彭 鶴 石 斌 張 聰 劉春春 李學(xué)博 馮樹(shù)仁

(中石油華北油田山西煤層氣勘探開(kāi)發(fā)分公司，山西 048000)

1 生產(chǎn)區(qū)概況

樊莊-鄭莊區(qū)塊煤層氣開(kāi)發(fā)的主要層系為二疊系下統(tǒng)山西組3號(hào)煤層、石炭系上統(tǒng)太原組15號(hào)煤層。

3號(hào)煤層儲(chǔ)層壓力梯度介于0.5×10-2MPa/m～1.0×10-2MPa/m之間，平均0.78×10-2MPa/m；15號(hào)煤層儲(chǔ)層壓力梯度介于0.6×10-2MPa/m～1.2×10-2MPa/m之間，平均0.85×10-2MPa/m。屬于常壓—欠壓儲(chǔ)層。

3號(hào)煤層埋深介于400～1100m之間，平均700m；15號(hào)煤層埋深介于500～1200m之間，平均800m。根據(jù)區(qū)內(nèi)測(cè)試壓力梯度計(jì)算，3號(hào)煤儲(chǔ)層壓力一般在2.0～10MPa之間，平均6.0MPa；15號(hào)煤儲(chǔ)層壓力一般在3.5～11MPa之間，平均7.1MPa。儲(chǔ)層壓力較低。

3號(hào)煤儲(chǔ)層滲透率介于0.02～0.5mD之間，平均0.1mD。15號(hào)煤儲(chǔ)層滲透率介于0.01～0.6mD之間，平均0.1mD。為低滲儲(chǔ)層。

2 產(chǎn)氣量突降井類型及原因判別

產(chǎn)氣量突降井指在短時(shí)間內(nèi)氣量大幅下降，通過(guò)常規(guī)調(diào)參、作業(yè)等手段產(chǎn)量無(wú)法完全恢復(fù)，產(chǎn)氣量損失較大井。樊莊-鄭莊區(qū)塊出現(xiàn)氣量突降的井共計(jì)30余口，單井日產(chǎn)氣量下降500～3000 m3。氣量突降井主要有2種類型，一種是由于井下泵故障，修井作業(yè)后泵況恢復(fù)正常，但產(chǎn)氣量未恢復(fù)井；第二種是受到鄰井壓裂干擾，產(chǎn)氣量下降井。

2.1 修井作業(yè)后氣量無(wú)法恢復(fù)

部分井由于泵況差、油管磨漏、抽油桿斷脫等原因?qū)е戮讐毫ι仙?、產(chǎn)氣量下降，需進(jìn)行修井作業(yè)。作業(yè)后，井下管桿泵恢復(fù)正常，但產(chǎn)氣量較生產(chǎn)正常時(shí)大幅降低。

如Z93井，2013年5月由于泵效降低，產(chǎn)水量下降，井底壓力回升，產(chǎn)氣量由正常的1500m3/d下降至600m3/d，需要修井作業(yè)。修井作業(yè)后，泵況恢復(fù)正常、井底壓力降至作業(yè)前水平，但產(chǎn)氣量未恢復(fù)，維持日產(chǎn)氣350m3/d左右低產(chǎn)(圖1)。通過(guò)作業(yè)前后生產(chǎn)數(shù)據(jù)對(duì)比發(fā)現(xiàn)，該井正常生產(chǎn)時(shí)水質(zhì)較差，含有一定量煤粉，修井作業(yè)后水質(zhì)變清，煤粉含量大幅降低；同時(shí)，該井修井作業(yè)后日產(chǎn)水量較正常生產(chǎn)時(shí)下降2m3。

圖1 Z93井生產(chǎn)曲線

由于直井產(chǎn)出的煤粉主要是由于壓裂改造導(dǎo)致的煤巖破裂產(chǎn)生，并由氣水?dāng)y帶，通過(guò)裂隙系統(tǒng)進(jìn)入井筒。Z93井產(chǎn)出煤粉減少、水量降低、氣量降低說(shuō)明該井煤粉及氣水產(chǎn)出通道出現(xiàn)了堵塞。經(jīng)過(guò)分析認(rèn)為，該井堵塞物主要是作業(yè)過(guò)程中起下管柱對(duì)井筒內(nèi)液體、固體顆粒物擾動(dòng)形成的，堵塞的位置為射孔井眼。

2.2 鄰井壓裂干擾氣量突降

由于部分井區(qū)早期井位部署、開(kāi)發(fā)工藝針對(duì)性不強(qiáng)，導(dǎo)致單井產(chǎn)氣量較低，需要進(jìn)行井網(wǎng)調(diào)整或二次壓裂。在新井壓裂或老井二次壓裂時(shí)，易干擾相鄰老井，導(dǎo)致鄰井產(chǎn)氣量大幅降低。

如Y6井，2014年7月位于NE向180m的鄰井X26-1(圖2)實(shí)施壓裂改造，對(duì)Y6井造成了干擾。Y6井生產(chǎn)參數(shù)突變，井底壓力由0.3MPa上升至4.7MPa，日產(chǎn)氣量由820m3下降至不產(chǎn)氣，日產(chǎn)水量由0.3m3上升至6.6m3，產(chǎn)出水煤粉含量大幅上升(圖3)。

圖2 Y6井區(qū)構(gòu)造井位圖

圖3 Y6井生產(chǎn)曲線

由于煤巖具有抗拉、抗壓強(qiáng)度低，高泊松比、低彈性模量的特點(diǎn)。壓裂液注入井筒時(shí)，高壓、大排量的液體易造成儲(chǔ)層壓力激動(dòng)，煤巖破碎，導(dǎo)致了大量煤粉的產(chǎn)生。同時(shí)，由于老井排采時(shí)間長(zhǎng)，井控范圍內(nèi)儲(chǔ)層壓力較低；而鄰井壓裂施工壓力一般在15MPa以上，導(dǎo)致了壓裂液、煤粉向儲(chǔ)層壓力低值區(qū)運(yùn)移，進(jìn)而造成低值區(qū)儲(chǔ)層壓力上升、煤粉污染。在井距較小、一定方位的情況下，相鄰老井易受到干擾，導(dǎo)致井底壓力上升、氣水通道污染，產(chǎn)量大幅下降。

3 擠注解堵施工設(shè)計(jì)及工序

針對(duì)以上兩種氣量突降情況，提出了擠注解堵工藝。其中，針對(duì)修井作業(yè)導(dǎo)致的產(chǎn)氣量突降井，試驗(yàn)利用低排量、低液量擠注工藝沖洗套管及射孔井眼，達(dá)到恢復(fù)氣水產(chǎn)出通道的目的。針對(duì)鄰井壓裂干擾導(dǎo)致的產(chǎn)氣量突降井，由于低排量擠注解堵作用范圍較小，無(wú)法達(dá)到解除儲(chǔ)層污染的目的，但大規(guī)模水力壓裂易對(duì)鄰井造成干擾，因此試驗(yàn)利用低排量、中等液量擠注工藝解除近井地帶儲(chǔ)層污染，達(dá)到部分疏通氣水產(chǎn)出通道的目的。

擠注解堵施工施工設(shè)備主要包括修井機(jī)1臺(tái)，400型壓裂泵車2～3臺(tái)，250型井口1套，管線等。一施工工序一般為起管柱-清理井筒-安裝井口-安裝管線-循環(huán)試壓-擠注-放噴。設(shè)計(jì)注入液量80～160m3，設(shè)計(jì)注入排量1～2m3/min左右。工藝流程如圖4所示。

圖4 擠注解堵施工工藝流程圖

4 應(yīng)用效果

2014年至今，低液量擠注解堵共計(jì)施工井12口，其中，由于修井作業(yè)導(dǎo)致的產(chǎn)氣量突降井實(shí)施8口，全部見(jiàn)效，施工后產(chǎn)量基本恢復(fù)至正常生產(chǎn)水平，較解堵前平均增量1200m3/d。由于鄰井壓裂干擾導(dǎo)致的產(chǎn)量下降井實(shí)施4口，見(jiàn)效2口，見(jiàn)效井平均增量200m3/d(表1)。

其中Z93井，修作業(yè)井后產(chǎn)氣量未恢復(fù)。施工前日產(chǎn)氣量保持350m3基本保持穩(wěn)定，2014年11月進(jìn)行擠注解堵，注入清水80m3，施工后日產(chǎn)氣量上升至1100m3，效果較好(圖5)。

表1 實(shí)施井解堵前后產(chǎn)量對(duì)比表

圖5 Z93井生產(chǎn)曲線

Y6井，受鄰井壓裂影響產(chǎn)氣量大幅下降。施工前日產(chǎn)氣量保持260m3基本保持穩(wěn)定，2014年11月進(jìn)行擠注解堵，注入清水150m3。施工后日產(chǎn)氣量上升至380m3，措施效果一般(圖6)。

圖6 Y6井生產(chǎn)曲線