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沁水盆地南部高阶煤层气成藏规律与勘探开发技术_图文

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沁水 盆地 南部 煤层气 规律 勘探 开发 技术 图文
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2016年4月 石油勘探与开发 _01.43 303 文章编号:1000016)02.0303.07 0.11698/016.02.19 沁水盆地南 立I)煤层气成藏规律与勘探开发技术 赵贤正 2,杨延辉 ,孙粉锦 ,王勃。,左银卿 ,李梦溪 ,申建 ,.,穆福元 (1.中国石油华北油田公司;2.中国石油大港油田公司;3.中国石油勘探开发研究院廊坊分院; 4.中国矿业大学资源与地球科学学院) 基金项目:国家科技重大专项“大型油气田及煤层气开发”(201101106;201102); 中国石油天然气股份有限公司重大科技专项“煤层气勘探开发关键技术研究与示范应用”(2013E.2205); 中国矿业大学基本科研业务费项目(2012摘要:基于对沁水盆地南部高阶煤层气基本地质特征及成藏控制因素的分析,研究其成藏规律与勘探开发技术。勘 探开发实践证实研究区煤层气藏具有三大特性:①煤阶高,吸附能力强,资源条件优势明显;②孔隙率低,双峰态 孔隙结构,渗流条件瓶颈显著;③储集层压力梯度低,制约产出。在深入分析高阶煤特性基础上,提出了构造、沉 积、热动力和水文地质条件“协同、互补、共存”成藏理论,建立了研究区煤层气非富集成藏模式,使成藏界定问 题简化且直接指导煤层气开发选区。沁水盆地南部煤层气区块勘探开发形成了五大关键技术体系:①地球物理勘探 综合评价技术,②适合于高阶煤储集层的钻完井技术,③储集层改造主体技术,④智能化排采控制技术,⑤煤层气 田的数字化技术,为新区块煤层气产能建设的有序推进提供了技术支撑。图4参21 关键词:沁水盆地;高阶煤;煤层气;成藏特征;成藏条件;勘探开发技术 中图分类号: 文献标识码:A of in ,o ,,1.62552,.00280, .65007..2 1 1 1 6,on of of in on BM BM in 1)2) of 3)an on of a a an BM BM BM in (1)2)3)4)5)引言 中国煤层气规模性开发首先在沁水盆地取得突 2003层气产业基地建成;2014年以 煤层气勘探开发由“低收益回报、低效”向“提 高效益、效率”转变。截至2014年底,盆地内煤层气 钻井数约为10 500口,占全国的71%;探明储量4 350x 10。m ,约占全国煤层气探明储量的65%。2014年产 气量30m ,约占全国煤层气产量的81%。总结沁 水盆地石炭.二叠系太原组和山西组煤层气成藏理论进 0 , 破来 308 石油勘探与开发·综合研究 3 堵井80口,单井增产400 1 000 m /d,区块日均总增 产气量44 032 措施井有效率达到78%。 3.4智能化排采控制技术 秦义等于2011年提出了煤层气井排采控制理论和 技术,得到了广泛应用,包括双驼峰生产曲线理论、单 井开发曲线理论及以“五段三压法”排采工艺技术[2”。 在此基础上,基于排采试验和模拟分析,对煤层气排 采规律的认识不断深入,进一步确定了影响煤层气排 采的4个关键控制点,发展形成现今采用的煤层气“五 段三压四点法”排采技术。其技术内涵包括:坚持“连 续、渐变、稳定、长期”八字准则,以出水点、解吸 点、放气点和稳产点为4个控制节点,以井底流压控 制为核心,以解吸压力、废弃压力及气量自然上升为 关键指标,把单井生产历史划分为五小段,分别定名 为排水段、憋压段、控压段、高产稳产段和衰竭段。 进一步研发了“双环三控法”智能控制排采技术和配 套设备,其技术内涵是通过对套压和流压的双闭环参 数控制实现自动判别、调整和控制排采参数,达到控 压降、稳流压及控套压目的。通过开展现场试验对比, 形成了一套精细化、智能化排采控制技术,满足了煤 层气井“连续、渐变、长期”控制井底流压的要求, 实现了煤层气排采的稳产和增产。目前,该排采技术 被推广应用于新建产能的开发区块。 3.5煤层气田的数字化技术 3.5.1地面集输工程建设的简化、优化技术 针对煤层气低压、低产、低成本开发的“三低” 特性,创建了“井口计量、阀组串接、气水分输、按 需增压、集中处理”的煤层气总体集气工艺模式。在 该模式基础上,以低成本为目标,实现了集输工艺技 术的优化简化: ①推广系统标准化建设模式:对采气井、集气站、 处理厂等功能单元进行模块化设计,工艺流程、平面 布置等均通用化、标准化,形成典型标准设计图册并 推广应用,缩短了设计周期,提高了建设质量。 ②探索站场撬装化建设模式:结合煤层气滚动开 发及山区建设实际,在标准化设计的基础上,对部分 井场无杆排采装置、天然气临时压缩站场、集气站场 固定装置、设备进行了撬装化建设模式的探索,进一 步缩短建设周期,降低建设成本。 ③优选采气系统管材:通过对气质特点、管网模 式、压力级制、集输工艺等分析研究,在一步进行管材的 经济应用条件优选:直径在1 10 线选用壁)管材;直径为125~ 400 系列(薄壁)管材,大幅度降低了采气管网的建设投资。 ④优化气田开发地面设计:形成“一站多井、井 间串接、低压集气”的低成本建设模式;提出了“统 一的集采气管网系统,产气井为暂未产气井提供排采 燃料”的管网建设思路。 生产实践结果表明,以上优化简化技术的实施, 是煤层气田“三低”总体集输工艺模式的有力补充, 使之更加完善,更加适应煤层气田低成本、滚动开发 战略,符合煤层气集输系统建设和生产实际,在“优 化简化”区块工艺流程的同时,保证了煤层气田的安 全平稳运行。 3.5.2智慧化煤层气田 在数字化气田实现远程自动化监控管理,实现生 产指挥及产能监控的自动化,单井、集气站、处理中 心实现了数据无障碍通讯,创建了智慧气田管理模式, 应用智能控制和物联网,实现了远程精细控制、仪器 设备全生命周期管理,减少用工,提高仪器设备利用 率。搭建支持整体协调排采、智能决策以及生产系统 全生命周期管理的物联网管控、应用平台,并建成标 准统一、管理高效的物联网示范区。 智慧化煤层气气田投入使用大大降低了巡井工人 劳动强度,节约了成本,同时提高了事故预警、故障 诊断及时性,强化物资生命周期管理,切实保证了系 统的安全、可靠、连续,大大提高了管理水平与效益。 4结论 沁水盆地南部煤储集层具有煤阶高、吸附能力强、 含气量高、孔隙率低、双峰态孔隙结构、低渗透率、 低储集层压力梯度等特点。 研究区构造的稳定性和燕山期构造热事件、有利 的聚煤环境、滞流和弱径流地下水水动力区等地质作 用综合控制了煤层气成藏特点。 建立了煤层气非富集模式,使成藏界定问题简化 且直接面向煤层气开发选区,指导了沁水盆地南部煤 层气勘探开发选区。 围绕提高单井产量这一“瓶颈”问题,发展和完 善了勘探评价、钻完井、储集层改造、排采工艺、数 字化气田建设等技术,五大核心技术支撑了沁水盆地 南部煤层气产能基地建设。 参考文献: [1] 秦勇,姜波,王继尧,等.沁水盆地煤层气构造动力条件耦合控 2016年4月 赵贤正等:沁水盆地南部高阶煤层气成藏规律与勘探开发技术 309 [2] [3] [4】 [5】 [6】 【7】 [8】 【9】 【10] 【11】 藏效应[J].地质学报,2008,82(10):1355—1362. o,et of to in ].008,82(10):1355—1362. ,et on of o.3 ].01 1,88(2/3): 101一李梦溪,张建国,胡秋嘉,等.沁水盆地郑庄区块勘探现状及试 采效果分析[J]_中国煤层气,2010,7(6):5U et of ].010,7(6):5杨振宇,马醒华,孙知明,等.华北地块显生宙古地磁视极移曲 线与地块运动[J].中国科学:地球科学,1998,28(44—56. A et of ].998,41(51邵龙义,肖正辉,何志平,等.晋东南沁水盆地石炭二叠纪含煤 岩系古地理及聚煤作用研究[J].古地理学报,2006,8(1):43—52. E et of ].006,8(1):43孙粉锦,王勃,李梦溪,等.沁水盆地南部煤层气富集高产主控 地质因素[J】.石油学报,2014,35(6):1070—1078. o,et of in ].014,35(6):1070秦勇,宋党育.山西南部煤化作用及其古地热系统:兼论煤化作 用的控气地质机理[M].北京:地质出版社,1998. of on ].998. 宋岩,赵孟军,柳少波,等.构造演化对煤层气富集程度的影响 [J].科学通报,2005,50(1et of on of ].005,50(I·5. 金振奎,王春生,张响响.沁水盆地石炭一二叠系优质煤储层发育 的沉积条件[J].科学通报,2005,50(32—37. ].005,50(32—37. 王怀勐,朱炎铭,李伍,等.煤层气赋存的两大地质控制因素[J]. 煤炭学报,2011,36(7):1129.1134. I Wu,et wo of ]. 011,36(7):134. 吴财芳,秦勇,傅雪海,等.煤层气成藏的宏观动力能条件及其地质 演化过程:以山西沁水盆地为例 .地学前缘,2006,):299—308. U et of ].006,12(3):299【12]宋岩,柳少波,赵孟军,等.煤层气藏边界类型\成藏主控因素及 富集区预测[J].天然气工业,2009,29(10):5et of ].009,29(10):5[13]叶建平,武强,王子和.水文地质条件对煤层气赋存的控制作用 [J].煤炭学报,2001,26(5):459.462. U of on ].001,26(5):459—462. 【14]王勃,姜波,王红岩,等.低煤阶煤层气藏水动力条件的物理模 拟实验研究[J].新疆石油地质,2006,27(2):176.177. o,o,et on of in ].006, 27(2):176—177. [15】, J,,et on Z ].015,140(5):568—577. 【16】秦胜飞,宋岩,唐修义,等.流动的地下水对煤层含气性的破坏 机理[J】.科学通报,2005,50(99—103. et of on ]. 005,50(99—103. [1 7],,,et of in ].005,62(4):197—210. 【18】’,,et as a BM)].012(88/89):5[19]崔思华,彭秀丽,鲜保安,等.沁水煤层气田煤层气成藏条件分 析[J].天然气工业,2004,24(5):14—16. et ].2004,24(5):14—16. [2O】乔磊,申瑞臣,黄洪春,等.沁水盆地南部低成本煤层气钻井完 井技术[J].石油勘探与开发,2008,35(4):482—486. et ow in ].008,35(4):482[21]秦义,李仰民,白建梅,等.沁水盆地南部高煤阶煤层气井排采 工艺研究与实践[J].天然气工业,2011,31(11):22—25. i,et in BM in ].011,3l(11):22第一作者简介:赵贤正(1962一),男,浙江义鸟人,博士,中国石油大 港油田公司教授级高级工程师,李四光地质科学奖、孙越崎能源大奖获得 者,主要从事油气勘探、煤层气勘探开发研究与生产管理工作。地址:天 津大港油田三号院,中国石油大港油田公司机关,邮政编码:300280。E—稿日期:2015.04.28 修回日期:2016—02.16 (编辑王大锐张朝军)
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