煤层气井排采速率与产能分析

  煤层气井排采速率与产能分析  Summary：煤层气是一种不可再生资源，是重要的战略资源，通过煤层气的开发，能够降低煤层中瓦斯气的浓度，提高煤田开采的安全性；煤层气井的排采必须以合理的、缓慢的速率进行，否则将造成储层的严重伤害。本文通过对淮南煤层气井组PX2-1井排采过程进行分析研究，定量分析了该井的产气规律与产能分析，为该区块煤层气井的排采提供了依据。Keys：煤层气；排采；产能；渗透率一、排采速率对煤层气井产能的作用机制1、排采半径排采阶段，如果液面下降速率过快，井筒附近的流体就会以较高的速度和较大流体压差流向井筒，有效应力快速增加，裂缝过早闭合，无法将压力传递到更远处，造成压降漏斗得不到充分扩展，排采半径得不到有效延伸，只有井筒附近很小范围内的煤层得到了有效降压，有效排采半径变得很小，产气量在达到高峰后，由于气源的供应不足而急剧下降，无法长期持续生产。2、速敏效应在排采过程中，井筒附近地层流体压力逐渐降低，与外边界形成压力差，驱使远处的气和水向井筒运移，流体在裂缝中的运移势必携带一定量的固体颗粒（煤粉或支撑剂），流速越大，携带能力越强，排采速率过快，将造成单位距离内流体压差过高，从而造成裂缝内流体流速加快，高速流体携带大量的煤粉及支撑剂快速向井筒运移。如果这些煤粉或支撑剂运移到了井筒，还可通过冲洗排出；如果堆积在临井地带，将堵塞裂缝，产生速敏效应，造成储层渗透性严重降低，致使煤层气井既不产水，也不产气，速敏效应可以通过控制液面下降速度得以最大限度的消除，从某种程度上速敏效应是可以避免的。3、裂缝闭合水力加砂压裂旨在建立具有较高导流能力的主支撑裂缝，同时使煤层中的众多微裂缝相互连通并部分支撑，在煤层中形成复杂的连通网络体系，从而达到改善煤层的裂隙系统，提高渗透性，实现增产的效果。若排采速率过快，流体快速产出，流体压力降低，有效压力快速增加，裂缝支撑点压力增加，在加上煤的抗压强度较低，将发生支撑剂颗粒镶嵌煤层现象，闭合压力越大，镶嵌越强烈。煤体强度、闭合压力、支撑剂强度都是不可改变的；要延缓裂缝闭合时间，尽可能扩大排采压降范围，就必须严格控制，缓慢降压，尽可能在裂缝闭合之前抽采最大范围内的煤层气。这也是埋深较大的煤层气藏开发的技术避障，是目前急需解决的难。4、不连续排采由于排采速率过大造成吐粉、作业、断电等原因不能连续排采，也直接影响产能；停泵后液面回升，储层内驱使流体流动的压力差降低，裂缝内流体流速降低，速敏效应减缓；再次启动抽采，液面下降，速敏效应再次发生，甚至会更强烈，如此反复，对储层的伤害只能更加严重。二、实例分析PX2-1井位于淮南市潘谢区块，该井是为开采该区块煤层气设计的试验井，采用水平井下套管完井，设计井眼轨迹从距13-1煤层0-5m范围内的13-1煤层顶板穿过，造斜点395m，水平段长度857m。该井排采简况如下：压裂后待压力稳定后正式放喷，累计放喷50天，返排率14.7%，基本正常。螺杆泵正式运转排水21日后，监测到井口出现套压，当时井底流压5.277MPa，累计排出液量2882.17m3（见套压返排率19.6%）。累计排采260天后，目前井底流压0.5MPa，其中套压0.15MPa，液柱高度35m左右，处于降产阶段。压裂液累计返排率35.4%左右。图1PX2-1井排采参数曲线图由图1曲线图可看出该井最高日产气量1130方，与估算值日产气量3000方相差很远，而且稳产期很短，达到最高值后日产气量直线下降，日产水量也由最初35m³/d降至3m³/d。该井气量水量的快速下降与前期排采速率有着很大的关系，具体分析为以下几个原因：1、该井煤层厚度仅有2.2m，通常情况下，煤层厚度小会造成煤层厚度变化大、物性相对较差且非均质性强，会对煤层的排水降压效果产生影响，不利于煤层解析。不同煤阶煤层气吸附/解析特征有显著差异。高煤阶气藏含气性好，但相对解析速率低，解析效率不高；低中煤阶气藏含气性相对变差，但相对解析速率变大，解析效率较高。本煤田13-1构造煤属于中煤阶，相对解析速率较快，同时也会造成在产量达到峰值后难以稳定。2、该井为本煤田第2口煤层气水平井排采井，与第1口井（新谢-1L井）不在一个区块，煤层含气饱和度差异不清楚，造成解析压力预测与实际情况产生误差、单相流排水降压阶段排采强度过大、过早见气，由于相对渗透率原理，过早见气会使日产水量快速下降，造成见气时压裂液返排率很低只有19.6%。3、从排采参数统计分析，该井单相流排水降压阶段平均排采强度11.5m/d，降压速度过快，会对煤层造成较大应力敏感性影响，快速降低近井（缝）地带煤层渗透性，放慢远端压力下降速度，造成累计返排率降低，减小后期供气面积。4、排采初期排采速率太大，动液面降低太快，降压漏斗没有得到充分扩展，排采半径很小，气源供给不足；动液面的快速下降，造成临井地带裂缝因有效应力的快速增加而过早闭合；严重的速敏效应已经发生。上述条件的共同作用使得煤储层渗透性遭到严重伤害。排采参数数值模拟明，在达到临界解析压力之前液面下降速率5~10m/d最佳，达到临界解析压力时应维持液面不变一段时间后，在以1~2m/d的速度下降。三、结论煤储层压裂产生的裂缝随煤层气井排采的进行，裂缝的受力状态发生动态变化，排采速率过大会使储层中的流体沿裂缝快速向井筒运移，裂缝所受有效应力快速增加，造成的不良后果有：①裂缝过早闭合，压降不能传递得更远，有效排采半径变小，气源供给不足；②快速产出的流体携带大量的煤粉和支撑剂，发生速敏效应；③裂缝趋于闭合，也大大降低煤储层渗透率；④煤层气井的不连续排采也将引起速敏效应，而排采率过小，使排采周期延长，会增加生产成本。因此，在排采过程中，应根据不同的地质条件控制排采速率，制定合理的降压制度，使有效应力缓慢的增加，延缓裂缝的闭合，以扩大解析半径，延长产气高峰值，提高煤层气井的产气量。Reference[1]任源峰，煤层气排采中的技术管理，油气井测试，2003.5[2]宋丽平，煤层气井排水采气工艺技术研究，中国石油大学，2011.3[3]王飞，煤层气排采过程中煤粉控制研究，中国新技术新产品，2016.4[4]叶建平，我国煤层气产业发展现状和技术进展，煤炭科学技术，2016.8[5]何伟刚，地应力对煤层渗透性的影响，辽宁技术大学学报，2000.1第1页共3页 -完-