基于大佛寺井田煤層氣井排采工程實踐淺析

基于大佛寺井田煤層氣井排采工程實踐淺析

煤層氣井煤層氣的產出原理不同于常規油氣，其必須依賴于排水降壓才能實現。本文以大佛寺井田煤層氣井生產實踐作為分析依據，介紹分析了目前彬長礦區大佛寺井田煤層氣井排采的工藝技術，闡述了大佛寺井田排采特點、連續排采的意義及排采制度制定的影響因素，同時給出了降低停井傷害的幾點建議。

中國煤層氣開發一直在一個兩極分化的情形之中—富集高產區，粗放式管理，獲高產；致密中等富集區，精細化管理，開發舉步維艱。排采工程在已經限定的開發區域的實施就要突出其區塊特點，要堅持科學化排采，以獲取煤層氣井最大化產能，本文就大佛寺井田煤層氣井排采生產實踐探討排采工程的相關問題。

大佛寺井田開發基礎參數

大佛寺井田煤層氣井目的煤層為4煤層，平均厚度約為14米，傾角平均為5°，4煤滲透率為3.06～5.73md，井田煤層氣參數井實測4煤儲層壓力為2.43～3.20MPa，壓力梯度為0.481～0.53MPa/100m，平均0.487MPa/100m。井田內各儲層壓力梯度小于靜水壓力梯度（0.978MPa/100m），為低壓異常狀態。通過開發區域目的煤儲層取樣測試計算，大佛寺井田4號煤層氣臨界解吸壓力為1.25～1.51MPa，含氣飽和度為61～67%。

煤層氣井排采實踐

排采工程模式

在對不同的開發井田，排采工程的進行都必須依托該區域煤儲層參數和區域地質參數，在煤層氣開發項目建設前期初步設計時，會采用不同軟件，如COMET3，依據已知儲層參數及地質參數對設計井型的排采進行模擬，模擬單井產能，模擬單井排采工程技術參數，以此為后期實際排采工程的進行提供參考。煤層氣井的產能能否真正高效釋放主要依賴于所制定的排采制度以及排采制度的執行情況。

而且在排采工程實施過程中還需再進行產能模擬和歷史擬合，而且此過程中所依托的參數將更全面，更真實，更具體，因為排采工程執行之前實施的建設工程，如鉆井工程、測井工程、采樣解析工程等在不斷獲取和互相驗證地質參數及儲層參數。新的產能模擬將更加準確的指導后續排采工程的執行，而歷史擬合工作將進行理論與實踐的相互檢驗、驗證，以便進行排采工程技術參數的修繕。

排采制度的制定

大佛寺井田排采特點分析

大佛寺井田內各儲層壓力梯度小于靜水壓力梯度（0.978MPa/100m），這種低壓異常情況，就決定了大佛寺井田的煤層氣井排采先期基本只排水，基本只產水的排采特點；而且針對大佛寺井田4號煤層氣臨界解吸壓力1.25～1.51MPa、儲層原始壓力為2.43～3.20MPa這種情況，也就是臨儲比較小，這就決定了大佛寺井田煤層氣井先期排采至煤層氣開始解吸需要更多的功耗，排采強度一定的情況下，將延長排水降壓階段時間。

大佛寺井田煤儲層傾角平均為5°，或者說有一定傾角的煤儲層在進行遠端對接多分支井開發時，為避免或減輕后期排采工程中井筒煤粉堵塞問題的棘手，水平井煤層段主支方向盡量與煤層傾向保持一致或相近（當然要考慮儲層主應力方向），而且排采井筒布置在主支標高較低點，使攜帶煤粉（固相）的流體在排采通道內呈現順煤層傾向的由高到低的流動。

連續排采的實際意義

煤層氣的吸附—解析是動態平衡過程（如圖1、圖2），而且隨著排采的進行煤儲層會發生連續變形，各相間關系也發生著變化，甚至發生化學變化，從而影響著滲流通道的滲流能力，并形成降壓漏斗（壓降漏斗，也可示意煤層氣氣相滲流面），而且這個降壓漏斗隨著排采不斷擴大，而且一定程度時可擴大了煤層氣井的控制面積。這是最終排采結果也是最終的目的。

由于吸附—解析的動態平衡，并且在實際排采過程中可根據沉沒度及產氣量之間的關系來表示，如圖1、圖2（時間軸是保持一致的，可以任意兩條曲線搭配分析查看）。2012年4月3日起由于DFS-C02井檢泵撈砂作業，停井8天，井筒內沉沒度由21米上升到64米，沉沒度的增大也就意味著井底流壓（井底壓力）增大，壓力傳遞，最終恢復了儲層壓力，使已解析出來但仍處在基質周邊的煤層氣又重新吸附，并且使滲流通道收到壓縮，使部分煤粉、地層化學物質（會發生反應產生沉淀）回流至滲流通道，從而堵塞通道。使原本排采正效應改良而獲得的較好的滲透率變小。待4月11日開始恢復排采，其經歷了40天左右的時間才恢復到停井前的日產能。此過程中不但損失了40天的正常產能，還在一方面阻礙了連續排采帶來的儲層改造正效應（可以改良滲透率），并且還會增加排采工程成本等等一系列負面影響。而且從圖1、圖2中后續2次停井中也可以直白的看出，停井一次將要耗費七八倍于停井時花費的時間去恢復產能，而且只是產能意義上的恢復，有些微觀傷害（負效應）甚至是不可逆的，從某種意義上說這種負效應會影響該煤層氣井的總體產能，那么由此總結出的就是煤層氣井要進行連續排采，平穩排采。

那么如何實現最大化連續排采，需要從多方面去入手：（1）煤層氣井建設工程中，要嚴格控制井身質量，其中最重要的就是井斜控制。實際生產中會出現由于井斜過大使油管、螺桿泵等出現偏磨嚴重的情況，從而使油管、泵等的壽命縮短，增加了修井次數，縮短了修井周期，加大了排采過程中對井的傷害。（2）要從設備、材料質量上把關，采購物資的質量一定要過關，避免采購翻新管材，圖一時便宜。（3）安裝過程中要避免嚴重磕碰，磕碰會增大管材的疲勞損傷。（4）運行排采中設備操作也有一定影響，必要時候的啟停要遵循循序漸進的規范實施，減小瞬間較大作用力對油桿、泵掛的沖擊傷害。

排采制度的制定影響因素

根據上述內容，就排采工程而言它不是單獨可行的模塊，而是煤層氣井項目工程從始至終諸多因素影響、貫穿的一項系統化工程工作，從煤層氣開發區域優選、井型優化、鉆完井工程及地質儲層參數獲取、設備采購及安裝等等一系列工作因子會控制（指導）著排采工程工作的進行。

而排采過程中套壓、沉沒度、動液面、井底流壓、煤粉量等都在不同排采階段起著不同的指示作用，排采初期要逐步降低井底流壓進行排采，降壓幅度在0.05MPa左右，產氣量上升階段要控制和調整好套壓，以調控產氣量上升速度，也就是調整排采強度，沉沒度、動液面是井底流壓的影響因素，屬于次一級的排采制度調控手，而且在各個不同排采階段，煤粉的有無及量的大小來將決定著下一步排采工作制度的調整方向，它基本上是貫穿了煤層氣井排采始末。

而再多的因素影響，也要堅持一個方向：連續、平穩排采。

圖1

圖2

結語

（1）大佛寺井田有其地質及儲層特征（特點），這些特點也同樣造就了排采特征，這就是煤層氣開發的區域性；同事告誡開發者不要搬套別人的排采工作制度。

（2）大佛寺井田煤層氣井的排采實踐再次驗證停井（修井）對煤層氣井的傷害不可輕視。

（3）簡要闡述了套壓、井底流壓等因素對于排采制度制定中的影響作用。

10.3969/j.issn.1001- 8972.2016.21.027