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我国煤层气勘探开发工艺技术研讨

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地质 储层 沉积 地化 层序地层
资源描述:
2006年9月 中联公司煤层气勘探开发工艺技术研讨中联煤层气有限责任公司席明扬 王国强2006 年 9 月2006年9月 中联公司大纲ƒ 一、中联公司主要工作区块介绍ƒ 二、煤层气藏的特殊性ƒ 三、煤层气井钻井工艺技术ƒ 四、煤层气井完井工艺技术ƒ 五、煤层气生产工艺技术2006年9月 中联公司大纲ƒ 一、中联公司主要工作区块介绍ƒ 二、煤层气藏的特殊性ƒ 三、煤层气井钻井工艺技术ƒ 四、煤层气井完井工艺技术ƒ 五、煤层气生产工艺技术2006年9月 中联公司一、中联公司主要工作区块介绍一、中联公司主要工作区块介绍ƒ 潘河项目地质条件ƒ 韩城项目地质条件2006年9月 中联公司潘河示范工程项目潘河示范工程项目ƒ 沁南煤层气开发利用高技术产业化示范工程潘河先导性试验项目2006年9月 中联公司潘河项目区块交通位置图潘河项目区块交通位置图潘河试验项目区2006年9月 中联公司工作区工程概况工作区工程概况ƒ 一期工程一阶段:40口井钻井,压裂、排采38口井ƒ 一期工程二阶段:60口井钻井ƒ 一期工程三阶段:50口井钻井一期二阶段一期阶段一一期三阶段2006年9月 中联公司潘河试验区地层与煤层特征潘河试验区地层与煤层特征3#煤位于山西组下部煤层稳定全区可采均厚6m 左右15#煤位于太原组上部属较稳定型可采煤层厚度,均厚 4联公司构造特征构造特征构造总体表现为一西倾的单斜 构造。构造起伏不大;局部构造主要为次级褶皱构造:宽缓背斜与向斜构造;区内断层少,只有东北部梧桐庄一条断层。2006年9月 中联公司构造特征构造特征ƒ 3#煤层厚度较大,区内分布稳定;ƒ 地质构造简单、断层稀少;ƒ 利于煤层气的富集成藏及勘探开发。2006年9月 中联公司煤岩特征煤岩特征ƒ 宏观煤岩特征:ƒ 3煤为黑色,金刚光泽、丝绢光泽,半亮型煤,以亮煤为主,次为镜煤、暗昧和丝煤。ƒ 15煤为黑色,金刚光泽,半亮型煤,以亮煤为主,次为镜煤、暗煤和丝炭。2006年9月 中联公司煤层特征煤层特征3#煤厚度均匀,平面上分布稳定,没有太大的厚薄变化起伏。在潘河以东地区厚度较大。煤层厚度较薄的地区分布在潘河以西后岭以西地区。2006年9月 中联公司潘河地区煤层含气特征潘河地区煤层含气特征潘河先导性试验区 3#煤层含气量总体较高,变化范围8m3/t 。工程一期一阶段区块内含气量高,为 10m3/t。工程一期二阶段区块内含气量高,为 8m3/t。2006年9月 中联公司煤储层特征煤储层特征ƒ 煤层结构为原生结构;ƒ 含气量高, 含气饱和度高达100% ;ƒ 储层压力基本属 (稍低于 )正常压力;ƒ 临界解吸压力接近储层压力;ƒ 渗透率较高;2006年9月 中联公司煤层气储集条件煤层气储集条件ƒ m)m)泥岩灰岩泥岩粉砂岩粉砂质泥岩泥质粉砂岩顶板岩性153煤层2006年9月 中联公司水文地质条件水文地质条件ƒ 山西组砂岩承压含水层山西组主要含水层为其底部的砂岩平均厚度3 m。根据抽水试验资料,水性较弱。ƒ 太原组3.6 m,富水性随埋深的增大而逐步减弱,,含水性较弱。在潘河试验区,一期钻井显示,由于灰岩厚度小,仅2 隙不发育,基本不含水。2006年9月 中联公司煤层气储集条件煤层气储集条件ƒ 顶、底板多为泥岩,封盖条件好。ƒ 后期构造作用弱,构造简单。ƒ 良好的水动力封闭。2006年9月 中联公司一、综述一、综述ƒ 潘河项目地质条件ƒ 韩城项目地质条件2006年9月 中联公司韩城项目概况韩城项目概况ƒ 工作区位于陕西省韩城市辖区内,ƒ 包括韩城北(韩城南(个区块;ƒ 区内地貌形态较复杂,低山、丘陵,沟、塬、梁、峁均发育,标高一般为500~800m,相对高差200~300m。2006年9月 中联公司交通位置交通位置工作区位置2006年9月 中联公司勘探程度勘探程度ƒ 完成了 11口井的钻井;ƒ 6口井进行了压裂改造,正在排采;ƒ 实施了 120006年9月 中联公司地层条件地层条件ƒ 区内发育的地层为典型的华北地区地层,地层由老至新依次为古生界的寒武系、奥陶系、石炭系、二叠系、三叠系,新生界的第三系、第四系;ƒ 区内含煤地层为石炭-二叠系。2006年9月 中联公司煤系地层综合柱状图煤系地层综合柱状图2006年9月 中联公司构造特征构造特征ƒ 工作区位于鄂尔多斯稳定地块的东南缘。ƒ 南临渭河地堑,东至韩城大断裂,地层倾向西北,浅部倾角陡急,甚至直立倒转,中深部较缓一般3 ~5°。ƒ 受韩城正断层和渭河正断层两条边界正断层的影响,浅部断裂和褶皱发育,以小型褶曲为主,幅度小,倾角平缓,中深部构造简单,断层、褶曲稀少,对煤层气富集有利。2006年9月 中联公司煤层特征煤层特征ƒ 太原组:地层厚度一般50m,西组:可采煤层累厚一般4~ƒ 区内煤变质程度较高,煤类以瘦煤、贫煤为主,其次为焦煤,深部为无烟煤。ƒ 主要目标煤层为3#、5#、11#,埋深多在300 ~900m。2006年9月 中联公司煤储层特征煤储层特征ƒ 煤层含气量为煤层含气量为8~~12t,最高,最高26t;;ƒ 煤层渗透率较高,煤层渗透率较高,102006年9月 中联公司水文地质条件水文地质条件ƒ 本区地形总的特征为西高东低,黄河支流均从西北向东南注入黄河。大气降水是地下水主要补给来源。ƒ 含水层主要是各层组底部的砂岩,但是在各层砂岩之间,一般都有砂质泥岩或泥岩、煤层及炭质泥岩等相对隔水层隔开,在自然条件下各含水层之间基本上没有水力联系,加之地层补给条件差,对3#、5#、11#煤层无影响。2006年9月 中联公司大纲ƒ 一、中联公司主要工作区块介绍ƒ 二、煤层气藏的特殊性ƒ 三、煤层气井钻井工艺技术ƒ 四、煤层气井完井工艺技术ƒ 五、煤层气生产工艺技术2006年9月 中联公司煤层气藏的特殊性煤层气藏的特殊性ƒ 1、与常规天然气藏有很多不同ƒ 2、是一种依赖于开发技术的矿藏2006年9月 中联公司与常规天然气藏的不同与常规天然气藏的不同ƒ 煤岩既是源岩,又是储集岩;ƒ 煤层甲烷附存形态:游离、吸附、溶解,以吸附状态为主,天然气藏以游离状态为主;ƒ 煤层气藏物性较天然气藏不理想;2006年9月 中联公司依赖于开发技术依赖于开发技术ƒ 国内煤层气藏必需经过改造措施才能获产;ƒ 不同类型的煤层气藏开发工艺不同;2006年9月 中联公司大纲ƒ 一、中联公司主要工作区块介绍ƒ 二、煤层气藏的特殊性ƒ 三、煤层气井钻井工艺技术ƒ 四、煤层气井完井工艺技术ƒ 五、煤层气生产工艺技术2006年9月 中联公司三、煤层气井钻井工艺技术三、煤层气井钻井工艺技术ƒ 1、煤层气井的钻井特点及对策ƒ 2、煤层气井的井身结构ƒ 3、煤层气井的钻井工程技术要求ƒ 4、测井技术要求ƒ 5、空气冲击钻工艺技术2006年9月 中联公司煤层气井的钻井特点及对策煤层气井的钻井特点及对策ƒ 煤层气井的钻井密度大;ƒ 钻井费用较高;2006年9月 中联公司钻井过程中的储层保护钻井过程中的储层保护ƒ 钻井过程中的储层保护方法:ƒ 努力减小钻井液固相含量;ƒ 平衡钻井及欠平衡钻井技术;ƒ 低比重泥浆钻井;2006年9月 中联公司参数井煤层参数获取技术参数井煤层参数获取技术ƒ 绳索取芯技术ƒ 单相注入测试技术2006年9月 中联公司三、煤层气井钻井工艺技术三、煤层气井钻井工艺技术ƒ 1、煤层气井的钻井特点及对策ƒ 2、煤层气井的井身结构ƒ 3、煤层气井的钻井工程技术要求ƒ 4、测井技术要求ƒ 5、空气冲击钻工艺技术2006年9月 中联公司煤层气井井身结构煤层气井井身结构ƒ 垂直井套管完井井身结构;ƒ 洞穴完井井身结构;ƒ 水平井完井井身结构;2006年9月 中联公司垂直井套管完井井身结构垂直井套管完井井身结构ƒ 垂直井井身结构及套管程序:开钻序号钻头直径0m,80 …煤层气裸眼洞穴完井示意图技术套管煤层∴∴2006年9月 中联公司煤层气井井身结构煤层气井井身结构ƒ 垂直井套管完井井身结构;ƒ 洞穴完井井身结构;ƒ 水平井完井井身结构;2006年9月 中联公司水平井完井井身结构水平井完井井身结构ƒ 多分支水平井组包括:ƒ工程井;ƒ生产井;2006年9月 中联公司水平井完井井身结构水平井完井井身结构ƒ 多分支井井组示意图:生产井生产井工程井工程井2006年9月 中联公司水平井完井井身结构水平井完井井身结构ƒ 工程井井身结构和套管程序:0m,55 层顶板以上5 2联公司水平井完井井身结构水平井完井井身结构ƒ 工程井井身结构示意图:2006年9月 中联公司三、煤层气井钻井工艺技术三、煤层气井钻井工艺技术ƒ 1、煤层气井的钻井特点及对策ƒ 2、煤层气井的井身结构ƒ 3、煤层气井的钻井工程技术要求ƒ 4、测井技术要求ƒ 5、空气冲击钻工艺技术2006年9月 中联公司钻井工程技术要求钻井工程技术要求ƒ 中联公司相关规程:ƒ 煤层气地质录井作业规程ƒ 煤层气钻井工程作业规程ƒ 煤层气钻井工程质量验收评级标准ƒ 煤层气井注入 /压降试井技术规范2006年9月 中联公司钻井工程技术要求钻井工程技术要求ƒ 钻井工程质量控制:ƒ 井身质量ƒ 钻井液质量ƒ 固井质量ƒ 套管质量ƒ 录井质量2006年9月 中联公司三、煤层气井钻井工艺技术三、煤层气井钻井工艺技术ƒ 1、煤层气井的钻井特点及对策ƒ 2、煤层气井的井身结构ƒ 3、煤层气井的钻井工程技术要求ƒ 4、测井技术要求ƒ 5、空气冲击钻工艺技术2006年9月 中联公司测井技术要求测井技术要求ƒ 测井主要项目:ƒ 裸眼井ƒ 标准测井:双侧向(、自然电位(、自然伽马(、双井径(。ƒ 综合测井双测向 ( 微球形聚焦(自然伽马(、自然电位(、双井径(、补偿密度(、补偿中子(、补偿声波(井温(ƒ 套管井ƒ 全井进行声幅、自然伽马、套管接箍测井、声波变密度测井2006年9月 中联公司目前采用的主要测井仪器目前采用的主要测井仪器名称 型号 产地双侧向230山东微球聚焦5新乡22所补偿声波01新乡办22所自然伽马309威森补偿中子01西安石油仪器厂双井径威森声幅变密度6威森磁定位0威森地面系统000天津707所2006年9月 中联公司测井项目及测量范围测井项目及测量范围井身类型 测井项目 测量范围双侧向 由最深目的层以下30米至井深20米。自然伽马 由最深目的层以下30米至井深20米。补偿声波 煤系地层。由最深目的层以下30米起测。自然电位 由最深目的层以下30米至井深20米。补偿中子 煤系地层。由最深目的层以下30米起测。补偿密度 煤系地层。由最深目的层以下30米起测。双井径 从井底遇阻处上提2米,至表层套管内直到曲线平直稳定段长度超过10米。井温 井液液面至井底,且距井底的距离不应大于10米。井斜 井口至井底,最深测点距井底不大于10米。微球形聚焦 煤系地层。由最深目的层以下30米起测。声幅 从人工井底(阻流环处)测至水泥返高面以上 至少5个稳定自由套管接箍。变密度 从人工井底(阻流环处)测至水泥返高面以上 至少5个稳定自由套管接箍。磁定位 从人工井底(阻流环处)测至水泥返高面以上 至少5个稳定自由套管接箍。自然伽马 从人工井底(阻流环处)测至水泥返高面以上 至少5个稳定自由套管接箍。备注1:50深度比例尺曲线测量范围,目的煤层上 、下3米,含有至少一个磁深度记号。套管井裸眼井2006年9月 中联公司三、煤层气井钻井工艺技术三、煤层气井钻井工艺技术ƒ 1、煤层气井的钻井特点及对策ƒ 2、煤层气井的井身结构ƒ 3、煤层气井的钻井工程技术要求ƒ 4、测井技术要求ƒ 5、 空气冲击钻工艺技术2006年9月 中联公司空气冲击钻的特点空气冲击钻的特点1、钻进效率高平均建井周期6天,平均钻速达到240m/d 。2、设备数量少,易于搬迁,非常适合丘陵地区施工 。3、对储层伤害较小。4、对环境污染小。5、钻机自动化程度的提高,大大降低了工人劳动强度。2006年9月 中联公司空气冲击钻系统配置空气冲击钻系统配置ƒ 系统配置:ƒ 钻具;ƒ 提升旋转系统;ƒ 防喷系统;2006年9月 中联公司空气冲击钻系统配置空气冲击钻系统配置序号 名称 型号 数量功率( 造厂商1顶驱车载钻机台美国雪姆公司2压缩机36台美国雪姆公司3主机发动机台 563康明斯4顶驱1台 45吨美国雪姆公司5泥浆泵850/50型 1台 90石家庄煤机厂联公司空气潜孔锤钻头空气潜孔锤钻头2006年9月 中联公司空气潜孔钻的其它技术要求空气潜孔钻的其它技术要求ƒ 空气压缩机的技术要求;ƒ 施工参数方面;2006年9月 中联公司大纲ƒ 一、中联公司主要工作区块介绍ƒ 二、煤层气藏的特殊性ƒ 三、煤层气井钻井工艺技术ƒ 四、煤层气井完井工艺技术ƒ 五、煤层气生产工艺技术2006年9月 中联公司四、煤层气井完井工艺技术四、煤层气井完井工艺技术ƒ 1、洞穴完井工艺技术ƒ 2、压裂增产工艺技术2006年9月 中联公司洞穴完井工艺技术洞穴完井工艺技术ƒ 洞穴完井工艺的增产原理;ƒ 洞穴完井工艺实施的地质条件;ƒ 洞穴完井工艺技术要点;2006年9月 中联公司洞穴完井工艺技术要点洞穴完井工艺技术要点ƒ 设备条件ƒ 工艺技术2006年9月 中联公司四、煤层气井完井工艺技术四、煤层气井完井工艺技术ƒ 1、洞穴完井工艺技术ƒ 2、压裂增产工艺技术2006年9月 中联公司压裂增产工艺技术压裂增产工艺技术ƒ 压裂增产工艺原理;ƒ 压裂工艺设备情况;ƒ 压裂施工所用材料;ƒ 压裂类型的选择;ƒ 煤层气井压裂施工的特点;2006年9月 中联公司压裂增产工艺原理压裂增产工艺原理ƒ 压裂工艺原理;ƒ 煤层压裂的目的:ƒ 压开穿透近井筒污染层;ƒ 形成一条高导流能力的支撑裂缝;ƒ 沟通煤层天然割理系统;ƒ 加快排水-降压-产气速度;2006年9月 中联公司压裂工艺主要设备压裂工艺主要设备ƒ 压裂泵车, 4~ 6台;ƒ 仪表车,1台;ƒ 混砂车,一台;ƒ 砂罐车,3~ 6台;ƒ 储水罐,8~ 15个;ƒ 高压管汇、低压管汇;ƒ 350#压裂井口;2006年9月 中联公司压裂施工设备压裂施工设备2006年9月 中联公司2006年9月 中联公司2006年9月 中联公司2006年9月 中联公司2006年9月 中联公司2006年9月 中联公司2006年9月 中联公司2006年9月 中联公司压裂施工材料压裂施工材料ƒ 压裂液ƒ 活性水压裂液ƒ 线性胶压裂液ƒ 冻胶压裂液ƒ 氮气泡沫压裂液ƒ 清洁压裂液ƒ 支撑剂ƒ 石英砂ƒ 陶粒ƒ 树脂涂层砂2006年9月 中联公司压裂类型的选择压裂类型的选择ƒ 煤层气压裂的主要控制因素;ƒ 浅层单一煤层的压裂;ƒ 中深单一煤层的压裂;ƒ 多煤层的压裂;ƒ 厚煤层的压裂;2006年9月 中联公司煤层气井压裂施工的特点煤层气井压裂施工的特点ƒ 煤层气垂直井必需经过压裂改造才能产气;ƒ 煤层压裂滤失量大;ƒ 煤层压裂产生的裂缝形态复杂;ƒ 煤层压裂时,更容易发生砂堵现象;ƒ 煤层更容易被污染;2006年9月 中联公司大纲ƒ 一、中联公司主要工作区块介绍ƒ 二、煤层气藏的特殊性ƒ 三、煤层气井钻井工艺技术ƒ 四、煤层气井完井工艺技术ƒ 五、煤层气生产工艺技术2006年9月 中联公司五、煤层气井生产工艺技术五、煤层气井生产工艺技术ƒ 1、煤层气藏与天然气藏的不同特点;ƒ 2、煤层气的产出流动特点;ƒ 3、煤层气生产的主要阶段;ƒ 4、井网要求与产能预测;ƒ 5、煤层气井排采主要设备;ƒ 6、排采工艺要求;ƒ 7、地面流程与集输;2006年9月 中联公司1、煤层气藏与天然气藏的不同特点、煤层气藏与天然气藏的不同特点ƒ 成藏机理不同;ƒ 煤层气的附存状态不同;ƒ 储层特征不同ƒ 生产机理不同;ƒ 排采工艺不同;2006年9月 中联公司2、煤层气的产出流动特点、煤层气的产出流动特点ƒ 煤层甲烷附存状态为:游离、吸附、溶解,主要以吸附状态为主;ƒ 煤层甲烷要经历三个流动过程:解析-扩散-渗流从煤表面解吸 煤基质和微孔隙中的扩散 割理系统中的达西渗流2006年9月 中联公司3、煤层气产出的流动特点、煤层气产出的流动特点ƒ 煤层气产出一般要经历三个阶段:2006年9月 中联公司3、煤层气生产的主要阶段、煤层气生产的主要阶段ƒ 一般分为三个阶段:排水降压阶段、稳定生产阶段、气产量下降阶段。2006年9月 中联公司4、井网要求与产能预测、井网要求与产能预测ƒ 目前井网间距为 300m× 300m;ƒ 产能预测模型:ƒ 气体吸附和扩散模型;ƒ 组分模型;ƒ 黑油模型;2006年9月 中联公司5、煤层气井排采主要设备、煤层气井排采主要设备ƒ 主要抽水泵型:ƒ 有杆抽油系统;ƒ 螺杆泵;ƒ 电潜泵;2006年9月 中联公司5、煤层气井排采主要设备、煤层气井排采主要设备2006年9月 中联公司2006年9月 中联公司6、排采工艺要求、排采工艺要求ƒ 排采工艺要求:ƒ 降液速度的控制;ƒ 泵型的优选;ƒ 泵挂结构2006年9月 中联公司目前采用的主要抽水泵泵型及特征目前采用的主要抽水泵泵型及特征设备类型 型号理论排量m3/防砂、粉能力差螺杆泵砂、煤粉能力强换泵的价格较高电潜泵砂、煤粉能力强换泵的价格较高2006年9月 73属绕丝筛丝堵音标 100m 动液面 尾管 沉砂管人工井2006年9月 中联公司7、地面流程与集输、地面流程与集输ƒ井口流程;ƒ低压集输系统;ƒ006年9月 中联公司井口流程示意图井口流程示意图气管线水管线气水分离器放空火炬水表安全阀井口和采油树2006年9月 中联公司地面集输流程-集气站示意图地面集输流程-集气站示意图过滤过滤单井计量单井气动 力 管管过滤过滤调压计量排污罐天然气缓冲罐天然气缓冲罐二 级二 级气 水气 水分 离分 离压缩机压缩机水水供气站论排量 1560m3/管管水水气气出口压力 ~单井气单井气动 力管管水水气气动 力管管水水管管水水气气出口压力 ~型:理论排量2006年9月 中联公司地面集输流程-供气站示意图地面集输流程-供气站示意图动 力天然气缓冲罐天然气缓冲罐四 级四 级气 水气 水分 离分 离压缩机压缩机发电机发电机进口压力≤  罐罐回收塔用户论排量1530m3/h~罐罐2006年9月 中联公司供气站全景供气站全景2006年9月 中联公司压缩机组压缩机组2006年9月 中联公司加气过程加气过程2006年9月 中联公司
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