(山西西山藍(lán)焰煤層氣有限責(zé)任公司 山西 030200)
隨著投運(yùn)時間增長,煤層氣井產(chǎn)量會不可避免地出現(xiàn)衰減情況。本文研究位于西山煤電屯蘭礦煤層氣井,其投運(yùn)時間已8年有余。因屯蘭礦煤層偏軟,具有低滲透率、低瓦斯含量以及低儲層壓力特點,導(dǎo)致該區(qū)域煤層氣井產(chǎn)量較低且衰減嚴(yán)重。截至2020年初,屯蘭礦區(qū)域?qū)託饩a(chǎn)量已由2014年14萬m3/d降至8萬m3/d,且該區(qū)域鉆井?dāng)?shù)已基本達(dá)設(shè)計上限,難以大規(guī)模補(bǔ)新井,為保證屯蘭礦煤層氣產(chǎn)量穩(wěn)定,對投運(yùn)年限較久的煤層氣井進(jìn)行技術(shù)改造迫在眉睫。
我公司前期采取的等離子脈沖、徑向鉆孔解堵、高壓注水等技術(shù)改造均未能在屯蘭礦取得理想效果,同時根據(jù)屯蘭礦煤層氣井生產(chǎn)現(xiàn)狀,最終選擇采用二次壓裂改造方案,以期取得突破。
我公司分別于2013年、2019年、2020年對屯蘭礦煤層氣井進(jìn)行二次壓裂改造施工,根據(jù)實際施工效果分析,總結(jié)出以下選址依據(jù):
(1)區(qū)塊內(nèi)沒有不利于產(chǎn)氣的構(gòu)造,有連續(xù)穩(wěn)定的 4#、9#煤層。
(2)煤層噸煤瓦斯含量超過8m3/t。
(3)煤層厚度超過2m。
(4)歷史產(chǎn)氣量較好的優(yōu)勢區(qū)塊。
我公司2013年、2019年和2020年對屯蘭礦煤層氣井進(jìn)行二次壓裂改造施工的壓裂選層、射孔方案及壓裂方式詳見下表1。
表1 2013年、2019年、2020年壓裂工藝對比
通過分析2013年、2019年、2020年壓裂工藝優(yōu)缺點及結(jié)合煤層氣井實際生產(chǎn)效果,總結(jié)出以下二次壓裂方案:
(1)對于原始壓裂煤層改造,采用小砂量、大液量施工參數(shù),可增大壓裂控制范圍。
(2)對于新煤層改造,采用小砂量、小液量施工參數(shù),可降低施工成本。
(3)選擇性對歷史產(chǎn)氣較差或不產(chǎn)氣煤層氣井8#煤層進(jìn)行壓裂改造,放棄2#煤層壓裂,可降低改造成本。
(4)噴砂射孔可保證射穿水泥環(huán),結(jié)束后持續(xù)循環(huán)150方液量可穩(wěn)定壓裂通道,提升射孔效果。
(5)多層壓裂時進(jìn)行分層施工,不再使用滑套等連續(xù)施工工具;單層壓裂完畢后立刻打撈橋塞、封隔器,可緩解因老井套管變形導(dǎo)致施工困難,加快施工進(jìn)度。
(6)前置液液量增加至總液量40%,頂替液量增大至套管及地面管線容積的1.5倍。可增加造縫數(shù),一定程度上形成體積縫,以及形成良好裂隙通道。
我公司2013年、2019年和2020年二次壓裂改造施工效果詳見下表2。
表2 2013年、2019年、2020年二次壓裂井壓裂效果
2013年二次壓裂井改造后1個月內(nèi)煤層氣井產(chǎn)量有較大幅度提高,平均產(chǎn)量達(dá)905m3/d,單井最高產(chǎn)量1397m3/d,但隨后產(chǎn)量直線下降,施工前后產(chǎn)量無明顯提高,可得出以下判斷:
(1)由于井徑擴(kuò)大率增大,井筒下部水泥環(huán)過厚,普通槍彈射孔難以保證效果。
(2)由于原始壓裂層位和二次壓裂改造層位相同,二次壓裂改造液體和砂沿原有裂隙擴(kuò)散,導(dǎo)致有效裂隙沒有進(jìn)一步增加。
(3)由于原有壓裂煤層儲層壓力已經(jīng)降低,一定程度上使返排率降低,產(chǎn)氣持續(xù)能力下降,最終影響改造效果。
2019年二次壓裂改造煤層氣井口套壓和產(chǎn)量較2013年均有較大幅度提升,可得出以下判斷:
(1)新開4#、9#煤層的生產(chǎn)井產(chǎn)量提升明顯,效果遠(yuǎn)超過2#、8#煤層改造,產(chǎn)量較改造前提升一倍以上。
(2)加強(qiáng)彈射孔效果優(yōu)于普通槍彈射孔,可有效射穿水泥環(huán)。
2020年煤層氣井二次壓裂較2019年產(chǎn)量提升幅度較小,但井口套壓和提產(chǎn)率提升明顯,產(chǎn)氣量仍有提升的空間,可得出以下判斷:
(1)噴砂射孔+加強(qiáng)彈補(bǔ)射孔效果優(yōu)于加強(qiáng)彈射孔,其更有利于建立、延伸通道、增加通道數(shù)量及維持通道穩(wěn)定,可有效提高煤層滲透率,保證煤層氣連續(xù)、穩(wěn)定產(chǎn)出。
(2)放棄改造歷史產(chǎn)氣較好煤層氣井的2#、8#煤層,老層壓裂后產(chǎn)氣量提升不明顯。
(3)選擇性壓裂8#煤層的煤層氣井產(chǎn)量提升明顯,以下為歷史產(chǎn)氣較差煤層氣井壓裂8#煤層前后效果對比。
①XST-068
圖1 XST-068二次壓裂改造前后對比
XST-068井二次壓裂改造前井口套壓0.1MPa,平均產(chǎn)量不足80m3/d,6月19日改造后恢復(fù)投運(yùn),經(jīng)過將近2個月的持續(xù)穩(wěn)定排采開始見氣,壓力升高至1.6MPa并氣,產(chǎn)氣量得到較大提升,峰值達(dá)到1344m3/d,目前氣量穩(wěn)定在600m3/d以上,產(chǎn)量提升明顯。
②XST-069
XST-069井二次壓裂改造前井口套壓0.1MPa,平均產(chǎn)量不足50m3/d。于6月25日改造后恢復(fù)投運(yùn),持續(xù)排采超過2個月后開始見氣,井口套壓升高至1.7MPa后并氣,氣量穩(wěn)定至500m3/d,產(chǎn)量提升約7倍,改造效果良好。
圖2 XST-069二次壓裂改造前后對比
③XST-134
XST-134井改造前出液量較大,但井口套壓0.04MPa,日產(chǎn)氣量不足50m3/d,處于較低水平。改造后于9月19日恢復(fù)運(yùn)行,經(jīng)過半個月的排采該井就開始連續(xù)穩(wěn)定產(chǎn)氣,井口套壓升高至1.6MPa并氣,日產(chǎn)氣量突破1000m3/d,改造效果顯著。
圖3 XST-134二次壓裂改造前后對比
(1)地址選擇。優(yōu)選煤層連續(xù)穩(wěn)定、噸煤瓦斯含量較高且煤厚超過2m的歷史產(chǎn)氣量較高區(qū)塊,保證壓裂改造效果明顯。
(2)層位選擇。優(yōu)選4#、9#煤層及歷史產(chǎn)氣較差的8#煤層進(jìn)行施工,以提升壓裂效果,減少無效壓裂,降低改造成本。
(3)射孔方案選擇。噴砂射孔加后期加強(qiáng)彈補(bǔ)射孔方案,可有效解決老井由于井徑擴(kuò)大率較高、水泥環(huán)過厚導(dǎo)致的射孔效果不佳的現(xiàn)狀,且可增加裂隙數(shù)量和保障通道穩(wěn)定性,提高煤層滲透率,增加煤層氣井產(chǎn)量。
(4)壓裂方式選擇。采用煤層氣井分層壓裂,綜合光套管壓裂及油管壓裂的優(yōu)勢,簡化施工工藝,提高施工效率,可有效解決屯蘭礦老井改造施工難度大的問題。