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煤层气井排采历史地质分析

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煤层 气井 历史 地质 分析
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第!卷 第"期 高 校 地 质 学 报#$%&! ’$&"())"年!月*+$%$,-./%0$123/%$45639-:-+9 ;+";(&中 联 煤 层 气 有 限 责 任 公 司 , 北 京=)))==)摘 要 : 根 据 晋 城 、 潞 安 、 焦 作 、 铁 法?个 矿 区(@口 煤 层 气 生 产 试 验 井 的 排 采 资 料 , 从 煤 储 层 渗 透性 和 含 气 饱 和 度 、 生 产 压 降 条 件 、 地 下 水 系 统 、 储 层 能 量 系 统 等 方 面 综 合 分 析 研 究 , 将 排 采 曲 线 归纳 为?种 具 有 代 表 性 的 类 型 。 认 为 煤 储 层 渗 透 率)&@ 、 临 储 压 力 比)& 以 及 含 气 饱和 度>) , 是 获 得 高 产 煤 层 气 井 的 必 要 储 层 条 件 。 同 时 , 煤 储 层 和 围 岩 的 不 同 组 合 , 将 直 接 影响 煤 层 气 井 的 生 产 状 况 。关 键 词 : 煤 层 气 井 ; 生 产 曲 线 ; 地 质 分 析 ; 含 气 饱 和 度 ; 渗 透 率 ; 地 下 水中 图 分 类 号 :&==文 献 标 识 码 : 编 号 :=))C!G?!"(())"))"!">@!)!)年 至())(年 底 , 我 国 累 计 施 工 煤 层 气 井(=(口 , 其 中 生 产 试 验 井=@"口 、 参 数 井@ 采 动 区 抽 放 井@口 。 建 立 了=(个 排 采 试 验 井 组 , 包 括 沁 水 盆 地 的 潘 庄 、 樊 庄 、 枣 园 、 寿阳 井 组 , 鄂 尔 多 斯 盆 地 东 缘 的 柳 林 、 三 交 、 碛 口 、 临 兴 井 组 , 南 华 北 盆 地 的 淮 北 、 淮 南 井 组 , 以 及辽 宁 的 阜 新 和 铁 法 井 组 。 单 井 和 井 组 产 能 取 得 重 大 突 破 , 先 后 在==个 地 区 获 得 工 业 气 流 , 其中 晋 城 、 韩 城 、 淮 南 、 铁 法 、 阜 新 等 地 区 获 得 一 年 以 上 的 较 高 稳 定 产 量 。 然 而 , 其 它 地 区 煤 层 气井 的 产 量 大 多 很 低 , 某 些 井 瞬 时 产 量 较 高 , 但 很 快 衰 减 。 即 使 在 总 体 情 况 良 好 的 沁 水 盆 地 南部 , 部 分 煤 层 气 井 的 产 量 也 不 是 十 分 理 想 , 且 同 一 井 组 内 各 井 的 单 井 产 量 变 化 很 大 。 研 究 影 响煤 层 气 井 生 产 能 力 的 地 质 因 素 , 提 高 单 井 气 产 量 , 已 成 当 务 之 急 。 为 此 , 作 者 力 图 通 过 对 部 分生 产 试 验 井 排 采 历 史 数 据 、 生 产 要 素 和 生 产 曲 线 特 征 的 分 析 , 探 讨 地 质 、 储 层 、 水 文 地 质 条 件 等因 素 对 煤 层 气 井 生 产 能 力 的 控 制 作 用 。=排 采 曲 线 类 型通 过 对 晋 城 、 潞 安 、 焦 作 、 铁 法?个 目 标 区(@口 煤 层 气 生 产 试 验 井 排 采 资 料 的 分 析 , 可 将排 采 曲 线 归 纳 为?种 具 有 代 表 性 的 类 型 : 第 一 种 类 型 为 衰 减 型 , 定 水 产 量 、 定 降 深 生 产 一 段 时间 后 , 气 产 量 呈 衰 减 状 态 , 如 图=) ; 第 二 种 类 型 为 上 升 型 , 定 水 产 量 、 定 降 深 生 产 一段 时 间 后 , 气 产 量 呈 稳 中 有 升 趋 势 , 如 、(井 ( 图() ; 第 三 种 类 型 为 低 产 稳 定 型 , 总体 上 气 产 量 偏 低 , 产 量 维 持 稳 定 水 平 , 如=等 井 ( 图") ; 第 四 种 类 型 为 高 产 稳 定 型 , 井 组 生产 , 气 产 量 较 高 , 产 量 稳 定 , 如 晋 试=井 组 ( 图?, 据 赵 庆 波 私 人 通 讯 ) 。衰 减 型 曲 线 是 单 井 生 产 的 典 型 代 表 , 反 映 了 无 限 边 界 条 件 下 的 渗 流 特 征 。 在 一 定 水 产 量生 产 时 , 液 面 保 持 稳 定 , 补 给 量 和 排 水 量 相 等 , 地 下 水 运 动 呈 稳 定 状 态 , 降 落 漏 斗 不 发 生 变 化 ,基 金 项 目 : 国 家 “ 十 五 ” 科 技 攻 关 项 目 (())=) 资 助 。第 一 作 者 简 介 : 何 伟 刚 , 男 , 江 西 全 南 人 ,=!C"年 生 , 副 教 授 , 博 士 生 ; 研 究 方 向 : 矿 产 普 查 。 通 讯 作 者 : 叶 建 平 , 男 , 浙 江 宁 海人 ,=!C(年 生 , 博 士 , 高 级 工 程 师 ; 研 究 方 向 : 煤 层 气 地 质 。图!气 产 量 衰 减 型 曲 线"#$%! &’()(*+#,(-./(01$23/40)5*-#0,图6气 产 量 上 升 型 曲 线"#$%6 &’(#,*4(23(-./(01$23/40)5*-#0,图7低 产 稳 定 型 曲 线"#$%7 &’(3-(2)(01+08$23/40)5*-#0,图9高 产 稳 定 型 曲 线"#$%9 &’(3-(2)(01’#$’$23/40)5*-#0,煤 层 气 解 吸 范 围 有 限 , 势 必 造 成 气 产 量 随 生 产 时 间 的 延 长 而 不 断 衰 减 。 要 想 达 到 稳 定 高 产 的目 的 , 可 通 过 井 网 、 群 井 开 采 , 形 成 人 为 渗 流 边 界 , 使 压 降 漏 斗 大 面 积 扩 展 。 这 种 排 采 曲 线 , 初期 产 量 一 般 较 高 , 产 能 较 大 。 从&:;;6,&:;;7,&:;;7高 校 地 质 学 报?卷!影 响 因 素 分 析!"#煤 储 层 与 围 岩 的 地 层 组 合组 合#, 煤 储 层 成 组 产 出 , 层 间 距 较 小 , 煤 储 层 间 夹 砂 岩 层 ( 图$%) 。 这 种 组 合 条 件 下 , 产 生了 较 大 的 产 层 厚 度 , 煤 储 层 导 流 能 力 强 , 有 利 于 提 高 煤 层 气 井 的 产 能 。 以 铁 法 大 兴 井 田&’(井 为 例 。 首 先 , 该 井 主 要 生 产 层 赋 存 于 下 白 垩 统 阜 新 组 , 本 组 地 层 厚 约()*+, 由 浅 灰 色 、 灰 黑色 粉 砂 岩 、 砂 岩 、 粗 砂 岩 和 煤 层 组 成 。 上 、 下 煤 组 煤 储 层 发 育 , 可 采(*层 , 累 厚),+。 在 上 煤组 , 由 于 煤 储 层 间 距 较 小 , 围 岩 与 煤 储 层 一 起 射 孔 压 裂 , 从,煤 顶 板 到#*煤 底 板 , 地 层 厚 度 达-#+, 含 多 层 中 砂 岩 和 粗 砂 岩 含 水 层 , 其 中 裂 缝 发 育 , 因 此 生 产 层 厚 度 大 , 渗 流 能 力 良 好 。 其次 , 该 煤 层 气 井 的 平 均 水 产 量 为(*+(/., 据 水 位 恢 复 试 验 , 水 位 降 深 为#*+左 右 , 恢 复 时 间短 , 说 明 气 井 产 层 的 地 下 水 补 给 能 力 良 好 。 因 此 , 气 井 生 产 中 没 有 出 现 产 量 衰 减 的 情 况 , 在 一年 多 的 排 采 过 程 中 产 气 量 持 续 增 高 , 稳 定 日 产 气 量 达($**!)***+(/., 最 高 气 产 量 达#($$$+(/., 显 示 了 该 井 具 有 很 好 的 煤 层 气 生 产 能 力 ( 叶 建 平 等 ,!**!) 。组 合!, 煤 储 层 为 较 厚 的 单 一 煤 层 , 上 覆 砂 岩 或 灰 岩 含 水 层 , 组 合 成 统 一 的 水 动 力 系 统 ( 图$/) 。 如 晋 城 地 区 , 主 要 煤 储 层 有 两 层 , 总 厚 度#*!#!+。 两 层 煤 的 顶 板 岩 性 完 全 不 同 , 上 部!"铁 法 大 兴 井 田0,1230,26%) ,#"晋 城 柿 庄78**!井 (12378**!45945:;25’%5) ,%"晋 城 潘 庄’=**#井 (123’=**#45945:;,&灰 岩 (34+2,’煤 (:C%3) ,(火 山碎 屑 岩 (54::3%C:E)图$部 分 煤 层 气 井 柱 状 图74+6C@:C%3/2.+2B;%52123(期 何 伟 钢 等 : 煤 层 气 井 排 采 历 史 地 质 分 析山 西 组!煤 层 顶 板 一 般 为 泥 岩 或 砂 岩 , 下 部 太 原 组"#煤 层 顶 板 一 般 为 灰 岩 。 顶 板 岩 性 的 不同 , 造 成 富 水 性 亦 有 很 大 差 异 。"#煤 顶 板 富 水 性 较 强 , 对 煤 层 气 井 排 采 特 征 影 响 较 大 。$%&&’井"#煤 顶 板 直 接 覆 盖 厚"()的 灰 岩 ( 图#*) , 产 水 量 较 大 , 平 均 达!"!#()!/+。 这 种组 合 条 件 下 , 持 续 抽 水 有 利 于 压 降 漏 斗 的 扩 大 和 煤 层 气 井 气 产 量 的 提 高 。 在 组 合(的 条 件 下 ,如 果 系 统 中 含 水 层 补 给 和 排 泄 路 径 完 整 , 煤 储 层 能 量 将 会 被 释 放 , 可 能 造 成 煤 层 气 井 只 产 水 而不 产 气 。 如$%&&"井 ,!煤 厚’,#),"#煤 为 非 产 层 , 产 水 量 达 到’&!-&)!/+, 最 高 达.&,’)!/+, 表 明!煤 层 富 水 性 和 补 给 能 力 强 , 产 水 量 过 大 而 不 利 于 煤 层 气 生 产 ( 图#+) 。组 合!, 煤 储 层 与 上 覆 泥 岩 组 合 , 封 闭 条 件 良 好 , 有 利 于 煤 层 气 富 集 。 在 这 种 组 合 条 件 下 , 如果 煤 储 层 渗 透 性 好 , 储 层 压 力 高 , 将 有 利 于 煤 层 气 井 高 产 。 反 之 , 煤 层 气 井 产 量 将 会 很 快 衰 竭 。(,(煤 储 层 渗 透 率煤 储 层 渗 透 率 对 煤 层 气 井 的 产 量 起 着 决 定 性 作 用 。 据$/0123等 ("..’) 研 究 , 煤 层 气 高产 量 地 区 位 于 煤 储 层 渗 透 率 中 等 地 区 ( 渗 透 率 在&,#!"&&)4) , 渗 透 率 过 低 或 过 高 都 不 利 于煤 层 气 井 高 产 。 我 国 现 有 的 煤 层 气 井 生 产 状 况 与 煤 储 层 渗 透 率 关 系 的 统 计 数 据 表 明 : 气 产 量高 的 井 , 煤 储 层 渗 透 率 通 常 在&,#!#,&)4之 间 , 如$%&&!,$%&&’,$%&& 试"井 组 、4$!井 等 ; 气 产 量 最 高 的 井 的 煤 储 层 渗 透 率 位 于",&)4左 右 ; 如 果 煤 储 层 渗 透 率 低 于&,#)4或 高 于"&,&)4, 煤 层 气 井 的 气 产 量 一 般 较 低 , 后 一 种 情 况 如$%&&5,$%&"",6(768等 井 。我 国 煤 储 层 渗 透 率 与 气 井 产 量 之 间 的 上 述 关 系 , 呈 半 对 数 正 态 分 布 ( 图’) 。 因 此 , 两 者 之 间 存在 必 然 的 地 质 联 系 。 渗 透 率 过 低 , 煤 储 层 卸 压 速 率 和 煤 层 气 解 吸 速 率 将 会 过 低 , 压 降 漏 斗 ( 抽 排 ) 范围 有 限 。 渗 透 率 过 高 , 表 明 渗 流 通 道 发 育 , 导 致 产 水 量 太 大 , 使 煤 储 层 泄 压 困 难 , 也 不 利 于 煤 层 气 井生 产 。 实 际 上 , 我 国 煤 储 层 试 井 渗 透 率 达 到 几 十 毫 达 西 的 点 很 少 , 即 使 存 在 这 样 的 点 , 多 数 与 构 造裂 隙 的 发 育 有 关 。 但 是 , 构 造 裂 隙 的 发 育 程 度 , 也 是 煤 储 层 的 重 要 特 性 之 一 , 故 就 煤 层 气 井 产 能 而言 , 地 质 因 素 的 控 制 作 用 仍 然 相 当 明 显 。 如 构 造 条 件 、 气 藏 类 型 等 对 煤 层 气 产 能 的 影 响 。(,!煤 储 层 含 气 饱 和 度含 气 饱 和 度 指 标 在 评 判 气 井 产 能 中 具 有 非 常 重 要 的 意 义 , 因 为 该 指 标 综 合 反 映 出 含 气 量和 吸 附 能 力 的 双 重 特 性 。 根 据 对 气 井 产 量 与 含 气 饱 和 度 之 间 关 系 的 统 计 ( 图-) , 在 低 产 井 ( 产量 小 于#&&)!/+) 中 , 煤 储 层 含 气 饱 和 度 均 在8&9!’&9之 间 ; 产 气 量 较 高 的 井 , 含 气 饱 和 度为!9。 因 此 , 煤 储 层 含 气 饱 和 度 达 到5&9以 上 , 可 能 是 煤 层 气 井 获 得 较 高 产 量 的 重要 地 质 标 志 , 这 也 是 煤 层 气 解 吸 — 扩 散 — 运 移 服 从 于 浓 度 规 则 的 必 然 结 果 (63:,"..’) 。(,8煤 储 层 压 力 和 煤 层 气 临 界 解 吸 压 力临 界 解 吸 压 力 和 储 层 压 力 直 接 反 映 出 煤 储 层 能 量 的 高 低 , 两 者 综 合 参 数 采 用 比 值 ( 简 称 临 储压 力 比 ) 表 示 。 统 计 显 示 , 煤 层 气 产 量 较 高 的 气 井 的 临 储 压 力 比 在&,’’!&,5’之 间 , 低 产 井 的 临储 压 力 比 为&,(&!&,8’。 由 此 揭 示 : 临 储 压 力 比 和 含 气 饱 和 度 均 较 高 的 煤 储 层 , 有 利 于 煤 层 气 的高 产 ; 临 储 压 力 比&,’和 含 气 饱 和 度5&9, 是 决 定 煤 层 气 井 产 能 大 小 的 两 项 重 要 “ 临 界 ” 指 标 。!结 论影 响 煤 层 气 井 产 能 的 因 素 十 分 复 杂 , 深 入 剖 析 与 诊 断 已 有 煤 层 气 井 的 排 采 情 况 , 寻 找 控 制煤 层 气 井 产 能 的 有 利 与 不 利 地 质 因 素 , 对 指 导 我 国 今 后 的 煤 层 气 勘 探 与 开 发 将 有 积 极 意 义 。研 究 表 明 : 煤 层 气 井 的 排 采 曲 线 可 被 归 纳 为 四 种 典 型 类 型 , 不 同 类 型 的 地 质 影 响 因 素 存 在 明 显差 异 ; 煤 储 层 渗 透 率&,#)4以 上 、 临 储 压 力 比&,’以 上 以 及 含 气 饱 和 度5&9以 上 , 可 能 是 获 得 高 产55!高 校 地 质 学 透 率 与 气 产 量 关 系 图"#$%! &’()*#+,-.#/0’*1’’,/’23’)0#(#*4),5678/2+59:*#+,图;产 气 量 和 含 气 饱 和 度 关 系 图"#$%; &’()*#+,-.#/0’*1’’,$)92)*#+,),5678/2+59:*#+,煤 层 气 井 的 必 要 储 层 条 件 。 同 时 也 认 识 到 : 单 井 生 产 的 煤 层 气 产 量 衰 减 十 分 明 显 , 必 须 实 行 井 网 部署 开 发 , 使 井 与 井 之 间 达 到 充 分 干 扰 , 从 而 促 进 气 井 产 量 的 持 续 增 长 , 并 应 根 据 煤 储 层 和 其 它 地 质条 件 及 时 进 行 井 网 优 化 , 缩 短 达 到 产 气 高 峰 的 时 间 ; 煤 层 气 地 质 选 区 仍 然 是 我 们 所 面 临 的 首 要 问题 , 优 选 煤 储 层 渗 透 率 高 、 地 层 能 量 高 、 含 气 饱 和 度 高 的 区 块 , 是 煤 层 气 井 获 得 高 产 的 根 本 保 障 。参 考 文 献 :叶 建 平 , 武 强 , 郭 海 林%?(H;%2&),5I:+**D&%())*%B’+(+$#:),+$#::+,*2+(-:2#*#:)(*+:+)(0’53’*.),’/2+59:*#F#*4),52’-+92:’)*%E’J*0++6+)(0’58’*.),’I.+2*6+92-’%M#’),:&’-’2:*#*9*’+(B’+(+$4%N’O#),/#,$%+,,+%I*954+,+$#::+,*2+(3’:.),#5’F)(9)*#+,*+:+)(0’53’*.),’/2+59:*#F#*4[*.’E.’-#-+Q%]%7’#R#,$6)3/9-,6.#,)S,#F’2-#*4+’E’:.,+(+$4(#,6.#,’-’1#*(#-.)0-*2):*)%N’O#),/#,$,,$),5)#(#,%+,,+%&’-’)2:.+,2’-’2F+#23#,$/)**’2,+L:+)(0’53’*.),’),5/2+59:*#F#*4/2’5#:A*#+,#,E#’L)7)-#,%!"#$%&’"()*+%&,%+-.$/+01"(2+%+%"’"31,>?("/’!"#$%&’()’?()*+",%()&-%)’,(.$&);!=!!>期 何 伟 钢 等 : 煤 层 气 井 排 采 历 史 地 质 分 析煤层气井排采历史地质分析作者: 何伟钢, 叶建平作者单位: 何伟钢(中国矿业大学(北京校区),北京,100083), 叶建平(中联煤层气有限责任公司,北京,100011)刊名: 高校地质学报英文刊名: F (期): 2003,9(3)被引用次数: 2次参考文献(6条)法盆地煤层气成藏模式及产能预测[期刊论文]2)文地质条件对煤层气产能的控制机理与预测评价研究[学位论文] o R to on to on of 刊论文]002(02)相似文献(5条)层气井生产曲线的拟合和产量预测 (2)本文根据煤层气井的储层参数和水文地质数据,通过计算排采在煤层中形成的压力降,再结合兰氏方程、临界解吸压力等参数,进一步计算出煤层气井的产水量和产气量,并与实际的生产曲线相比较,进行拟合校正,建立合理的预测模型,散、交地区煤层气井产量的拟合分析 8(6)以河东煤田三交区块煤层气井生产资料为基础,利用煤层气地质学和地下水动力学原理对煤层气井的生产曲线进行了拟合分析,产曲线和理论曲线拟合较好,用理论模型进行煤层气井的产能预报是可行的;理论产水量及产气量偏低的原因是由于煤层气开采过程中压裂的影响,开采初期压裂增强了煤层的渗流能力,河煤层气试验区产能影响因素分析 8(3)煤层气生产过程中,为了掌握其生产动态,提高煤层气井的产能,有必要对煤层气产出特征进行综合分析,总结其变化规律,煤层气的运移机理以及产出特征出发,利用对比、统计方法,综合分析了生产各阶段气、水产量变化趋势及其主要控制因素,把区内煤层气产出曲线划分为3种特征类型:高产高产产层含气量、构造、煤层埋深、储层裂隙发育特征等是影响煤层气产能的重要因素,含气量、煤层埋深则影响生产曲线的阶段特征,裂隙发育的地区往往是高产井分布区,新王营子煤层气成藏地质条件探讨 0(6)王营子煤层气藏位于辽宁省西部阜新市王营子煤矿。该矿在建矿掘进北翼大巷时发生天然气涌出,因涌出量大而封闭并开发利用,产气量平均达5 000 m3/今已十多年。为了探明天然气藏的成因类型及资源前景,作者对气藏气体的地球化学特征、产出特征及赋存地质条件进行了综合研究。通过研究认为,气藏气体主要来自阜新组煤层。从历年来气产量变化曲线形态分析,具有煤层气井生产曲线特征,但是也有区别。原因主要是受建矿早期的排水、降压作用,煤层气解吸并富集在裂隙中的结果。从王营子煤层气赋存地质条件分析,煤层厚度大,资源丰度及渗透率高等,反映该区煤层气有较好的勘探前景。慎 煤层气单井经济峰值产量预测方法研究 2008 本论文是以地质评价为基础,结合钻井工程,采气工程以及地面工程,跟据现有的评价依据及原则,以及国家对煤层气产业的优惠政策等对该类项目进行投资估算和经济效益分析。首先对煤层气的地质特征及开发特征进行了概括性的阐述。其次,针对目前我国煤层气产业尚未大规模形成,缺乏实际可比较、参考的例子,以及一些煤层气井的历史生产数据很难获得的情况,通过研究煤层气井生产曲线的递减方式,对产量进行预测,并收集了大量的国外文献资料,得到了煤层气井生产曲线的递减方式。由于煤层气井的峰值产量、初始递减率等指标在试采初期很容易获得,所以按照煤层气井不同产量峰值、递减率、行经济效益分析。最后,以沁水盆地樊庄区块地质条件为基础,从矿区的地理环境、地形地貌、地质勘探和开采情况以及煤层气开发现状等入手,对单口煤层气直井的投入和产出情况进行估算,按照一口井服务15年计,对不同峰值的产出情况进行经济效益分析,判断其投资的盈利情况,从而为投资决策者服务。引证文献(2条)水盆地煤岩储层单井产能影响因素[期刊论文])层气产量的影响因素及不稳定渗流产量预测[期刊论文]005(1)本文链接::长江大学(授权号:23748011年1月4日
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