貴州織金區(qū)塊煤層氣井排采影響因素分析

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?？刹擅簩佑?0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)評論，2008，54（1）：65-69.