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        貴州織金區(qū)塊煤層氣井排采影響因素分析

        2015-07-05 09:57:24朱東君
        關(guān)鍵詞:比德織金氣量

        朱東君

        (中國石化華東分公司非常規(guī)勘探指揮部,山西 臨汾 042100)

        1 構(gòu)造的影響

        織金工區(qū)位于黔中隆起區(qū),煤層主要保存在幾個(gè)含煤向斜和一些小型斷塊區(qū)內(nèi),其中巖腳向斜和黔西向斜為兩個(gè)相對(duì)完整的大型含煤向斜。黔西向斜南,褶皺變形程度高,向北逐漸減弱,東南翼高陡,近軸部寬緩的特征。巖腳向斜內(nèi),除水公河次向斜東西對(duì)稱,整體寬緩?fù)?,其他幾個(gè)次級(jí)向斜均在其中的一翼呈現(xiàn)出擠壓變形的特征,尤其是珠藏次向斜東南翼和比德次向斜西南翼東段,作為一級(jí)向斜的邊界,分別位于北西向和北東向擠壓應(yīng)力集中區(qū),褶皺變形強(qiáng)烈。

        構(gòu)造變形及其衍生出的斷裂對(duì)煤層含氣性有較大影響。在斷裂帶附近的一定范圍內(nèi),煤層含氣系統(tǒng)遭破壞,含氣量降低,煤層含氣性橫向復(fù)雜化,勘探難度加大??椊饏^(qū)塊整體處于低變形區(qū),斷裂相對(duì)不發(fā)育,含煤構(gòu)造多自成完整的系統(tǒng),有利于煤層氣的保存。

        織金區(qū)塊已經(jīng)實(shí)施兩批參數(shù)井均獲得突破。第一批參數(shù)井3口(Z1、Z2、Z3井),其中2口井投入壓裂排采取得成功,均獲得突破,獲持續(xù)氣流;第二批井實(shí)施探井4口(Z4、Z5、Z6、Z7井),其中織4、5井優(yōu)化分壓合采工藝,產(chǎn)氣量高,穩(wěn)產(chǎn)時(shí)間長。

        2 資源條件的影響

        一定的資源豐度與規(guī)模是進(jìn)行煤層氣排采的有力保障。資源豐度由資源量和含氣面積決定,資源量與煤層的含氣量和煤層厚度有關(guān)[1]。

        織金區(qū)塊含煤地層為上二疊統(tǒng)龍?zhí)督M,主要呈灰、深灰色泥巖,夾灰黃色、灰綠色泥巖,累計(jì)厚度為20.58 m,達(dá)標(biāo)的烴源巖為137.56 m,有機(jī)碳含量為0.61%~8.85%,平均為3.35%,為好—較好烴源巖。可采煤層有10層,為6、6-1、7、16、17、20、21、23、27及34號(hào),累計(jì)可采厚度大(13.5~23.6 m),含氣量高(10.7 ~ 23.7 m3/t,最高達(dá) 46.22 m3/t,平均15.3 m3/t)。儲(chǔ)層壓力高(壓力系數(shù)一般0.7~1.09),平均資源豐度2.00×108m3/km2,具有很好的資源開發(fā)潛力。

        3 儲(chǔ)層特征的影響

        煤儲(chǔ)層的滲透能力是煤層中流體導(dǎo)流能力的反映,它關(guān)系到甲烷氣體在煤中的賦存狀態(tài)和排采的難易程度。煤層氣存在煤的雙孔隙系統(tǒng)中,即基質(zhì)孔隙和裂縫孔隙?;|(zhì)孔隙是煤層氣賦存的空間,裂隙孔隙不僅是儲(chǔ)氣空間,也是煤層氣運(yùn)移的通道。

        織金區(qū)塊煤層孔隙度較好,巖腳向斜西部比德次向斜平均孔隙度3.18%,其中2號(hào)、3-1號(hào)、3-2號(hào)和6-1號(hào)煤層的孔隙度平均分別為6.67%、5.24%、5.41%和9.34%。水公河次向斜五輪山礦區(qū)主煤層的平均孔隙度為4.79%~5.84%。珠藏次向斜計(jì)算孔隙度1.04%~2.28%??傮w反映比德次向斜較高的孔隙特征,與中等變質(zhì)程度相對(duì)應(yīng)[2]。

        織金區(qū)塊煤體結(jié)構(gòu)以碎裂煤為主,煤儲(chǔ)層滲透性較好。珠藏次向斜滲透率為(0.61 ~ 0.94)×10-3μm2,比德次向斜滲透率為(4 ~ 16)×10-3μm2,珠藏次向斜的Z2井和三塘次向斜的織Z3井滲透率分別為(6~8)×10-3μm2和(1.2 ~ 1.8)×10-3μm2。

        4 煤層埋深的影響

        織金區(qū)塊煤層氣資源量主要集中在1 000 m以淺的煤儲(chǔ)層中,有利于煤層氣的勘探開發(fā)。巖腳向斜水公河次向斜煤層埋深在1 000 m以淺,珠藏次向斜埋深在800 m以淺,阿弓次向斜1 000 m以淺,三塘次向斜大部分地區(qū)都處于1 500 m以淺的深度范圍內(nèi),東部的六廣龍場斷褶構(gòu)造帶的煤層整體埋深淺于1 500 m,絕大多數(shù)區(qū)域都處于1 000 m以淺的深度范圍內(nèi)。

        根據(jù)珠藏和比德次向斜含氣量測試數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)情況(圖1、2)來看,珠藏次向斜在300 m以淺,含氣量比較低,含氣量在10 m3/t上下,而在400 m以深,含氣量快速增加,各煤層平均含氣量15~20 m3/t。比德次向斜800 m以淺,含氣量普遍低于15 m3/t,高含氣量區(qū)主要位于1 000 m以深,反映煤層含氣量總體隨深度增加而增大。在實(shí)際生產(chǎn)過程中,珠藏次向斜井Z4、Z5井的排采效果明細(xì)優(yōu)于比德次向斜Z6、Z7井。

        圖1 珠藏次向斜含氣量與埋深關(guān)系Fig.1 Relation of gas content and buried depth Zhuzang subsyncline

        圖2 比德次向斜含氣量與埋深關(guān)系Fig.2 Relation of gas content and buried depth Bide subsyncline

        5 壓裂方式的影響

        壓裂效果優(yōu)劣直接關(guān)系到煤層氣井的排采效果。良好的壓裂,有效地改善煤層流動(dòng)通道,提高煤層導(dǎo)流能力,利于煤層排水降壓,提高產(chǎn)氣量。為此合適的壓裂工藝顯得尤為重要,為了加強(qiáng)改造的針對(duì)性,提高壓裂效果,織金區(qū)塊探索著多層合壓和多層分壓兩種壓裂方式。

        多層合壓方式是基于煤層間距較小,且屬于同一壓力系統(tǒng)的兩層或多層煤為前提,同時(shí)壓裂,實(shí)現(xiàn)兩層或多層煤層作為一個(gè)壓力系統(tǒng)排采的目的。多煤層合壓最大的優(yōu)點(diǎn)是作業(yè)時(shí)間較短,成本相對(duì)較低,適合在大規(guī)模開發(fā)的時(shí)候應(yīng)用。其弊端在于分配到每一個(gè)層位的壓裂液不能準(zhǔn)確地得到控制,并且某些層位可能不會(huì)被壓開,影響壓裂效果。

        多層分壓基于煤層間距較大的煤層氣井,縱向上有著兩套或者多套獨(dú)立的含煤層氣系統(tǒng),采用兩級(jí)或多級(jí)封隔器,壓裂不同的煤層,通過投球法進(jìn)行分層進(jìn)行壓裂施工。優(yōu)點(diǎn)是準(zhǔn)確壓裂具體層位,功效高,完井周期短。缺點(diǎn)是壓裂施工時(shí)間較長,對(duì)壓裂技術(shù)裝備的性能要求較高[3]。

        從表1織金煤層氣井壓裂統(tǒng)計(jì)表來看,織金區(qū)塊井煤層呈現(xiàn)多、層薄、累計(jì)厚度大,有著多層獨(dú)立含煤層氣系統(tǒng)的特點(diǎn)。Z2、Z3、Z6井煤層跨隔小,間距低,采取多層合壓,其中Z2井日產(chǎn)高達(dá)2 802 m3。Z4、Z5井煤層多、跨隔大、間距高,采取多層分壓,兩井日產(chǎn)都超過2 000 m3。兩種壓裂方式在不同構(gòu)造單元內(nèi)均取得突破。

        表1 織金煤層氣井壓裂統(tǒng)計(jì)Table 1 Fracture statistic of CBM wells in Zhijin

        6 排采控制的影響

        合理的排采工藝是煤層氣突破的保障。煤層氣生產(chǎn)一般分四個(gè)階段∶連續(xù)排水降壓階段、緩慢降壓排水、階梯式降壓控壓排水和穩(wěn)壓排采求產(chǎn)階段。合理的排水降壓,延長降壓時(shí)間,減緩滲透率下降的幅度,有利于擴(kuò)大壓降漏斗的體積,提高煤層氣單井產(chǎn)量。如果排采速率過快,動(dòng)液面下降速度加快,會(huì)使有潛力的煤層氣排采半徑縮短、發(fā)生速敏效應(yīng)、滲透率迅速降低,進(jìn)而造成單井氣產(chǎn)量快速降低,達(dá)不到穩(wěn)產(chǎn)的效果。

        Z2井20#、23#號(hào)煤層合采,見氣前日降液面幅度保持在3~5 m,平均3.6 m,見氣時(shí)最大流壓降速降幅達(dá)到0.32 MPa,見氣初期仍持續(xù)日降壓平均0.27 MPa。排采速率整體較快,壓敏效應(yīng)導(dǎo)致后期產(chǎn)液量持續(xù)降低(1.28↘0.01 m3),穩(wěn)產(chǎn)效果不理想。日產(chǎn)氣量從2 000 m3迅速下降到1 000 m3左右,后期穩(wěn)中有緩慢下降趨勢。壓降漏斗無法有效擴(kuò)張,氣源解吸量不足,導(dǎo)致產(chǎn)氣量維持短期“高峰值”后持續(xù)下滑,穩(wěn)產(chǎn)效果不理想。

        Z4井多層分壓合采,見氣前控制液面日降幅不超過2 m,平均1.42 m。見氣后,繼續(xù)控制流壓日降幅不超過0.02 MPa,見氣后生產(chǎn)499 d,平均日降流壓0.003 MPa,平均日降液面0.3 m,保持階梯式降壓特征。該井維持日產(chǎn)2 000 m3以上達(dá)9個(gè)月,2013年5月20日停抽,仍維持在1 650 m3以上,反映前期較為合理的排采制度在后期得到了充分體現(xiàn)。

        相比之下,Z4井在排采見氣前,緩慢控制流壓,使壓力傳遞緩慢延伸到儲(chǔ)層遠(yuǎn)端,形成煤層水的連續(xù)滲流,擴(kuò)大了煤層解吸范圍;同時(shí)避免承壓水突然減少,導(dǎo)致有效應(yīng)力增大,降低滲透率,提高了產(chǎn)氣量。

        7 結(jié)論

        通過上述分析表明:織金區(qū)塊構(gòu)造有利于煤層氣保存,并且資源豐度高,具有良好的勘探開發(fā)潛力。珠藏次向斜煤層埋深淺,排采效果優(yōu)于比德次向斜。針對(duì)多煤層的特點(diǎn)要優(yōu)選壓裂方式,在實(shí)際排采生產(chǎn)過程中,合理控制套壓,緩慢控制流壓,緩降液面,擴(kuò)大煤層氣解吸范圍,對(duì)提高產(chǎn)氣量和穩(wěn)產(chǎn)非常重要。

        [1]丁安徐.貴州織金地區(qū)龍?zhí)督M煤層等溫吸附特征研究及應(yīng)用[J].油氣藏評(píng)價(jià)與開發(fā),2011,1(6):76-80.

        [2]熊斌,馬軍,劉曉,等.織金區(qū)塊煤層氣富集規(guī)律研究[J].中國煤層氣,2013,10(2):22-25.

        [3]秦勇,熊孟輝,易同生,等.論多層疊置獨(dú)立含煤層氣系統(tǒng)——以貴州織金—納雍煤田水公河向斜為例[J].地質(zhì)評(píng)論,2008,54(1):65-69.

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