王　金康永尚,2姜杉鈺張守仁葉建平吳　見張　兵郭明強(qiáng)

1. 中國(guó)石油大學(xué)(北京)地球科學(xué)學(xué)院 2. 油氣資源與探測(cè)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室3. 中海石油(中國(guó))有限公司非常規(guī)油氣分公司 4. 中聯(lián)煤層氣有限責(zé)任公司

王金等.沁水盆地壽陽(yáng)區(qū)塊煤層氣井產(chǎn)水差異性原因分析及有利區(qū)預(yù)測(cè).天然氣工業(yè),2016, 36(8): 52-59.

沁水盆地壽陽(yáng)區(qū)塊煤層氣井產(chǎn)水差異性原因分析及有利區(qū)預(yù)測(cè)

王金1康永尚1,2姜杉鈺1張守仁3,4葉建平3,4吳見3,4張兵3,4郭明強(qiáng)3,4

1. 中國(guó)石油大學(xué)(北京)地球科學(xué)學(xué)院 2. 油氣資源與探測(cè)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室3. 中海石油(中國(guó))有限公司非常規(guī)油氣分公司 4. 中聯(lián)煤層氣有限責(zé)任公司

王金等.沁水盆地壽陽(yáng)區(qū)塊煤層氣井產(chǎn)水差異性原因分析及有利區(qū)預(yù)測(cè).天然氣工業(yè),2016, 36(8): 52-59.

沁水盆地壽陽(yáng)區(qū)塊多數(shù)煤層氣井在排采過(guò)程中呈現(xiàn)出"高產(chǎn)水、低產(chǎn)氣"的特點(diǎn),較高的產(chǎn)水量嚴(yán)重制約了煤層氣單井產(chǎn)能.為此,基于該區(qū)64口煤層氣井的排采動(dòng)態(tài)資料和相關(guān)的地質(zhì)、鉆井及壓裂資料,從斷裂構(gòu)造、壓裂縫類型和煤層頂?shù)装鍘r性組合三方面綜合分析了煤層氣井產(chǎn)水差異性的原因,并據(jù)此提出了"避水采氣"層次分析方法,預(yù)測(cè)了該區(qū)"避水采氣"的有利區(qū).研究認(rèn)為,該區(qū)煤層氣井產(chǎn)水差異性主要存在兩大原因:①部分煤層氣井位于斷層附近,斷層溝通了煤層頂?shù)装宓纳皫r含水層,導(dǎo)致單井產(chǎn)水量較高;②區(qū)域地應(yīng)力類型決定了該區(qū)煤層在壓裂過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生垂直壓裂縫,其壓穿巖性組合類型較差的煤層頂?shù)装?從而溝通含水層導(dǎo)致單井產(chǎn)水量較高.結(jié)論認(rèn)為:①煤層氣生產(chǎn)過(guò)程中應(yīng)進(jìn)行"避水采氣"有利區(qū)預(yù)測(cè),其層次分析步驟為"一看斷裂構(gòu)造,二看應(yīng)力類型,三看巖性組合";②該區(qū)塊西部、東北部和中北部為煤層氣開發(fā)的"避水采氣"有利區(qū).

沁水盆地 壽陽(yáng)區(qū)塊 煤層氣 產(chǎn)水差異性 斷裂構(gòu)造 壓裂縫類型 巖性組合 有利區(qū)預(yù)測(cè)

沁水盆地是我國(guó)煤層氣賦存條件和開發(fā)條件優(yōu)越的含煤盆地之一.壽陽(yáng)煤層氣區(qū)塊位于沁水盆地北端,其石炭系-二疊系煤層埋深較淺、煤層滲透率和含氣量均較高,具備煤層氣開發(fā)的有利地質(zhì)條件[1-2].然而排采動(dòng)態(tài)資料表明,壽陽(yáng)煤層氣區(qū)塊煤層氣井產(chǎn)水量差異較大,產(chǎn)氣量存在一定差異且普遍不高,出現(xiàn)了一些日產(chǎn)水量達(dá)45.0～146.5 m3的高產(chǎn)水、低產(chǎn)氣或不產(chǎn)氣井.煤層氣開采是通過(guò)排出煤層中的承壓水來(lái)降低煤儲(chǔ)層的壓力,致使煤層中的吸附氣解吸并運(yùn)移至井筒產(chǎn)出的過(guò)程,排出承壓水降低儲(chǔ)層壓力是煤層氣開采的關(guān)鍵[3].因此,及早弄清煤層氣井產(chǎn)水差異性的原因以及產(chǎn)氣量與產(chǎn)水量之間的關(guān)系,避免打開高產(chǎn)水井層并培育高產(chǎn)氣井,成為該區(qū)煤層氣生產(chǎn)開發(fā)過(guò)程中亟待解決的問題.

筆者分析了壽陽(yáng)區(qū)塊64口煤層氣井排采動(dòng)態(tài)資料和相關(guān)的地質(zhì)、鉆井及壓裂資料,在總結(jié)煤層氣井產(chǎn)水差異原因的基礎(chǔ)上提出規(guī)避高產(chǎn)水井層的"避水采氣"方法,從而為優(yōu)選煤層氣排采井位、提高單井產(chǎn)能提供依據(jù).

1　區(qū)域概況

壽陽(yáng)區(qū)塊位于沁水盆地北端,太行山隆起西側(cè),汾河地塹東側(cè),陽(yáng)曲-盂縣緯向構(gòu)造帶南翼,其登記面積1 957 km2,研究區(qū)主要是位于壽陽(yáng)區(qū)塊北部的勘探區(qū),面積為271.815 km2.

壽陽(yáng)地區(qū)自下而上發(fā)育太古界龍華河群,元古界漢高山群,古生界寒武系、奧陶系、石炭系和二疊系,中生界三疊系,新生界古近系-新近系和第四系.石炭系太原組和二疊系山西組發(fā)育煤系地層,其中3號(hào)、9號(hào)和15號(hào)煤層厚度較大,連續(xù)性好,是煤層氣勘探開發(fā)的主要目的煤層[4].3號(hào)煤層平均厚度為2.1 m,埋深介于294～1 008 m,含氣量介于2.09～22.23 m3/t,平均為13.34 m3/t,滲透率介于0.02～56.31 mD;9號(hào)煤層平均厚度為1.67 m,埋深在312～984 m,含氣量均大于10 m3/t,滲透率介于0.02～83.44 mD;15號(hào)煤層平均厚度為2.8 m,埋深在417～1 112 m,含氣量介于1.83～20.28 m3/t,平均為12.97 m3/t,滲透率為0.03～1.43 mD.3號(hào)、9號(hào)和15號(hào)3套煤層自上而下分布,均呈現(xiàn)埋深較淺、厚度略小、含氣量高和滲透率較高的特征.

2　煤層氣井產(chǎn)水量對(duì)產(chǎn)氣量的影響

煤層氣排采是一個(gè)相對(duì)復(fù)雜的過(guò)程,煤層氣開發(fā)規(guī)模、煤儲(chǔ)層地質(zhì)條件以及排采作業(yè)方式等多重因素共同控制了單井產(chǎn)氣效果[5-9].一般認(rèn)為,煤層氣井產(chǎn)水量過(guò)大不利于排水降壓,預(yù)示著存在外源水的補(bǔ)給[10-12].為了揭示壽陽(yáng)區(qū)塊煤層氣井產(chǎn)水量對(duì)產(chǎn)氣量的影響,筆者借助"典型日產(chǎn)水量"和"典型日產(chǎn)氣量"這兩個(gè)排采動(dòng)態(tài)典型指標(biāo)定量分析單井產(chǎn)水量與產(chǎn)氣量的關(guān)系.

典型日產(chǎn)水量是指煤層氣井在氣水同產(chǎn)階段動(dòng)液面較穩(wěn)定期間的平均日產(chǎn)水量,單位為m3;典型日產(chǎn)氣量是指煤層氣井在氣水同產(chǎn)階段日產(chǎn)氣量連續(xù)15 d以上較穩(wěn)定期間的平均日產(chǎn)氣量,單位為m3[13].利用這2個(gè)指標(biāo)可以清晰地反映煤層氣井在生產(chǎn)過(guò)程中的產(chǎn)水量和產(chǎn)氣量的典型動(dòng)態(tài)特征.

該區(qū)煤層氣井典型日產(chǎn)水量為1.7～146.5 m3,整體變化較大.筆者將典型日產(chǎn)水量累計(jì)頻率曲線中頻率為80%～100%對(duì)應(yīng)的產(chǎn)水量定義為高產(chǎn)水,并由此確定研究區(qū)煤層氣井中典型日產(chǎn)水量大于45 m3的為高產(chǎn)水井,介于20～45 m3/d的為中產(chǎn)水井,低于20 m3/d的為低產(chǎn)水井(圖1).

圖1　煤層氣井典型日產(chǎn)水量頻率直方圖和累計(jì)曲線圖

資料統(tǒng)計(jì)顯示,勘探區(qū)內(nèi)64口排采井中有高產(chǎn)水井13口,中產(chǎn)水井15口,低產(chǎn)水井36口.其中13口高產(chǎn)水井(X-01d、X-01d-2、X-03d-1、X-04d-1、X-05d-1、X-06d、X-10d、X-10d-1、X-10d-2、X-13d-1x、X-16d、X-16d-1x及X-20d-2)總體產(chǎn)水量介于45～146.5 m3/d,平均產(chǎn)水量為77.5 m3/d.

13口高產(chǎn)水井中有6口見氣,見氣井比例約為46%,產(chǎn)氣量介于41.5～161.2 m3/d;15口中產(chǎn)水井中僅6口見氣,見氣井比例約為40%,產(chǎn)氣量介于80.8～200 m3/d;36口低產(chǎn)水井中23口見氣,見氣井比例約為64%,產(chǎn)氣量介于54.5～1 052.4 m3/d.由此可以看出,高產(chǎn)水井和中產(chǎn)水井的見氣井比例和產(chǎn)氣量均較低,只有低產(chǎn)水井才可能出現(xiàn)較高的見氣井比例和較高的產(chǎn)氣量,煤層氣井產(chǎn)水量對(duì)產(chǎn)氣量有著顯著的影響.因此,分析產(chǎn)水量差異的原因,培育低產(chǎn)水高產(chǎn)氣井,是該區(qū)塊未來(lái)排采工作的重點(diǎn).

3　煤層氣井產(chǎn)水差異原因

在系統(tǒng)分析研究區(qū)靜態(tài)地質(zhì)資料和動(dòng)態(tài)排采資料的基礎(chǔ)上,從斷裂、壓裂縫類型和煤層頂?shù)装鍘r性組合3個(gè)方面來(lái)分析排采井產(chǎn)水量差異的原因.

3.1斷裂構(gòu)造對(duì)煤層氣井產(chǎn)水量的影響

研究區(qū)13口高產(chǎn)水井中,X-10d、X-10d-1、X-10d-2井這3口井均位于斷層附近(圖2),X-10d和X-10d-1井均未見氣,X-10d-2井典型日產(chǎn)氣量為102.1 m3,3口井均呈現(xiàn)出不產(chǎn)氣或低產(chǎn)氣的特點(diǎn).

圖2　X-10d井組附近煤層頂界斷裂構(gòu)造圖

這3口井有水化學(xué)連續(xù)取樣分析資料,為從水化學(xué)變化角度認(rèn)識(shí)斷層對(duì)產(chǎn)水的影響提供了可能.煤層氣井產(chǎn)出水的封閉系數(shù)是一個(gè)重要的水化學(xué)指標(biāo),其反映了煤層的封閉性,封閉系數(shù)越大,煤層的封閉性越差,反之亦然.封閉系數(shù)定義為r(SO42-)/ r(Cl-),即SO42-毫克當(dāng)量與Cl-毫克當(dāng)量的比值,毫克當(dāng)量為離子毫摩爾量與其離子價(jià)的乘積,故封閉系數(shù)由(SO42-離子毫摩爾量X2)/(Cl-離子毫摩爾量X1)計(jì)算得出[14].從X-10d、X-10d-1、X-10d-2井這3口井的產(chǎn)出水封閉系數(shù)變化曲線(圖3)可以看出,這3口井的封閉系數(shù)分別在第4或第5次取樣之后發(fā)生突變,說(shuō)明煤層外部地層中的水進(jìn)入煤層,導(dǎo)致煤層氣井產(chǎn)出水的水化學(xué)特征發(fā)生變化,間接證明了斷層溝通煤層頂?shù)装迳皫r含水層是上述3口井高產(chǎn)水的主要原因.因研究區(qū)地震測(cè)網(wǎng)稀疏,無(wú)法對(duì)斷層進(jìn)行詳細(xì)刻畫,其他高產(chǎn)水井也缺少連續(xù)水化學(xué)取樣分析資料,無(wú)法依據(jù)現(xiàn)有資料判斷高產(chǎn)水的原因,但煤儲(chǔ)層作為低孔隙度、低滲透率儲(chǔ)層,其自身儲(chǔ)水空間有限,排采過(guò)程中不可能長(zhǎng)期處于高產(chǎn)水狀態(tài)[15].當(dāng)煤層氣井出現(xiàn)高產(chǎn)水時(shí),產(chǎn)出的水必然是煤層外的水,這就導(dǎo)致了煤層低效降壓,影響煤層氣井的產(chǎn)氣量和氣井的經(jīng)濟(jì)價(jià)值.斷層尤其是正斷層,是煤層與鄰近含水層溝通的直接地質(zhì)因素,可以推斷研究區(qū)高產(chǎn)水井主要受到斷層的影響.

圖3　X-10d井組封閉系數(shù)變化曲線圖

3.2水力壓裂縫類型和頂?shù)装鍘r性組合對(duì)煤層氣井產(chǎn)水量的影響

水力壓裂改造是煤層氣井增產(chǎn)的主要手段之一,其施工過(guò)程是將壓裂液和支撐劑壓入煤層中,在煤層中產(chǎn)生人工壓裂縫,增大煤儲(chǔ)層滲透率,從而提高煤層氣單井產(chǎn)能[16-17].水力壓裂過(guò)程中產(chǎn)生的壓裂縫類型是由地應(yīng)力類型決定的.當(dāng)垂向主應(yīng)力σz最小時(shí),發(fā)育水平壓力縫;當(dāng)最小水平主應(yīng)力σh2最小時(shí),發(fā)育垂直壓裂縫[18-19].在發(fā)育水平縫的情況下,壓裂縫一般不易壓穿頂?shù)装甯魧?而在發(fā)育垂直壓裂縫的情況下,壓裂縫能否壓穿頂?shù)装甯魧?還需要看頂?shù)装甯魧拥暮穸?下面,從壓裂縫類型和巖性組合類型兩個(gè)層次對(duì)中、低產(chǎn)水井產(chǎn)水量差異的原因開展分析.

根據(jù)地面垂直鉆孔水力壓裂測(cè)量地應(yīng)力方法可計(jì)算出三向主應(yīng)力大小,即

式中σh1表示最大水平主應(yīng)力,MPa;pc表示閉合壓力, MPa;pf表示破裂壓力,MPa; T表示煤巖抗拉強(qiáng)度, MPa;σh2表示最小水平主應(yīng)力,MPa;σz表示垂向主應(yīng)力,MPa;ρ表示上覆地層密度,kg/m3;g表示重力加速度,m/s2;h表示煤層埋深,m;煤巖抗拉強(qiáng)度T在此定為常數(shù),0.48 MPa;上覆地層密度ρ取2.7X103kg/m3.

根據(jù)上述式(1)～(3)計(jì)算獲得的研究區(qū)三向主應(yīng)力與埋深關(guān)系散點(diǎn)圖(圖4)表明,垂向主應(yīng)力介于8.40～27.54 MPa,最大水平主應(yīng)力介于5.00～33.70 MPa,最小水平主應(yīng)力介于4.65～21.11 MPa.整體上呈現(xiàn)垂向主應(yīng)力最大、最大水平主應(yīng)力居中和最小水平主應(yīng)力最小的特征.因此該區(qū)不同深度的煤層在壓裂過(guò)程中理論上均發(fā)育垂直壓裂縫,但不排除個(gè)別位置因受其他特殊因素影響而發(fā)育水平壓裂縫的可能.馮晴等[20]對(duì)沁水盆地多個(gè)地區(qū)進(jìn)行壓裂縫形態(tài)測(cè)量,結(jié)果表明沁水盆地內(nèi)部煤層在壓裂過(guò)程中以發(fā)育垂直壓裂縫為主,也存在個(gè)別垂直縫和水平縫共生的情況,且壓裂縫均不同程度的延伸入煤層頂?shù)装?間接地證實(shí)了上述結(jié)論.垂直壓裂縫能否穿透頂?shù)装迥鄮r/石灰?guī)r隔水層使煤層和砂巖含水層溝通,取決于煤層上下頂?shù)装鍘r性組合情況.

根據(jù)國(guó)外在煤層氣井壓裂過(guò)程中的放射性同位素示蹤測(cè)試成果,壓裂縫在煤層頂?shù)装逯醒由斓母叨仍? m左右[21],筆者以頂?shù)装甯魧雍穸? m作為壓裂安全的標(biāo)準(zhǔn),同時(shí)考慮頂?shù)装逑噜彽纳皫r含水層的厚度,將煤層上下的巖性組合類型劃分為4類(表1),為了更加準(zhǔn)確地分析巖性與產(chǎn)水的關(guān)系,選取頂板、底板巖性組合中較差的類型作為該煤層的巖性組合類型.

圖4　壽陽(yáng)勘探區(qū)三向主應(yīng)力與煤層埋深關(guān)系圖

表1　煤層頂?shù)装鍘r性組合類型劃分標(biāo)準(zhǔn)表

根據(jù)以上煤層頂?shù)装鍘r性組合類型劃分方案,分別對(duì)研究區(qū)高產(chǎn)水井、中產(chǎn)水井和低產(chǎn)水井進(jìn)行巖性組合類型劃分.通過(guò)分析中產(chǎn)水井和低產(chǎn)水井的巖性組合發(fā)現(xiàn)(表2),12口井巖性組合為Ⅰ型,其中低產(chǎn)水井占66.7%,見氣井占58.3%;4口井巖性組合為Ⅰ+Ⅱ型或Ⅱ型,低產(chǎn)水井占100%,見氣井占25%;16口井巖性組合類型中含有Ⅲ型或Ⅳ型,低產(chǎn)水井占62.5%,見氣井占43.8%.由此可見,巖性組合類型好的井具有更高的低產(chǎn)水比例和更高的見氣井比例.

4　"避水采氣"層次分析及有利區(qū)預(yù)測(cè)

4.1"避水采氣"層次分析步驟

綜上所述,煤層氣井產(chǎn)水差異的原因包括以下兩個(gè)方面:①斷層溝通了煤層頂?shù)装搴畬?②人工壓裂過(guò)程中產(chǎn)生的垂直壓裂縫壓穿巖性組合類型較差的頂?shù)装?溝通了含水層.在此基礎(chǔ)上,筆者提出"避水采氣"層次分析步驟.

1)首先分析研究區(qū)的斷裂構(gòu)造特征,選取井位時(shí)應(yīng)避開斷層(圖5-a).

2)其次確定水力壓裂縫類型.若發(fā)育水平壓裂縫,則煤層氣井不會(huì)出現(xiàn)高產(chǎn)水.若發(fā)育垂直壓裂縫,則需進(jìn)一步分析頂?shù)装鍘r性組合類型(圖5-b、c).

表2　中低產(chǎn)水井巖性組合類型及典型日產(chǎn)水量和典型日產(chǎn)氣量表

3)最后判斷巖性組合類型.當(dāng)發(fā)育垂直壓裂縫時(shí),若巖性組合類型好,不易壓穿頂?shù)装?若巖性組合類型較差,則易壓穿頂?shù)装?溝通含水層,造成煤層氣井高產(chǎn)水(圖5-d、e).

4.2"避水采氣"有利區(qū)預(yù)測(cè)

根據(jù)上述"避水采氣"層次分析步驟,筆者對(duì)壽陽(yáng)區(qū)塊進(jìn)行了有利區(qū)預(yù)測(cè).該區(qū)煤層均發(fā)育垂直壓裂縫,在避開斷層的前提下,可將巖性組合為Ⅰ型和Ⅱ型的區(qū)域視為煤層氣開發(fā)"避水采氣"有利區(qū).

圖5　"避水采氣"層次分析模式圖

圖6　研究區(qū)煤層氣開發(fā)"避水采氣"有利區(qū)分布圖

3號(hào)煤層頂板泥巖厚度介于0～67.2 m,底板泥巖厚度介于0～55.6 m,大部分井位頂?shù)装迥鄮r厚度處于3～6 m,結(jié)合砂巖厚度可知,3號(hào)煤層巖性組合以Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ型為主.研究區(qū)東北部和西部巖性組合類型較好,大部分區(qū)域可達(dá)Ⅰ型;中南部巖性組合為Ⅱ型,而中北部以Ⅲ型為主,局部地區(qū)可見Ⅳ型(圖6-a).

9號(hào)煤層頂板泥巖厚度介于0～36.1 m,底板泥巖厚度介于0～88.45 m,大部分井位頂?shù)装迥鄮r厚度處于3～6 m,結(jié)合砂巖厚度可知,9號(hào)煤層的巖性組合以Ⅰ型、Ⅱ型和Ⅲ型為主.在區(qū)塊的西部和中北部巖性組合類型好(Ⅰ型和Ⅱ型),南部、西北部和東北部巖性組合類型較差(Ⅲ型和Ⅳ型)(圖6-b).

15號(hào)煤層頂板泥巖厚度介于0～88.45 m,底板泥巖厚度介于0～41.2 m,大部分井位頂?shù)装迥鄮r厚度處于3～6 m,結(jié)合砂巖厚度可知,15號(hào)煤層的巖性組合以Ⅰ型、Ⅱ型和Ⅲ型為主.在區(qū)塊的中北部和西部巖性組合類型好(Ⅰ型和Ⅱ型),南部、西北部和東北部巖性組合類型較差(組合類型為Ⅲ型),局部出現(xiàn)Ⅳ型巖性組合(圖6-c).

5　認(rèn)識(shí)與建議

1)壽陽(yáng)區(qū)塊煤層氣井產(chǎn)水量差異特征明顯,高產(chǎn)水量嚴(yán)重抑制了煤層氣井產(chǎn)能.煤層氣井產(chǎn)水量差異主要存在兩個(gè)方面的原因:①斷層溝通了煤層和臨近含水層,導(dǎo)致煤層外的水進(jìn)入煤層中,從而出現(xiàn)煤層氣井高產(chǎn)水的情況;②在對(duì)煤層改造過(guò)程中,水力壓裂產(chǎn)生的垂直壓裂縫壓穿了巖性組合類型較差的頂?shù)装?從而使含水層中的水通過(guò)壓裂縫進(jìn)入煤層,導(dǎo)致煤層氣井高產(chǎn)水.

2)該區(qū)3號(hào)煤層的"避水采氣"有利區(qū)主要分布在西部和東北部,9號(hào)和15號(hào)煤層的"避水采氣"有利區(qū)主要分布在西部和中北部.西部地區(qū)適合3套煤層合層開采,中北部地區(qū)適合9號(hào)+15號(hào)煤層合采,而東北部?jī)H適合單采3號(hào)煤層.

3)在煤層氣井位優(yōu)選和有利區(qū)預(yù)測(cè)時(shí),應(yīng)遵循"一看斷裂構(gòu)造;二看應(yīng)力類型;三看巖性組合"的分析原則,即優(yōu)先選擇無(wú)斷裂發(fā)育的煤層氣富集區(qū),在此基礎(chǔ)上考慮區(qū)域地應(yīng)力類型和不同位置的煤層頂?shù)装鍘r性組合類型,最終選擇發(fā)育垂直壓裂縫且煤層頂?shù)装鍘r性組合為Ⅰ型和Ⅱ型的位置作為目標(biāo)井位.

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(修改回稿日期 2016-05-17 編 輯 羅冬梅)

Reasons for water production difference of CBM wells in Shouyang Block, Qinshui Basin, and prediction on favorable areas

Wang Jin1, Kang Yongshang1,2, Jiang Shanyu1, Zhang Shouren3,4, Ye Jianping3,4, Wu Jian3,4, Zhang Bing3,4, Guo Mingqiang3,4
(1. College of Geosciences, China Uniνersity of Petroleum 〈Beijing〉, Beijing 102249, China; 2. State Key Laboratory of Petroleum Resources and Prospecting, Beijing 102249, China; 3. CNOOC Unconνentional Oil & Gas Branch, Beijing 100011, China; 4. China United Coalbed Methane Co., Ltd., Beijing 100011, China)

NATUR. GAS IND. VOLUME 36, ISSUE 8, pp.52-59, 8/25/2016. (ISSN 1000-0976; In Chinese)

The CBM (coalbed methane) wells in Shouyang Block, Qinshui Basin, are mostly characterized by "high water yield but low gas output" in the process of drainage gas recovery. High water production restricts single-well CBM production. Therefore, 64 wells in Shouyang Block were investigated in terms of their dynamic production performance, geologic, drilling and fracturing data. Then the reasons for water production difference of CBM wells were comprehensively analyzed from the aspects of faulted structure, hydraulic fracture type and lithological combination types of coal roof and floor. Finally, the analytical hierarchy process of "water evading and gas producing" was accordingly put forward, and the favorable "water-evading and gas-producing" areas were predicted. It is shown that there are two key reasons for water production difference of CBM wells in Shouyang Block. First, some CBM wells are located near faults, which connect the sandstone aquifers between coal roof and floor, leading to higher single-well water production. And second, the regional ground stress in Shouyang Block determines that vertical hydraulic fractures will be generated in the process of coalbed fracturing in this block and they penetrate the coal roof and floor where lithological combinations are poor, so aquifers are connected and single-well water production is increased. It is recommended to predict favorable "water evading and gas producing" areas in the process of CBM production. And the analytical hierarchy process should be performed subsequently based on faulted structure, stress type and lithological combination. It is concluded that the favorable "water-evading and gas-producing" areas for CBM development are located in the western, northeastern andnorth central Shouyang Block.

Qinshui Basin; Shouyang Block; Coalbed methane; Water production difference; Faulted structure; Hydraulic fracture type; Lithological combination; Favorable area prediction

10.3787/j.issn.1000-0976.2016.08.007

國(guó)家科技重大專項(xiàng)"深煤層煤層氣開發(fā)技術(shù)研究及裝備研制"(編號(hào):2011ZX05042).

王金,女,1991年生,碩士研究生;主要從事煤層氣勘探開發(fā)方面的研究工作.地址:(102200)北京市昌平區(qū)府學(xué)路18號(hào). ORCID:0000-0002-2561-2252.E-mail:1303534116@qq.com

康永尚,1964年生,教授,博士;主要從事非常規(guī)油氣勘探開發(fā)地質(zhì)工程及海外油氣項(xiàng)目?jī)?chǔ)量、價(jià)值評(píng)估研究工作.地址: (102200)北京市昌平區(qū)府學(xué)路18號(hào).E-mail: kangysh@sina.com