基于大佛寺井田煤层气井排采工程实践浅析

2016-11-14王谦,彭新,张河

中国科技信息 2016年21期

基于大佛寺井田煤层气井排采工程实践浅析

煤层气井煤层气的产出原理不同于常规油气，其必须依赖于排水降压才能实现。本文以大佛寺井田煤层气井生产实践作为分析依据，介绍分析了目前彬长矿区大佛寺井田煤层气井排采的工艺技术，阐述了大佛寺井田排采特点、连续排采的意义及排采制度制定的影响因素，同时给出了降低停井伤害的几点建议。

中国煤层气开发一直在一个两极分化的情形之中—富集高产区，粗放式管理，获高产；致密中等富集区，精细化管理，开发举步维艰。排采工程在已经限定的开发区域的实施就要突出其区块特点，要坚持科学化排采，以获取煤层气井最大化产能，本文就大佛寺井田煤层气井排采生产实践探讨排采工程的相关问题。

大佛寺井田开发基础参数

大佛寺井田煤层气井目的煤层为4煤层，平均厚度约为14米，倾角平均为5°，4煤渗透率为3.06～5.73md，井田煤层气参数井实测4煤储层压力为2.43～3.20MPa，压力梯度为0.481～0.53MPa/100m，平均0.487MPa/100m。井田内各储层压力梯度小于静水压力梯度（0.978MPa/100m），为低压异常状态。通过开发区域目的煤储层取样测试计算，大佛寺井田4号煤层气临界解吸压力为1.25～1.51MPa，含气饱和度为61～67%。

煤层气井排采实践

排采工程模式

在对不同的开发井田，排采工程的进行都必须依托该区域煤储层参数和区域地质参数，在煤层气开发项目建设前期初步设计时，会采用不同软件，如COMET3，依据已知储层参数及地质参数对设计井型的排采进行模拟，模拟单井产能，模拟单井排采工程技术参数，以此为后期实际排采工程的进行提供参考。煤层气井的产能能否真正高效释放主要依赖于所制定的排采制度以及排采制度的执行情况。

而且在排采工程实施过程中还需再进行产能模拟和历史拟合，而且此过程中所依托的参数将更全面，更真实，更具体，因为排采工程执行之前实施的建设工程，如钻井工程、测井工程、采样解析工程等在不断获取和互相验证地质参数及储层参数。新的产能模拟将更加准确的指导后续排采工程的执行，而历史拟合工作将进行理论与实践的相互检验、验证，以便进行排采工程技术参数的修缮。

排采制度的制定

大佛寺井田排采特点分析

大佛寺井田内各储层压力梯度小于静水压力梯度（0.978MPa/100m），这种低压异常情况，就决定了大佛寺井田的煤层气井排采先期基本只排水，基本只产水的排采特点；而且针对大佛寺井田4号煤层气临界解吸压力1.25～1.51MPa、储层原始压力为2.43～3.20MPa这种情况，也就是临储比较小，这就决定了大佛寺井田煤层气井先期排采至煤层气开始解吸需要更多的功耗，排采强度一定的情况下，将延长排水降压阶段时间。

大佛寺井田煤储层倾角平均为5°，或者说有一定倾角的煤储层在进行远端对接多分支井开发时，为避免或减轻后期排采工程中井筒煤粉堵塞问题的棘手，水平井煤层段主支方向尽量与煤层倾向保持一致或相近（当然要考虑储层主应力方向），而且排采井筒布置在主支标高较低点，使携带煤粉（固相）的流体在排采通道内呈现顺煤层倾向的由高到低的流动。

连续排采的实际意义

煤层气的吸附—解析是动态平衡过程（如图1、图2），而且随着排采的进行煤储层会发生连续变形，各相间关系也发生着变化，甚至发生化学变化，从而影响着渗流通道的渗流能力，并形成降压漏斗（压降漏斗，也可示意煤层气气相渗流面），而且这个降压漏斗随着排采不断扩大，而且一定程度时可扩大了煤层气井的控制面积。这是最终排采结果也是最终的目的。

由于吸附—解析的动态平衡，并且在实际排采过程中可根据沉没度及产气量之间的关系来表示，如图1、图2（时间轴是保持一致的，可以任意两条曲线搭配分析查看）。2012年4月3日起由于DFS-C02井检泵捞砂作业，停井8天，井筒内沉没度由21米上升到64米，沉没度的增大也就意味着井底流压（井底压力）增大，压力传递，最终恢复了储层压力，使已解析出来但仍处在基质周边的煤层气又重新吸附，并且使渗流通道收到压缩，使部分煤粉、地层化学物质（会发生反应产生沉淀）回流至渗流通道，从而堵塞通道。使原本排采正效应改良而获得的较好的渗透率变小。待4月11日开始恢复排采，其经历了40天左右的时间才恢复到停井前的日产能。此过程中不但损失了40天的正常产能，还在一方面阻碍了连续排采带来的储层改造正效应（可以改良渗透率），并且还会增加排采工程成本等等一系列负面影响。而且从图1、图2中后续2次停井中也可以直白的看出，停井一次将要耗费七八倍于停井时花费的时间去恢复产能，而且只是产能意义上的恢复，有些微观伤害（负效应）甚至是不可逆的，从某种意义上说这种负效应会影响该煤层气井的总体产能，那么由此总结出的就是煤层气井要进行连续排采，平稳排采。

那么如何实现最大化连续排采，需要从多方面去入手：（1）煤层气井建设工程中，要严格控制井身质量，其中最重要的就是井斜控制。实际生产中会出现由于井斜过大使油管、螺杆泵等出现偏磨严重的情况，从而使油管、泵等的寿命缩短，增加了修井次数，缩短了修井周期，加大了排采过程中对井的伤害。（2）要从设备、材料质量上把关，采购物资的质量一定要过关，避免采购翻新管材，图一时便宜。（3）安装过程中要避免严重磕碰，磕碰会增大管材的疲劳损伤。（4）运行排采中设备操作也有一定影响，必要时候的启停要遵循循序渐进的规范实施，减小瞬间较大作用力对油杆、泵挂的冲击伤害。

排采制度的制定影响因素

根据上述内容，就排采工程而言它不是单独可行的模块，而是煤层气井项目工程从始至终诸多因素影响、贯穿的一项系统化工程工作，从煤层气开发区域优选、井型优化、钻完井工程及地质储层参数获取、设备采购及安装等等一系列工作因子会控制（指导）着排采工程工作的进行。

而排采过程中套压、沉没度、动液面、井底流压、煤粉量等都在不同排采阶段起着不同的指示作用，排采初期要逐步降低井底流压进行排采，降压幅度在0.05MPa左右，产气量上升阶段要控制和调整好套压，以调控产气量上升速度，也就是调整排采强度，沉没度、动液面是井底流压的影响因素，属于次一级的排采制度调控手，而且在各个不同排采阶段，煤粉的有无及量的大小来将决定着下一步排采工作制度的调整方向，它基本上是贯穿了煤层气井排采始末。

而再多的因素影响，也要坚持一个方向：连续、平稳排采。