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沁水盆地南部郑庄区块中北部煤层气直井增产新技术研究与应用

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煤炭学报 2024年第3期49卷 1518-1529页

作者：胡秋嘉张聪贾慧敏张建国张文胜乔茂坡吴定泉刘春春王青川中石油华北油田、山西煤层气勘探开发分公司山西长治046000 中国矿业大学资源与地球科学学院江苏徐州221116

为提高沁水盆地郑庄区块中北部煤层气直井产量,基于研究区评价井地应力测试资料、压裂裂缝监测资料,分析了研究区直井增产效果差的原因,提出了针对性增产技术,开展了现场对比试验,并对结果进行了分析,结果表明郑庄中北部直井产量低、措... 详细信息

为提高沁水盆地郑庄区块中北部煤层气直井产量,基于研究区评价井地应力测试资料、压裂裂缝监测资料,分析了研究区直井增产效果差的原因,提出了针对性增产技术,开展了现场对比试验,并对结果进行了分析,结果表明郑庄中北部直井产量低、措施增产效果差的主因为:①研究区以垂直裂缝为主、压裂缝长较短,且随着埋深增加,相同压裂规模形成的裂缝尺寸减小;②随着埋深增加,支撑剂嵌入深度增加,裂缝闭合加快,导致稳产时间短,产气曲线主体形态为“单峰型”;③经初次压裂后煤体结构更加破碎,新裂缝容易进入初次压裂裂缝,造新缝难度增加。针对上述原因,创新提出的充填预堵+大规模压裂+远端支撑增产技术,“充填预堵”即先采用相对较低的排量、砂比、规模充填初次压裂裂缝,然后再进行大规模重复压裂,实现堵老缝、造新缝。“大规模”压裂即大排量、大液量、高砂比压裂,将压裂液量由600~800 m^(3)提高至1300~2000 m^(3)以上,增加改造体积;将排量由6~8 m^(3)/min提高至10~14 m^(3)/min以上,增加裂缝长度和携砂性能;采用低黏压裂液体系配合低密度支撑剂,将砂比由7%~8%提高至10%~15%以上,提高铺砂强度,降低裂缝闭合程度。“远端支撑”即采用自悬浮支撑剂与大排量相结合,增长支撑剂运移距离,提高支撑裂缝比例。充填预堵+大规模压裂+远端支撑增产技术实施后平均单井日产量达到1380 m^(3),比措施前增产1190 m^(3),比邻井稳产气量增加近1000 m^(3),实现了郑庄中北部中深储层连片低产区直井产量突破。现场对比试验表明:实施“充填预堵”后再进行大规模压裂,平均净施工压力比初次压裂增加了3.3 MPa,形成了新裂缝,比直接进行大规模压裂增量提高1000 m^(3)。总体上,充填预堵+大规模压裂+远端支撑增产技术关键参数数值越大,增产效果越好。

关键词：高煤阶煤层气郑庄区块中北部中深层煤层气增产技术充填预堵+大规模压裂+远端支撑重复压裂

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煤层气L型水平井氮气泡沫洗井解堵技术

石油钻采工艺 2024年

作者：张聪王琪何珊张永琪郭晶范秀波中国石油华北油田公司山西煤层气勘探开发分公司

(目的意义)煤层气L型套管压裂水平井排采过程中，储层出砂、煤颗粒、煤粉导致有效产气通道被堵塞，制约气井产能释放。为提升洗井效果，解决洗井不充分的问题，(方法过程)通过理论计算、参数优化及工艺技术设备改进对常规氮气泡沫洗井... 详细信息

(目的意义)煤层气L型套管压裂水平井排采过程中，储层出砂、煤颗粒、煤粉导致有效产气通道被堵塞，制约气井产能释放。为提升洗井效果，解决洗井不充分的问题，(方法过程)通过理论计算、参数优化及工艺技术设备改进对常规氮气泡沫洗井工艺进行了优化。旋转破煤笔尖和管柱加压装置，可扩大工艺清理井筒堵塞物粒径范围，降低洗井管柱堵塞风险，解决洗井过程中托压现象严重的问题。设计了一种通过监测氮气泡沫密度以控制泡沫质量的氮气泡沫调节器，可实现氮气泡沫质量的实时控制。(结果现象)优化后的氮气泡沫洗井工艺洗井液漏失率降低9.2%，携砂能力提高100%，洗井完成程度（洗井进尺/水平进尺）提升35.6%，洗井见效率由早期的53%上升至84%以上。（结论建议）研究成果对煤层气水平井清砂解堵作业具有指导意义，在沁水盆地樊庄-郑庄区块L型套管压裂水平井应用中取得较好的增产稳产效果。

关键词：沁水盆地煤层气氮气泡沫 L型水平井洗井解堵工艺装置

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流体产出特征评价方法预测高阶煤储层产能

石油钻采工艺 2024年第2期46卷 189-198页

作者：刘春春张聪贾慧敏吴定泉霸振王琪毛生发中国石油华北油田山西煤层气勘探开发分公司

郑庄区块开发效果整体较差，主因是开发技术不适应煤储层特征，煤储层综合评价是开发技术政策确立的基础。研究了煤储层地质开发特征，解剖了煤层气产出机理，提出了可驱动性、流动性和储层可改造性是决定单井产量的主要因素。采用层次... 详细信息

郑庄区块开发效果整体较差，主因是开发技术不适应煤储层特征，煤储层综合评价是开发技术政策确立的基础。研究了煤储层地质开发特征，解剖了煤层气产出机理，提出了可驱动性、流动性和储层可改造性是决定单井产量的主要因素。采用层次分析法对储层进行了综合评价，建立了三类储层模型。结果表明：流体产出的驱动能力主要取决于含气饱和度，含气饱和度越高，可驱动性越强；可流动性取决于煤岩孔裂隙发育特征；可改造性取决于煤体结构发育程度和地应力大小。在内生裂隙不发育区，合理缩短压裂段间距，多簇多段大规模改造，实现缝网改造；在外生裂隙不发育区，采用水平井大排量体积改造，构建人工复杂缝网，可实现最大控储。该研究为煤储层评价及实现高效开发提供了一种新方法。

关键词：勘探开发高阶煤煤储层流体产出特性评价方法郑庄区块

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基于地震属性优选技术的煤层气开发单元划分

煤矿安全 2024年第2期55卷 48-54页

作者：李俊张聪张武昌李可心张慧任智剑乔茂坡华北油田山西煤层气勘探开发分公司山西长治046000

为了进一步提高煤层气井开发效果,提取了目标煤层的多种地震属性,同时建立了已开发井产量分布样本;在此基础上,通过对所有地震属性与产量样本拟合分析,利用指标权重法计算,相干和均方根振幅2种地震属性对产量影响的累积贡献率达到85%以... 详细信息

为了进一步提高煤层气井开发效果,提取了目标煤层的多种地震属性,同时建立了已开发井产量分布样本;在此基础上,通过对所有地震属性与产量样本拟合分析,利用指标权重法计算,相干和均方根振幅2种地震属性对产量影响的累积贡献率达到85%以上,因此优选了相干和均方根振幅2种地震属性;通过2种属性与产量的拟合相关系数,建立了综合属性预测公式,划分了有利开发单元,使得预测结果与已开发井产量的相关性得到加强。结果表明:通过开发井资料与地震属性优选技术,可准确的划分开发单元。

关键词：煤层气樊庄区块地震属性有利区开发单元

郑庄北中深部煤层气水平井产能影响因素及开发技术优化

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煤田地质与勘探 2024年第6期52卷 21-32页

作者：张聪李可心贾慧敏张武昌杨瑞强李俊王琪侯伟明中国石油华北油田山西煤层气勘探开发分公司山西长治046000 中国石油渤海钻探工程有限公司第二录井分公司河北任丘062550

【目的】沁水盆地郑庄北中深部煤层气早期采用压裂直井开发,整体表现为低产低效。采用单支套管压裂水平井开发后,单井产量达到直井的10~50倍,目前已成为主体开发井型,但各井产量差异较大。为明确郑庄北中深部煤层气分段压裂水平井产能... 详细信息

【目的】沁水盆地郑庄北中深部煤层气早期采用压裂直井开发,整体表现为低产低效。采用单支套管压裂水平井开发后,单井产量达到直井的10~50倍,目前已成为主体开发井型,但各井产量差异较大。为明确郑庄北中深部煤层气分段压裂水平井产能影响因素,改善开发效果。【方法】基于郑庄北部水平井开发实践,结合地质特征与工程参数,分析了中深部煤层气水平井产能的主控因素,并针对性提出实现中深部水平井高效开发的建议。【结果和结论】结果表明:单支套管压裂水平井产能受地质和工程因素综合影响。地质条件下,中深部储层含气饱和度明显高于浅部储层,整体资源富集;高产井主要分布在构造曲率较小的平缓区域内;原生煤层射孔段数与水平井产气效果呈正相关关系;研究区水平主应力差介于8~16 MPa,且随埋深增加而增大,无法形成复杂缝网是导致前期产气效果差的原因。工程条件上,当井眼轨迹方位与最大水平主应力方位夹角为60°~90°时产气效果最好,井平均稳产气量可达到9 700 m^(3)/d;水平段越长,煤层稳产气量越高;采用泵送桥塞射孔压裂方式的水平井产气效果明显优于油管压裂方式,稳产气量随压裂规模增加而显著提高,压裂参数中施工排量对改造效果的控制作用显著,当排量气量整体小于2 000m^(3)/d;当排量增大到8~10 m^(3)/min时,稳产气量逐渐增高;当排量保持在10~12 m^(3)/min,稳产气量持续稳定在10 000~12 000 m^(3)/d;当排量提高到16~18 m^(3)/min时,稳产气量突破18 000 m^(3)/d。最后,优选含气性、构造曲率、煤体结构、地应力等地质参数与水平段长度、压裂段数、单段压裂液量、单段压裂砂量、施工排量、砂比等工程参数,通过灰色关联法分析了中深部水平井产能主控因素。结果表明煤体结构和压裂规模是影响水平井产能的主要因素。提高原生煤层钻遇率与选点效率以及进一步提升施工排量及压裂规模是实现研究区中深部煤层压裂水平井更高产能的主要途径。

关键词：沁水盆地郑庄北部中深部煤层气压裂水平井压裂规模施工排量

沁水盆地南部中深部煤层气储层特征及开发技术对策

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煤田地质与勘探 2024年第2期52卷 122-133页

作者：张聪李梦溪胡秋嘉贾慧敏李可心王琪杨瑞强中石油华北油田山西煤层气勘探开发分公司山西长治046000 中国矿业大学资源与地球科学学院江苏徐州221116

为了实现沁水盆地南部中深部煤层气高效开发,以郑庄北-沁南西区块为研究对象,基于参数井取心分析测试、注入/压降测试、地应力循环测试结果和大量动静态数据,通过与浅部对比,阐述了中深部煤储层特征,分析了从浅部到中深部煤层直井压裂... 详细信息

为了实现沁水盆地南部中深部煤层气高效开发,以郑庄北-沁南西区块为研究对象,基于参数井取心分析测试、注入/压降测试、地应力循环测试结果和大量动静态数据,通过与浅部对比,阐述了中深部煤储层特征,分析了从浅部到中深部煤层直井压裂和水平井分段压裂两种开发技术的改进,进而提出了中深部煤层气主体开发技术。结果表明,郑庄北-沁南西区块3号煤平均埋深1200 m左右,为中深部煤层气储层。随着埋深增加,研究区含气量和吸附时间均先增加后降低,含气量和吸附时间峰值分别位于埋深1100~1200 m和800~1000 m;随着埋深增加,研究区地应力场类型发生了2次转换,埋深小于600 m时,为逆断层型地应力场类型,水力压裂易形成水平缝,利于造长缝;埋深大于1000 m时为走滑断层型地应力场类型,水力压裂易形成垂直缝,裂缝延伸较短;埋深为600~1000 m时,地应力场由逆断层型向走滑断层型转换阶段,水力压裂形成的裂缝系统较为复杂。与浅层相比,中深部储层含气量、解吸效率和应力场发生明显转变。随着埋深增加,无论是直井(定向井)还是水平井,均应采用更大的压裂规模才能获得较好的效果。对于直井,埋深大于800 m后,压裂液量达到1500 m^(3)以上、排量12~15 m^(3)/min以上、砂比10%~14%以上,单井日产气量可以达到1000 m^(3)以上;对于水平井,埋深大于800 m后,压裂段间距控制在70~90 m以下,单段液量、砂量分别达到2000、150 m^(3)以上,排量达到15 m^(3)/min以上开发效果较好,单井产量突破18000 m^(3)。随着埋深增加,水平井开发方式明显优于直井,以二开全通径水平井井型结构、优质层段识别技术和大规模、大排量缝网压裂为核心的水平井开发方式是适用于沁水盆地南部中深部煤层气高效开发的主体工艺技术。

关键词：沁水盆地南部郑庄北-沁南西区块中深部煤层气储层特征大规模压裂水平井煤层气开发

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沁水盆地南部煤层气水平井射孔优化

新疆石油地质 2024年第5期45卷 581-589页

作者：李可心张聪李俊刘春春杨瑞强张武昌李邵楠任智剑中国石油华北油田分公司山西煤层气勘探开发分公司山西长治046000 中国石油华北油田分公司华北油田经济技术研究院河北任丘062550

为提高沁水盆地煤层气水平井压裂效果,基于分布式光纤水平井产水产气剖面监测、水平井录井导向、测井等资料分析,明确了煤岩煤质、煤体结构、水平井钻遇位置以及射孔改造方式是决定煤层压裂改造效果的关键因素。沁水盆地3号煤层中—上... 详细信息

为提高沁水盆地煤层气水平井压裂效果,基于分布式光纤水平井产水产气剖面监测、水平井录井导向、测井等资料分析,明确了煤岩煤质、煤体结构、水平井钻遇位置以及射孔改造方式是决定煤层压裂改造效果的关键因素。沁水盆地3号煤层中—上部自然伽马低、煤质较好、煤体结构完整,是适合压裂改造的优质层段;根据双自然伽马曲线可准确判断水平井井眼轨迹在煤层中的钻遇位置,确定优质压裂层段及射孔方式。当井眼轨迹位于煤层中部时,采用常规射孔方式可实现高效改造;当井眼轨迹接近顶板或出层时,需采用向下定向射孔方式,实现上部优质煤层的有效改造;当井眼轨迹位于下夹矸层附近时,可采用向上定向射孔方式,实现中部优质层段的改造。该方法现场应用水平井46口,单井日产气量突破2.5×10^(4)m^(3),日稳产气量达到2×10^(4)m^(3),储集层压裂改造效率提升10%~50%,水平井开发效果好。

关键词：沁水盆地煤层气水平井煤体结构射孔层段优选射孔方式

沁水盆地南部高煤阶煤层气高效开发对策与实践

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中国石油勘探 2024年第4期29卷 17-30页

作者：杨延辉王玉婷刘忠陈必武吴春升张学英董晴中国石油华北油田公司中国石油天然气集团有限公司煤层气开采先导试验基地中国石油华北油田公司勘探开发研究院中国地质大学(武汉) 中国石油华北油田山西煤层气勘探开发分公司

我国高煤阶煤层气资源丰富,其高效开发利用的能源、安全、生态意义十分突出。以沁水盆地南部高煤阶煤层气开发实践为例,系统分析了早期开发过程中面临的5个主要问题及挑战:高煤阶煤层气开发理论不完善;有利区选择精度低;储层改造技术适... 详细信息

我国高煤阶煤层气资源丰富,其高效开发利用的能源、安全、生态意义十分突出。以沁水盆地南部高煤阶煤层气开发实践为例,系统分析了早期开发过程中面临的5个主要问题及挑战:高煤阶煤层气开发理论不完善;有利区选择精度低;储层改造技术适应性不强;排采控制制度效率低、效益差;集输系统呈现“三难”“三高”。中国石油华北油田公司坚持问题导向、目标引领,室内研究与现场实践相结合,形成了高煤阶煤层气高效开发的新理念及关键技术对策:提出高煤阶煤层气疏导开发理念,构建套管单支水平井+分段压裂的煤层气开发方式;建立高产有利区优选技术,实现建产模式由大面积整体建设向精准建产选区转变;完善升级煤层气压裂改造技术,实现储层改造向构建多级有效缝网转变;创新疏导排采控制技术,实现排采控制向优快高效转变;建立低压环状地面集输技术,实现地面集输建设模式向高效益转变。经实践,平均新建产能到位率由37%提升至84%以上,平均单井日产气提高为原来的1.6倍,达产时间缩短20%以上,新建项目地面建设投资降低20%。沁水盆地不同储层类型煤层气开发均取得产量突破,沁水盆地南部煤层气田年生产能力突破21×10^(8)m^(3),建成我国最大的煤层气田,有力助推了我国煤层气的战略性发展。

关键词：沁水盆地高煤阶煤层气高效开发疏导开发理念精准建产区优选压裂改造排采控制低压环状集输

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智能化煤层气井技术研究及应用

化工自动化及仪表 2024年第5期51卷 950-955页

作者：吴春升王冀川陈勇智张永琪陈秀萍周灿张全新中石油华北油田山西煤层气勘探开发分公司

通过对煤层气开采的单井全方位感知和全智能控制技术进行研究,形成了完善的煤层气井全自动排采管控模式。从煤层气井智能化的两个方面进行了研究--对调节阀做了改进,对功图算水技术进行了改良。应用结果表明:所提智能化煤层气井技术在... 详细信息

通过对煤层气开采的单井全方位感知和全智能控制技术进行研究,形成了完善的煤层气井全自动排采管控模式。从煤层气井智能化的两个方面进行了研究--对调节阀做了改进,对功图算水技术进行了改良。应用结果表明:所提智能化煤层气井技术在煤层气井智能化应用方面是有效的。

关键词：煤层气井智能化功图算水气量智能调控调节阀