淺談煤層氣勘查井位設計原則

陳毓翯 白曉麗 董穎

(遼寧省地質學會,遼寧沈陽 110000)

淺談煤層氣勘查井位設計原則

陳毓翯 白曉麗 董穎

(遼寧省地質學會,遼寧沈陽 110000)

合理的井位設計是煤層氣資源勘探開發的基礎,不僅能夠降低勘探開發成本、取得良好的工程效果,保障煤層氣開發的順利實施,并且可以大幅度提高煤層氣井產能與經濟效益。本文主要是結合筆者的工作經驗,對煤層氣勘探有利區評價參數和井位設計原則進行了分析和探討,以供與業內人士之間的交流學習。

煤層氣 井位 有利區

1 引言

煤層氣勘查井位設計的首要步驟是確定研究區的煤層氣資源勘探有利區,因此煤層氣選區評價是進行井位設計的前提,是煤層氣開發規劃的重要內容,直接關系到未來氣井產能以及煤層氣開發的經濟性。現將國內煤層氣選區評價參數及原則闡述如下。

2 選區評價的重要參數分類

煤層氣的富集成藏條件和采氣方式與常規油氣以及固體煤不同,其選區評價參數也有其特殊性。對煤層氣開采選區評價參數進行量化分類,不僅有利于選區的對比分析,而且可使評價原則進一步規范化。針對煤層氣選區評價重要參數分類闡述如下。

2.1 資源類型參數

資源量是構成煤層氣開發利用的物質基礎。只有具備一定厚度、一定分布面積、一定含氣量,分布較穩定的煤層才能提供具有開發價值的煤層氣資源。

(1)煤層厚度:含氣量相同情況下,隨著煤層厚度增大,煤層氣資源量、產層厚度也增加,利于煤層氣的儲集、產出。煤層太薄,資源豐度和產氣量將達不到經濟開發的要求,應排除在選區之外。(2)含煤面積和煤層穩定性:含煤面積大,煤層分布穩定,則資源的分布穩定,對煤層氣勘探開發有利。選區評價要求含煤面積達到部署一套開發井網所需的面積,且主要煤層在該面積內穩定分布。(3)含氣量:實際工作中,主要是采取對煤心進行直接測定獲得。這種測定方法相對簡單,測定結果也相對準確。含氣量越高,煤層氣地質條件越優越。(4)含氣飽和度:實測含氣量是煤心解吸得到的含氣量,理論含氣量是吸附等溫線上與原始地層壓力對應的含氣量。飽和度越高,煤層氣資源越富集。(5)資源量豐度:資源豐度指單位面積內的煤層氣資源數量,資源豐度越高,越有利于煤層氣的產出。(6)地解比:臨界解吸壓力愈接近原始地層壓力,高產富集條件逾優越。

2.2 滲透性類型參數

(1)孔隙半徑:孔隙半徑小于0.1μm的小孔和微孔發育的煤巖熱演化程度高,生氣量大,內表面大,一般含氣飽和度高。(2)滲透率:滲透率是衡量煤層氣開發難易程度的重要指標,對于含氣煤層的采收率和產量起決定性作用。煤層滲透率越大,氣井的泄氣范圍就越寬闊,產量也就越高。(3)地應力:地應力是影響滲透性的主要地質因素之一,地應力越高,對煤層滲透性越不利。(4)自然裂縫特征:煤層滲透率主要是由割理、構造裂隙等裂縫系統提供。發育密度大、延伸長、張開度寬、無充填的裂縫對滲透率有利。

2.3 吸附/解吸特征類型參數

煤層吸附/解吸特征參數,是一組由煤巖等溫吸附線、含氣量、儲層壓力聯用的參數。包括蘭氏體積、蘭氏壓力、臨界解吸壓力、含氣飽和度等。通常蘭氏體積越大、蘭氏壓力越小,反映煤對甲烷的吸附能力越強。臨界解吸壓力是煤層氣地質評價中的一項關鍵參數,它與煤儲層壓力的比值(即臨界解吸壓力/煤儲層壓力)反映煤層的含氣飽和度,該比值越高,說明煤層的含氣飽和度越高,對煤層氣的開發越有利。

2.4 水文地質類型參數

水文地質條件對煤層氣開發的影響較為復雜,難以用簡單參數的形式表達水文條件的影響。通常采用綜合分析的方法綜合評價水文地質條件的優劣。

(1)地層含水性:煤層及其附近地層含水性強,鉆孔涌水量過大,對煤層的排水降壓和煤層氣的解吸產出不利;水壓頭高時,對煤層氣保存和滲透性有利,欠壓時相對不利。(2)地層水化學特征:水的礦化度過高,超過排放標準或含有某些有害元素時,為避免對環境的污染,就要對產出水進行處理,從而增大煤層氣的開采成本。(3)煤層特征類型參數此參數是煤巖所固有的特性,包括煤級(煤巖的演化程度)、灰份含量、煤巖類型、煤巖結構等參數。

3 煤層氣勘探地質選區評價的原則

國外煤層氣勘探在選區評價上充分考慮地質條件、資源量、供氣環境及下游工程、投資效益等因素;在目標評價上充分考慮構造、煤層埋深、含氣量與含氣飽和度、滲透率等條件。根據中國煤層氣高產富集特點,參考國外煤層氣選區評價經驗,對中國煤層氣選區提出如下評價原則。

(1)處于盆地斜坡或埋藏適中的向斜區,構造活動為高應力背景下相對低應力區。地應力一般小于100Mpa。(2)煤層分布廣,面積大,主力煤層分布穩定,煤層氣遠景資源量大于100×108m3,資源豐度應在中等以上(大于0.5×108m3/km2)。(3)可采煤層埋深500～1500m最佳,避開強水循環甲烷風化帶和低解吸率的煤層滲透帶。(4)單井煤層總厚度大于10m,煤層內單層厚度大0.6m。總厚度小于3m的煤層一般不具備商業性開采價值;總厚度為3～10m的煤層分布區煤層氣穩產期短,開采經濟價值不高;就單一煤層而言,單層厚度應大于0.6m,才具有與上、下煤層分層壓裂合采的經濟價值。(5)煤層頂底板有大于10m、封閉性好的直接蓋層,并有一套厚度大、分布穩定的區域性蓋層,煤層段內無大含水層。(6)煤層含氣量大于8m3/t,鏡質組一般含量大于70%。國內外已開發的煤層氣氣田主力區塊平均含氣量均超過15m3/t(較高含氣量級別),而低含氣量(小于8m3/t)地區單井產氣量一般小于1500m3/d,無商業性開采價值。(7)煤層氣可解吸率在70%以上,含氣飽和度大于50%。一些煤層氣高產富集區塊均為高飽和度氣藏:圣胡安盆地為90～98%,黑勇士盆地為92～99%,沁水煤層氣田為85～95%,鄂爾多斯盆地東部柳林地區局部為80%。中等飽和氣藏穩產效果差,產氣量低,地解壓差大,開采成本高。如沁水盆地東部屯留地區,河北大城地區。低飽和氣藏一般無工業開采價值。(8)地解比高,臨界解吸壓力接近原始地層壓力,比值＞0.6最佳。一些煤層氣高產富集區塊均為高飽和度、高地解比;中等飽和度氣藏不僅穩產效果差、產氣量低,且因地解壓差大而開采成本高;低飽和度氣藏一般無商業性開采價值,如沁水盆地屯留地區,含氣飽和度僅為26%～70%。(9)煤層氣探區地形相對平緩,交通相對方便,修路平場工作量較小。不僅現在勘探施工條件好,而且將來的開發和生產期也容易形成規模,節省成本。

4 結語

中國已有煤層氣選區的評價標準主要針對中煤階煤層制定,但不同煤階煤層吸附性、滲透性、機械性質等存在明顯差異,產氣規律也有所不同,對應的開發技術也不同,因此現行標準使低煤階和高煤階煤層的煤層氣的選區評價受到制約。在具體選區中,不同地區的影響因素不同,選區評價時考慮的條件亦有所側重。因此,在具體應用以上各項普遍原則時,需要靈活掌握,具體問題具體分析,建立適合中國目前技術條件下煤層氣選區的評價標準,以便更好的完成選區評價工作。

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