并提出发生越流补给的双因素模型。关键层厚度小、净压力大，易形成裂缝沟通下伏高含水砂岩层，导致后期单井排采产水量高，无法有效排出煤层水形成有效

3、降压面来取得稳定高产气量。首次结合井温测试结果，运用灰色系统中的GM(1，N)模型对软件模拟裂缝高度进行校核，形成了最终校核公式。对现场l0口井11号煤层进行了人工隔板封堵下伏含水砂体，封堵有效率达到了i00％，封堵应用效果较好。[关键词]煤层气；越流补给；裂缝高度；关键厚度；净压力；韩城煤层气田[中图分类号]TE332[文献标志码]A[文章编号]1000—9752(2014)04—0121—04韩城煤层气田是鄂尔多斯盆地东缘重要煤层气生产区，位于渭北煤田东部边缘断褶带的北端，总体形态为向北西倾的大型单斜，地层倾角平

4、缓，构造走向近北东。韩城煤层气区块发育3号、5号、11号共3套主力煤层，中低阶煤，属于低孔低渗欠压储层，煤储层渗透率一般0．001～0．1inD，埋深4001200m。工区主力开发层系为11号煤层，11号煤层顶板岩性以泥岩、砂质泥岩为主，厚度8～16m，底板是薄层铝质泥岩，下伏是砂岩，厚度6·15m。工区开采11号煤层井产水量差异较大，日产水量0．2～60m。，其中日产水量大于25m。的井数超过区内总井数的14，这些井排采特征表现为产水量高、动液面不降，井底流压不能缓慢下降至临界解吸压力，煤层气无法解吸产出。区块72

5、8口开发井资料统计表明，3套主力煤层供液能力低，一般小于8m。／d，11号煤层单层供液能力0．3～4．86m。／d。因此开采11号煤层大水量动液面不下降的井产出水是否由别的含水层通过通道供给煤层是研究重点。早期对区块内浅层砂岩的试采研究表明，l1号煤层下伏砂岩含水量高。因此推断越流补给使得这些井产水量高，即下伏含水砂岩层中的水通过人工裂缝补给煤层。目前国内对于煤层气井越流补给的研究仅处于起步阶段，倪小平等[】结合现场生产资料进行了理论分析，但并未阐明发生越流补给的影响因素，也未提出有效的治理和预防措施，为此笔者以韩城

6、煤层气田开发井为实例，对l1号煤层越流补给产水的主控因素进行分析研究。[收稿日期]2013—11—18[基金项目]国家科技重大专项(2o11zxo5o38—0o1)。[作者简介]熊先钺(1984一)，男，2006年长江大学毕业，工程师，博士生，现从事煤层气地质及开发工艺技术研究工作。第36卷第4期熊先钺等：韩城煤层气田l1号煤层产出水越流补给主控因素研究日量＼田髀11号煤层下伏关键层厚度lm，同时测井曲线显示下伏砂岩层段电阻率较低，说明其含水量较高。11号煤层射孔段4m，最小地应力为6MPa，施工压力IOMPa，计算

7、其压裂施工净压力为14．2MPa，压裂过程中施工压力增至18．5MPa后出现突降，说明裂缝在煤层中延伸距离较小，中途发生转向压穿底部砂岩层段，在含水砂体层形成裂缝网络。该井排采曲线显示后期日产水量高达32m。且动液面不降(图5)，由于该井压裂裂缝高度超过了关键层厚度，导致越流补给发生。2)模式2——压裂施工净压力强函数模式以H一3井为例，该井顶板为泥岩，底板是关键层厚度为4m左右的泥岩，下部为含水砂岩层。模拟裂缝高度为13．3m，射孔段厚度为4．5m，施工压力为33MPa，计算施工净压力为28MPa。分析认为裂缝在煤

8、层中延伸较远，由于煤层弹性模量低，裂缝韧性断裂效应及大量煤粉的产出造成裂缝内部摩阻增大，同时净压力急剧增大，裂缝在煤层中发生转向并压穿底部砂岩含水层，此为典型的压裂施工净压力影响裂缝高度的情况。由于裂缝网络主要形成于煤层中，该井排采曲线显示投产后排采日产水为20m。，产水量较高，液面不降(图6)。2012年2月在11号煤层和下伏砂岩之间打人工隔