基于大佛寺井田煤層氣井排采工程實(shí)踐淺析

基于大佛寺井田煤層氣井排采工程實(shí)踐淺析

煤層氣井煤層氣的產(chǎn)出原理不同于常規(guī)油氣，其必須依賴于排水降壓才能實(shí)現(xiàn)。本文以大佛寺井田煤層氣井生產(chǎn)實(shí)踐作為分析依據(jù)，介紹分析了目前彬長礦區(qū)大佛寺井田煤層氣井排采的工藝技術(shù)，闡述了大佛寺井田排采特點(diǎn)、連續(xù)排采的意義及排采制度制定的影響因素，同時(shí)給出了降低停井傷害的幾點(diǎn)建議。

中國煤層氣開發(fā)一直在一個(gè)兩極分化的情形之中—富集高產(chǎn)區(qū)，粗放式管理，獲高產(chǎn)；致密中等富集區(qū)，精細(xì)化管理，開發(fā)舉步維艱。排采工程在已經(jīng)限定的開發(fā)區(qū)域的實(shí)施就要突出其區(qū)塊特點(diǎn)，要堅(jiān)持科學(xué)化排采，以獲取煤層氣井最大化產(chǎn)能，本文就大佛寺井田煤層氣井排采生產(chǎn)實(shí)踐探討排采工程的相關(guān)問題。

大佛寺井田開發(fā)基礎(chǔ)參數(shù)

大佛寺井田煤層氣井目的煤層為4煤層，平均厚度約為14米，傾角平均為5°，4煤滲透率為3.06～5.73md，井田煤層氣參數(shù)井實(shí)測4煤儲層壓力為2.43～3.20MPa，壓力梯度為0.481～0.53MPa/100m，平均0.487MPa/100m。井田內(nèi)各儲層壓力梯度小于靜水壓力梯度（0.978MPa/100m），為低壓異常狀態(tài)。通過開發(fā)區(qū)域目的煤儲層取樣測試計(jì)算，大佛寺井田4號煤層氣臨界解吸壓力為1.25～1.51MPa，含氣飽和度為61～67%。

煤層氣井排采實(shí)踐

排采工程模式

在對不同的開發(fā)井田，排采工程的進(jìn)行都必須依托該區(qū)域煤儲層參數(shù)和區(qū)域地質(zhì)參數(shù)，在煤層氣開發(fā)項(xiàng)目建設(shè)前期初步設(shè)計(jì)時(shí)，會采用不同軟件，如COMET3，依據(jù)已知儲層參數(shù)及地質(zhì)參數(shù)對設(shè)計(jì)井型的排采進(jìn)行模擬，模擬單井產(chǎn)能，模擬單井排采工程技術(shù)參數(shù)，以此為后期實(shí)際排采工程的進(jìn)行提供參考。煤層氣井的產(chǎn)能能否真正高效釋放主要依賴于所制定的排采制度以及排采制度的執(zhí)行情況。

而且在排采工程實(shí)施過程中還需再進(jìn)行產(chǎn)能模擬和歷史擬合，而且此過程中所依托的參數(shù)將更全面，更真實(shí)，更具體，因?yàn)榕挪晒こ虉?zhí)行之前實(shí)施的建設(shè)工程，如鉆井工程、測井工程、采樣解析工程等在不斷獲取和互相驗(yàn)證地質(zhì)參數(shù)及儲層參數(shù)。新的產(chǎn)能模擬將更加準(zhǔn)確的指導(dǎo)后續(xù)排采工程的執(zhí)行，而歷史擬合工作將進(jìn)行理論與實(shí)踐的相互檢驗(yàn)、驗(yàn)證，以便進(jìn)行排采工程技術(shù)參數(shù)的修繕。

排采制度的制定

大佛寺井田排采特點(diǎn)分析

大佛寺井田內(nèi)各儲層壓力梯度小于靜水壓力梯度（0.978MPa/100m），這種低壓異常情況，就決定了大佛寺井田的煤層氣井排采先期基本只排水，基本只產(chǎn)水的排采特點(diǎn)；而且針對大佛寺井田4號煤層氣臨界解吸壓力1.25～1.51MPa、儲層原始壓力為2.43～3.20MPa這種情況，也就是臨儲比較小，這就決定了大佛寺井田煤層氣井先期排采至煤層氣開始解吸需要更多的功耗，排采強(qiáng)度一定的情況下，將延長排水降壓階段時(shí)間。

大佛寺井田煤儲層傾角平均為5°，或者說有一定傾角的煤儲層在進(jìn)行遠(yuǎn)端對接多分支井開發(fā)時(shí)，為避免或減輕后期排采工程中井筒煤粉堵塞問題的棘手，水平井煤層段主支方向盡量與煤層傾向保持一致或相近（當(dāng)然要考慮儲層主應(yīng)力方向），而且排采井筒布置在主支標(biāo)高較低點(diǎn)，使攜帶煤粉（固相）的流體在排采通道內(nèi)呈現(xiàn)順煤層傾向的由高到低的流動。

連續(xù)排采的實(shí)際意義

煤層氣的吸附—解析是動態(tài)平衡過程（如圖1、圖2），而且隨著排采的進(jìn)行煤儲層會發(fā)生連續(xù)變形，各相間關(guān)系也發(fā)生著變化，甚至發(fā)生化學(xué)變化，從而影響著滲流通道的滲流能力，并形成降壓漏斗（壓降漏斗，也可示意煤層氣氣相滲流面），而且這個(gè)降壓漏斗隨著排采不斷擴(kuò)大，而且一定程度時(shí)可擴(kuò)大了煤層氣井的控制面積。這是最終排采結(jié)果也是最終的目的。

由于吸附—解析的動態(tài)平衡，并且在實(shí)際排采過程中可根據(jù)沉沒度及產(chǎn)氣量之間的關(guān)系來表示，如圖1、圖2（時(shí)間軸是保持一致的，可以任意兩條曲線搭配分析查看）。2012年4月3日起由于DFS-C02井檢泵撈砂作業(yè)，停井8天，井筒內(nèi)沉沒度由21米上升到64米，沉沒度的增大也就意味著井底流壓（井底壓力）增大，壓力傳遞，最終恢復(fù)了儲層壓力，使已解析出來但仍處在基質(zhì)周邊的煤層氣又重新吸附，并且使?jié)B流通道收到壓縮，使部分煤粉、地層化學(xué)物質(zhì)（會發(fā)生反應(yīng)產(chǎn)生沉淀）回流至滲流通道，從而堵塞通道。使原本排采正效應(yīng)改良而獲得的較好的滲透率變小。待4月11日開始恢復(fù)排采，其經(jīng)歷了40天左右的時(shí)間才恢復(fù)到停井前的日產(chǎn)能。此過程中不但損失了40天的正常產(chǎn)能，還在一方面阻礙了連續(xù)排采帶來的儲層改造正效應(yīng)（可以改良滲透率），并且還會增加排采工程成本等等一系列負(fù)面影響。而且從圖1、圖2中后續(xù)2次停井中也可以直白的看出，停井一次將要耗費(fèi)七八倍于停井時(shí)花費(fèi)的時(shí)間去恢復(fù)產(chǎn)能，而且只是產(chǎn)能意義上的恢復(fù)，有些微觀傷害（負(fù)效應(yīng)）甚至是不可逆的，從某種意義上說這種負(fù)效應(yīng)會影響該煤層氣井的總體產(chǎn)能，那么由此總結(jié)出的就是煤層氣井要進(jìn)行連續(xù)排采，平穩(wěn)排采。

那么如何實(shí)現(xiàn)最大化連續(xù)排采，需要從多方面去入手：（1）煤層氣井建設(shè)工程中，要嚴(yán)格控制井身質(zhì)量，其中最重要的就是井斜控制。實(shí)際生產(chǎn)中會出現(xiàn)由于井斜過大使油管、螺桿泵等出現(xiàn)偏磨嚴(yán)重的情況，從而使油管、泵等的壽命縮短，增加了修井次數(shù)，縮短了修井周期，加大了排采過程中對井的傷害。（2）要從設(shè)備、材料質(zhì)量上把關(guān)，采購物資的質(zhì)量一定要過關(guān)，避免采購翻新管材，圖一時(shí)便宜。（3）安裝過程中要避免嚴(yán)重磕碰，磕碰會增大管材的疲勞損傷。（4）運(yùn)行排采中設(shè)備操作也有一定影響，必要時(shí)候的啟停要遵循循序漸進(jìn)的規(guī)范實(shí)施，減小瞬間較大作用力對油桿、泵掛的沖擊傷害。

排采制度的制定影響因素

根據(jù)上述內(nèi)容，就排采工程而言它不是單獨(dú)可行的模塊，而是煤層氣井項(xiàng)目工程從始至終諸多因素影響、貫穿的一項(xiàng)系統(tǒng)化工程工作，從煤層氣開發(fā)區(qū)域優(yōu)選、井型優(yōu)化、鉆完井工程及地質(zhì)儲層參數(shù)獲取、設(shè)備采購及安裝等等一系列工作因子會控制（指導(dǎo)）著排采工程工作的進(jìn)行。

而排采過程中套壓、沉沒度、動液面、井底流壓、煤粉量等都在不同排采階段起著不同的指示作用，排采初期要逐步降低井底流壓進(jìn)行排采，降壓幅度在0.05MPa左右，產(chǎn)氣量上升階段要控制和調(diào)整好套壓，以調(diào)控產(chǎn)氣量上升速度，也就是調(diào)整排采強(qiáng)度，沉沒度、動液面是井底流壓的影響因素，屬于次一級的排采制度調(diào)控手，而且在各個(gè)不同排采階段，煤粉的有無及量的大小來將決定著下一步排采工作制度的調(diào)整方向，它基本上是貫穿了煤層氣井排采始末。

而再多的因素影響，也要堅(jiān)持一個(gè)方向：連續(xù)、平穩(wěn)排采。

圖1

圖2

結(jié)語

（1）大佛寺井田有其地質(zhì)及儲層特征（特點(diǎn)），這些特點(diǎn)也同樣造就了排采特征，這就是煤層氣開發(fā)的區(qū)域性；同事告誡開發(fā)者不要搬套別人的排采工作制度。

（2）大佛寺井田煤層氣井的排采實(shí)踐再次驗(yàn)證停井（修井）對煤層氣井的傷害不可輕視。

（3）簡要闡述了套壓、井底流壓等因素對于排采制度制定中的影響作用。

10.3969/j.issn.1001- 8972.2016.21.027