破解煤層氣“密碼”的華北方案

邱宜東　黃韜　任遠

華北油田在山西沁水盆地開發煤層氣已經16年，累計向國家貢獻清潔能源100多億立方米。然而，受煤層埋深大、滲透率低、局部構造復雜等因素影響，導致煤層氣區塊整體資源始終未能得到有效利用。

如何高效盤活沁水盆地“烏金”中的資源？華北油田煤層氣人面對難題，解放思想、打破常規，變“不可能”為“可能”，創新地質理論認識，堅持地質工程一體化，以“四變”疏導為手段，在鄭莊區塊實現新鉆水平井日產氣量萬方以上井比例超過40%的基礎上，又傳來單井最高日產氣達到2.3萬立方米好消息，打破了該地區煤層氣16年沉寂，通過破解煤層氣“密碼”，華北油田已建成我國首個年地面抽采能力超過20億立方米的煤層氣田，從而牢牢地將煤層氣的能源“金飯碗”端在了手里。

? 一、解碼井型最大控儲，變“直井”為“水平井”

鄭莊區塊于2010年開始規模建產，初期產能建設開發井型以直井為主，通過近4年精細排采，到2015年，日產氣量僅50萬立方米，直井平均日產氣量500方，表現為低產井比例達50%，采氣速度1.1%，產能到位率僅24%，開發效果差、效益差。

該區塊煤層氣資源富集，是樊莊區塊取得成功經驗和技術后的推廣應用區塊，亦是華北油田拓展煤層氣業務的關鍵區塊，那么，資源富集卻低產低效的原因是什么？如何才能有效提高單井氣量？如何才能實現效益開發？要尋找主因，唯有創新思路。科研人員通過橫向地質參數對比、縱向儲層精細評價，室內現場同分析，深挖根源找主控，明確了該區塊位于寺頭斷層下降盤，受構造影響，為擠壓型儲層，地應力大、物性差，常規直井改造不僅井控范圍小，而且壓降漏斗難擴展，要提高產量唯有改變井型。在深化儲層認識的基礎上，創新研發了L型水平井新井型，精細構建水平井導向地質模型，“靶前辨標志，逐層逼近”，確保成功著陸，同時堅持“靶后走甜點，精刻甜點剖面”保證煤層鉆遇率。通過長水平進尺串接天然裂縫，實現最大控儲，源頭上增大井控資源支撐高產。

目前，華北油田綜合實現煤層氣水平井產量大幅提升，產能到位率達95%以上，日產1萬立方米單井比例達40%以上，邁向了新高度。

? 二、解碼工藝儲層增滲，變“低滲”為“高滲”

沁水盆地屬于高階煤儲層，具有低壓、低滲、低飽和、非均質性強的“三低一強”特征，煤巖滲透率普遍小于1毫達西，國外普遍認為高階煤是勘探開發的“禁區”，很難實現效益開發。國內通過不斷創新壓裂改造工藝，意識到通過壓裂改造可以在高階煤儲層取得工業氣流。那么，對于滲透率更低、直井井均產量不足500方的鄭莊區塊，如何才能實現高產？

華北油田煤層氣以“地質工程一體化”為思路，打破專業技術壁壘，通過頂層設計思考運籌，以地質思維攻關工程技術，編制科學合理的技術方案，找準定位、有的放矢，實現工程地質相匹配。在鉆井工程方面，以“低污染、優質煤層鉆進”為理念，研發新型鉆井液，降低污染保護原始滲透率;采用近鉆頭測量，仿佛給鉆頭配上“眼睛”增加優質煤層進尺提高井眼滲透率。為了滿足不同井場條件、壓裂規模和排量工藝的要求，在工程方面，工程技術人員克服前期煤層氣水平井壓裂工藝技術單一、施工進度慢、改造范圍小等問題，分而治之、逐個擊破，依據煤體物性、埋深及地應力分析煤體差異，形成了當前以橋射聯作和連續油管工藝為主體的水平井分段改造工藝。

通過大力實施“地質工程一體化”，華北油田目前已實現煤層氣鉆井提速10%，煤層鉆遇率達到96%。

? 三、解碼機理提高效率，變“慢排”為“快返”

隨著煤層氣開發的不斷深入，對煤層氣井排采管控提出了更高的新的要求，排采管控不僅要保障煤層氣井產能的有效釋放，更要通過科學合理的控制縮短排水提產期，提高動態滲透率，提高流體產出效率。

技術人員以“疏導式排采”為理念，依托室內試驗，深化機理研究，細化流體產出規律研究，針對不同儲層特征、井網條件，形成了水平井差異化排采管控技術。針對井網內已降壓區，采用“快降快提”排采模式，有效縮短排水周期，快速降壓解吸產氣，減小壓裂對儲層的增壓作用，充分釋放單井產能。針對井網外未降壓區，采用擴邊井定水-定壓排采模式，延長排水周期，實現壓降漏斗最大化擴展，延長穩產期。

二季度，該分公司已實現煤層氣井產量和煤層氣開發效率的雙提升，排水提產期由原來的半年以上縮短至3～4個月，提產效率顯著提升，從控制上優化排采技術保障上產穩產。

? 四、解碼現場最優保障，變“傳統”為“數控”

與常規油氣儲層相比，煤儲層往往在生產過程中更容易造成儲層傷害。因此，現場的精細管理始終是煤層氣井全生命周期永恒的主體，考驗著每一名煤層氣人。

以“最優保障”為理念，為科學合理上產穩產，技術人員深化微觀滲流與宏觀流動匹配，建立符合地下氣、水客觀規律的排采方法與管控指標，從宏觀指標控制向微觀指標轉變，利用控制指標，讓現場工人快速掌握現場操作流程;利用滲流指標，讓開發人員快速讀懂地下滲流狀態，實現精細控制。同時，以“穩定、高效、節能、環保”為核心，優化舉升排采工藝設備，實現水平井排采設備多元化，建立水平井排采工藝選型圖版，保障L型水平井實現智能化、遠程化、精細化、數字化精細控制。

華北油田以智能排采為切入點，實現了由自動化向智慧化的轉變。智能排采的廣泛應用和智能間抽排采規模的不斷推廣，使得數據能夠溯源，排采參數最優化，惡劣天氣可遠程管控，滿足了煤層氣井排采規律的要求。智能排采控制系統的實施，避免員工到井場上進行操作，不僅降低了員工的勞動強度，而且節約了勞動力成本。用計算機替代生產中各種危險和耗費大量人力物力的環節，提高了安全生產系數。在此控制系統下，煤層氣井的排采符合連續、漸變、穩定、高效的排采模式，降低了煤層氣井排采成本，提高了排采效率和精細排采程度，使煤層氣的勘探開發進入了安全化生產、智能化排采、精細化管理階段。從生產現場到調控中心立體化氣田生產監控、運行、指揮的模式已逐步形成，華北油田正加速建設更加快捷高效的智慧型煤層氣及生產運營管理系統。

走過16年煤層氣勘探開發路，華北油田公司依托科技創新，持續升級開發關鍵技術、創新現場管理模式，在高階煤儲層中刨出了華北油田煤層氣“半壁江山”，夯實了煤層氣業務高質量發展的技術、管理、經驗基礎。

（作者單位：華北油田山西煤層氣勘探開發分公司 邱宜東 黃韜 任遠）