烏魯木齊礦區煤層氣井完井方式優選

楊 億 劉蒙蒙

(新疆維吾爾自治區煤田地質局一五六煤田地質勘探隊,新疆 830009)

煤層氣井根據煤層特性，普遍采用的完井方式可采用裸眼完井、篩管完井、下套管注水泥射孔完井、洞穴完井等。不同完井方式主要取決于油氣藏物性和該地區的實際經驗，完井方式對于今后能否進行正常生產或者進行多種作業是非常重要的，完井方式與鉆井方式需要相互適應。

1 完井方式改造工藝

研究區總共施工了四種井型(定向井、順煤層井、L型水平井、U型對接井)采用了三種完井方式，分別為篩管完井、洞穴完井、套管固井射孔完井，同種井型下，對比三種不同完井方式，可得出其鉆井工藝技術均相同，區別在于儲層改造工藝不同。不進行儲層改造的篩管完井對鉆井工藝提出更高要求，需最大程度解除鉆井液對儲層滲透性的傷害，套管固井射孔完井改造方式不同點在于改造效果與儲層自身條件。套管固井射孔完井較其他完井工藝會增加固井水泥漿對儲層近井地帶的滲透率傷害，但壓裂規模與效果可控。洞穴完井對儲層條件要求高，對鉆井液污染較敏感。三種完井方式工藝對比見表1。

表1 三種完井改造試驗表

2 不同完井方式產氣效果對比

通過對比新疆大傾角多厚煤層三類不同完井方式的產氣效果與影響因素分析，得出適宜新疆煤層特點的煤層氣完井方式。不同完井方式產期情況見表2。

表2 不同完井方式對比表

2.1 洞穴完井

在研究礦區施工的FKQ-1井完井方式為空氣動力造穴完井，井身結構如圖2所示。

圖2 洞穴完井示意圖

2015年5月7日儲層改造洗井作業結束后，于2015年5月7 日～8 日進行了連續產氣流量觀測，最大無阻產氣流量達51.16m3/h(1227.84m3/d)，連續12小時觀測無阻產氣流量不低于36.49m3/h，產氣流量觀測曲線見圖1。5月9日～12日進行了連續套壓觀測，套壓達到0.71MPa。關井后瞬時無阻產氣流量由29.78m3/h經歷了70min很快上升到51.16m3/h，這一上升趨勢應當由于受到井內產水的影響而終止，而隨后的下降趨勢比較緩慢。

圖1 產氣流量觀測曲線圖

從改造結果說明地層含氣顯示較好，但后期下泵作業前井內放空結束后抽采階段產氣量為0；根據改造過程中的觀測數據計算，實際滲透率僅有 1mD 左右，同時新疆煤層大多為低階煤，滲透性低，這也是直接決定本次儲層改造達不到預期效果的主要因素。洞穴完井的適應性，再次得到印證，洞穴完井適用于高階高滲透性碎粒煤質。地層破裂壓力、地層傾角等地質因素均會影響改造效果。

同時工程條件也是制約效果的因素之一，煤儲層空氣動力改造在我國應用較少， FKQ-1 井也是新疆空氣動力改造的第一口井， 但就空氣動力改造技術本身而言，在設備配置、工藝技術等方面還存在很多需要改進和完善的地方，特別是在特厚煤層和高角度煤層中進行空氣動力改造在國內外尚無經驗借鑒， 這些也給本次作業帶來很大影響。

2.2 篩管完井

研究區篩管完井三口井，分別為FSL-1、FU-H、FS-81井，其中一口順煤層井，一口U型井，一口定向井。

(1)順煤層井篩管完井(FSL-1)

該井臨界解吸壓力為3.11MPa，臨儲比0.79，均屬于該區域較高水平，說明含氣量較高。根據產水及流壓降幅估算整體滲透性較差。滲透率差，煤層降壓范圍小是低產的主要因素。篩管完井無法通過工程手段對煤層進行增產改造，不適用于滲透率差的煤層。

(2)定向井篩管完井(FS-81井)

該井臨界解吸壓力為6.256MPa，臨儲比0.84，均屬于該區域較高水平，說明含氣量較高。降壓線性系數為21；屬于較高水平，說明整體滲透性較好。產氣差的原因，篩管完井，未進行壓裂，無法向遠處擴壓，解吸范圍??；開發煤層太多，產水及產氣層無法區分，干擾嚴重。

(3)定向井篩管完井(FSU-V井)

該井臨界解吸壓力為4.335MPa，臨儲比0.68，均屬于該區域較高水平，說明含氣量較高。無法計算降壓線性系數，根據產水及流壓降幅估算整體滲透性較差。產氣差的原因，篩管完井，未進行壓裂，無法向遠處擴壓，解吸范圍小；

2.3 套管固井射孔壓裂改造完井

采用套管固井射孔壓裂改造完井的FSL-2井臨近FSL-1井，地質條件相同，井型相同，均為順煤層井，通過現場排采試驗總體認識如下：

(1)該井臨界解吸壓力為5.114MPa，臨儲比0.59，均屬于該區域較高水平，說明含氣量較高。

(2)降壓線性系數為5，整體滲透性中等。

(3)整體滲透性通過壓裂改造大于FSL-1井，產氣效果較好。

3 完井方式優選結果

本次完井方式研究均在同一區塊進行，為同一目的煤層的相鄰井，儲層物性相同，鉆井液體系相同，通過試驗不同完井方式并對日產氣量、總產氣量、產氣周期進行對比(見表2)，套管固井射孔壓裂改造完井產氣效果明顯優于篩管完井與洞穴完井，壓裂改造后的儲層滲透率得到了明顯提升，產氣周期較長。

綜上，通過對比同級別物性條件下洞穴完井，篩管完井，套管射孔完井三種不同完井方式下的產氣效果得出適宜低煤階低滲透煤層條件下的完井方式—套管射孔完井。研究結果可有效地指導研究區后期的煤層氣勘探開發工作，礦區后期煤層氣產能建設井型將以L型井為主，完井方式以套管固井射孔完井為主。