陈毓翯 白晓丽 董颖

(辽宁省地质学会,辽宁沈阳 110000)

浅谈煤层气勘查井位设计原则

陈毓翯 白晓丽 董颖

(辽宁省地质学会,辽宁沈阳 110000)

合理的井位设计是煤层气资源勘探开发的基础,不仅能够降低勘探开发成本、取得良好的工程效果,保障煤层气开发的顺利实施,并且可以大幅度提高煤层气井产能与经济效益。本文主要是结合笔者的工作经验,对煤层气勘探有利区评价参数和井位设计原则进行了分析和探讨,以供与业内人士之间的交流学习。

煤层气 井位 有利区

1 引言

煤层气勘查井位设计的首要步骤是确定研究区的煤层气资源勘探有利区,因此煤层气选区评价是进行井位设计的前提,是煤层气开发规划的重要内容,直接关系到未来气井产能以及煤层气开发的经济性。现将国内煤层气选区评价参数及原则阐述如下。

2 选区评价的重要参数分类

煤层气的富集成藏条件和采气方式与常规油气以及固体煤不同,其选区评价参数也有其特殊性。对煤层气开采选区评价参数进行量化分类,不仅有利于选区的对比分析,而且可使评价原则进一步规范化。针对煤层气选区评价重要参数分类阐述如下。

2.1 资源类型参数

资源量是构成煤层气开发利用的物质基础。只有具备一定厚度、一定分布面积、一定含气量,分布较稳定的煤层才能提供具有开发价值的煤层气资源。

(1)煤层厚度:含气量相同情况下,随着煤层厚度增大,煤层气资源量、产层厚度也增加,利于煤层气的储集、产出。煤层太薄,资源丰度和产气量将达不到经济开发的要求,应排除在选区之外。(2)含煤面积和煤层稳定性:含煤面积大,煤层分布稳定,则资源的分布稳定,对煤层气勘探开发有利。选区评价要求含煤面积达到部署一套开发井网所需的面积,且主要煤层在该面积内稳定分布。(3)含气量:实际工作中,主要是采取对煤心进行直接测定获得。这种测定方法相对简单,测定结果也相对准确。含气量越高,煤层气地质条件越优越。(4)含气饱和度:实测含气量是煤心解吸得到的含气量,理论含气量是吸附等温线上与原始地层压力对应的含气量。饱和度越高,煤层气资源越富集。(5)资源量丰度:资源丰度指单位面积内的煤层气资源数量,资源丰度越高,越有利于煤层气的产出。(6)地解比:临界解吸压力愈接近原始地层压力,高产富集条件逾优越。

2.2 渗透性类型参数

(1)孔隙半径:孔隙半径小于0.1μm的小孔和微孔发育的煤岩热演化程度高,生气量大,内表面大,一般含气饱和度高。(2)渗透率:渗透率是衡量煤层气开发难易程度的重要指标,对于含气煤层的采收率和产量起决定性作用。煤层渗透率越大,气井的泄气范围就越宽阔,产量也就越高。(3)地应力:地应力是影响渗透性的主要地质因素之一,地应力越高,对煤层渗透性越不利。(4)自然裂缝特征:煤层渗透率主要是由割理、构造裂隙等裂缝系统提供。发育密度大、延伸长、张开度宽、无充填的裂缝对渗透率有利。

2.3 吸附/解吸特征类型参数

煤层吸附/解吸特征参数,是一组由煤岩等温吸附线、含气量、储层压力联用的参数。包括兰氏体积、兰氏压力、临界解吸压力、含气饱和度等。通常兰氏体积越大、兰氏压力越小,反映煤对甲烷的吸附能力越强。临界解吸压力是煤层气地质评价中的一项关键参数,它与煤储层压力的比值(即临界解吸压力/煤储层压力)反映煤层的含气饱和度,该比值越高,说明煤层的含气饱和度越高,对煤层气的开发越有利。

2.4 水文地质类型参数

水文地质条件对煤层气开发的影响较为复杂,难以用简单参数的形式表达水文条件的影响。通常采用综合分析的方法综合评价水文地质条件的优劣。

(1)地层含水性:煤层及其附近地层含水性强,钻孔涌水量过大,对煤层的排水降压和煤层气的解吸产出不利;水压头高时,对煤层气保存和渗透性有利,欠压时相对不利。(2)地层水化学特征:水的矿化度过高,超过排放标准或含有某些有害元素时,为避免对环境的污染,就要对产出水进行处理,从而增大煤层气的开采成本。(3)煤层特征类型参数此参数是煤岩所固有的特性,包括煤级(煤岩的演化程度)、灰份含量、煤岩类型、煤岩结构等参数。

3 煤层气勘探地质选区评价的原则

国外煤层气勘探在选区评价上充分考虑地质条件、资源量、供气环境及下游工程、投资效益等因素;在目标评价上充分考虑构造、煤层埋深、含气量与含气饱和度、渗透率等条件。根据中国煤层气高产富集特点,参考国外煤层气选区评价经验,对中国煤层气选区提出如下评价原则。

(1)处于盆地斜坡或埋藏适中的向斜区,构造活动为高应力背景下相对低应力区。地应力一般小于100Mpa。(2)煤层分布广,面积大,主力煤层分布稳定,煤层气远景资源量大于100×108m3,资源丰度应在中等以上(大于0.5×108m3/km2)。(3)可采煤层埋深500～1500m最佳,避开强水循环甲烷风化带和低解吸率的煤层渗透带。(4)单井煤层总厚度大于10m,煤层内单层厚度大0.6m。总厚度小于3m的煤层一般不具备商业性开采价值;总厚度为3～10m的煤层分布区煤层气稳产期短,开采经济价值不高;就单一煤层而言,单层厚度应大于0.6m,才具有与上、下煤层分层压裂合采的经济价值。(5)煤层顶底板有大于10m、封闭性好的直接盖层,并有一套厚度大、分布稳定的区域性盖层,煤层段内无大含水层。(6)煤层含气量大于8m3/t,镜质组一般含量大于70%。国内外已开发的煤层气气田主力区块平均含气量均超过15m3/t(较高含气量级别),而低含气量(小于8m3/t)地区单井产气量一般小于1500m3/d,无商业性开采价值。(7)煤层气可解吸率在70%以上,含气饱和度大于50%。一些煤层气高产富集区块均为高饱和度气藏:圣胡安盆地为90～98%,黑勇士盆地为92～99%,沁水煤层气田为85～95%,鄂尔多斯盆地东部柳林地区局部为80%。中等饱和气藏稳产效果差,产气量低,地解压差大,开采成本高。如沁水盆地东部屯留地区,河北大城地区。低饱和气藏一般无工业开采价值。(8)地解比高,临界解吸压力接近原始地层压力,比值＞0.6最佳。一些煤层气高产富集区块均为高饱和度、高地解比;中等饱和度气藏不仅稳产效果差、产气量低,且因地解压差大而开采成本高;低饱和度气藏一般无商业性开采价值,如沁水盆地屯留地区,含气饱和度仅为26%～70%。(9)煤层气探区地形相对平缓,交通相对方便,修路平场工作量较小。不仅现在勘探施工条件好,而且将来的开发和生产期也容易形成规模,节省成本。

4 结语

中国已有煤层气选区的评价标准主要针对中煤阶煤层制定,但不同煤阶煤层吸附性、渗透性、机械性质等存在明显差异,产气规律也有所不同,对应的开发技术也不同,因此现行标准使低煤阶和高煤阶煤层的煤层气的选区评价受到制约。在具体选区中,不同地区的影响因素不同,选区评价时考虑的条件亦有所侧重。因此,在具体应用以上各项普遍原则时,需要灵活掌握,具体问题具体分析,建立适合中国目前技术条件下煤层气选区的评价标准,以便更好的完成选区评价工作。

[1]曹爱国,王明寿,于瑞芹.煤层气选区和评价的若干问题探讨[J].中国煤田地质,2001,13(02):24-26．

[2]高瑞琪,赵政璋.中国油气新区勘探第七卷[M].北京:石油工业出版社,2001,54-60．

[3]张俊虎,刘君．煤层气井网布置优化设计的探讨[J].科技情报开发与经济,2008,18(10):210-212．

[4]巫修平,姜在炳.基于下石节井田煤层气井位选择原则探讨[J].中国煤层气,2009,06(06):21-24.