高效开采煤层气的可行性研究

第２０卷１２期　中国煤炭地质　Ｖｏ１．２０　Ｎｏ．１２　２００８年１２月　Ｃ０ＡＬ　ＧＥ０Ｌ０ＧＹ　０Ｆ　ＣＨＩＮＡ　Ｄｅｃ．　２０ｏ８　文章编号：１６７４—１８０３（２００８）１２—００３８—０２　高效开采煤层气的可行性研究　李刚生　（中原油田勘探局地球物理测井公司，河南濮阳４５７００１）　摘要：在煤层气ｌｉｔ勘探开发初期，应首先对地应力作用方向进行研究，并从微观上了解地层裂隙发育程度和分布状　况．在此基础建立两者之间的联系，为今后射孔压裂施工提供依据。定向射孔技术可针对地应力分布规律，进行１８０。　相位定位射孔．使孔眼有效率提高５０％１２．Ｊｚ，最大程度的减少压裂磨阻，保证压裂裂缝方向沿着煤层的天然割理方　向进行延伸．为单井产量的提高和区块开采效率的最大化打下基础。　关键词：煤层气；压裂；射孔技术；地应力　中图分类号：Ｐ６ｌ８　文献标识码：Ａ　目前．煤层气的勘探开发与研究利用存在很多　理的形成．主要是造山运动时，地壳运动产生的地应　理论与工程开发等实际问题，研究制定出一套加速　力对煤层作用的结果。应加强对区块构造走向及地　开采煤层气的具体开发方案，是煤矿开采企业与煤　应力分布规律的研究，只有从宏观上知道了地应力　层气勘探企业的首要任务，为此，我们需要借鉴目前　分布规律，才能从微观上了解地层裂隙发育程度和　成熟的石油开采技术，加强对煤层气自身特点进行　分布状况。在此基础上对两者的关系进行分析，建立　研究，综合各种勘探开发技术，对存在的问题进行攻　比较完善的煤层裂隙网络，为煤层气田的高效率开　关与研究，以求得煤层气高效开发的突破。　发奠定基础。　１地质研究　２开采工艺技术的优化　开采效率问题涉及地质与工程两大因素，煤层　目前，煤层气田地面开发方案普遍采用的是套　属于低孔、低渗、微裂隙地层。产气的主要途径是利　管完井、射孑Ｌ压裂工艺造缝、抽水降压采气。　用人工压裂造缝。沟通煤层原有的天然割理，抽水降　对现用开采工艺技术进行研究分析，影响人工　压解析产气。从目前潘庄煤田的开发情况看，同一　裂缝长度与走向的施工因素有射孔施工和压裂施　区块的开发井，产气量有很大差别，单井产量低者达　工　根据目前已开发煤气田采煤验证，压裂裂缝的　１　ｏｏ０～２０００ｍ３／ｄ．高的达１００００ｍ３／ｄ，如此大的差距　分布规律分近井地带和远井地带：在近井地带，由于　是我们需要研究的课题。　目前采用的是随机射孔而非定向射孔，压裂裂缝方　如果能针对不同区块，研究出一套可行高效开　向受随机射孔方向的影响，呈现出与射孑Ｌ孔眼方向　采方案，将对煤层气开采产生巨大的技术效益和经　一致而与地应力方向无关的随机性；而在远井地带，　济效益。　压裂裂缝方向是沿着煤层的天然割理方向进行延　目前一口水平煤层气井生产井的总体费用约为　伸．其与地应力有很好的对应关系。　２０００万元．相当于１０　Ｍ直井费用。且产气量小于　为达到开采煤层气最大效率的目标，需对现有　１０　ＶＩ直井的总产量，而且存在完井周期长，施工风　的施工工艺技术进行改进与优化，以保证人工压裂　险大．后期生产存在着不可预见事故；如果对直井实　裂缝与煤层割理最大限度的连通，加大煤层裂隙网　施新的施工开采工艺，其产量可提高至目前的平均　络。达到最大产气效能。　产量４　０００～５　０００ｍ３／ｄ　射孔是连通井筒与地层唯一途径，为压裂方案　在煤层气田勘探开发初期，应该对煤田的地应　的实施提供条件。由于目前使用的是９０。相位角的　力作比较详细的研究．搞清楚煤层地应力作用方向，　电缆输送射孑Ｌ，导致射孔孔眼的方向是随机性的，无　以及区块应力分布状况，作出区块整体概况描述，为　法与煤层本身固有的裂缝方向保持一致，造成压裂　今后射孔压裂开发方案的设计奠定基础。　施工时，有效孔眼少，磨阻高，无法为压裂造缝提供　煤层的生成有很多因素，成因比较复杂，但其割　最好的途径（图１）。　作者简介：李刚生（１９６６一），男，１９８９年毕业于西安石油大学，高级　使用定向射孑Ｌ技术可以优化现有射孑Ｌ施工方　工程师．现从事煤层气开采工作。　法．按照地应力分布规律，进行１８０。相位定位射孔，　１２期　李刚生：高效开采煤层气的可行性研究　３９　图１常规射孔、压裂裂缝走向示意图　Ｆｉｇｕｒｅ　１　Ａ　ｓｃｈｅｍａｔｉｃ　ｄｉａｇｒａｍ　ｏｆ　ｃｏｎｖｅｎｔｉｏｎａｌ　ｐｅｒｆｏｒａｔｉｏｎ，　ｆｒａｃｔｕｒｉｎｇ　ｆｉｓｓｕｒｅ　ｓｔｒｉｋｅ　图３区域优化压裂不惹图　Ｆｉｇｕｒｅ　３　Ａ　ｓｃｈｅｍａｔｉｃ　ｄｉａｇｒａｍ　ｏｆ　ｒｅｇｉｏｎａｌ　ｏｐｔｉｍｉｚｅｄ　ｆｒａｃｔｕｒｉｎｇ　３结论　通过前期的地质研究和施工工艺优化．我们找　到了增产气量的最佳途径，为此，可以对特定区块制　订优化开采方案．使得煤层天然裂隙和人工压裂裂　缝形成最佳网络．为单井产量的提高和区块开采效　图２优化施工裂缝走向示意图　率的最大化打下基础。　Ｆｉｇｕｒｅ　２　Ａ　ｓｃｈｅｍａｔｉｃ　ｄｉａｇｒａｍ　ｏｆｆｉｓｕｒｅ　ｓｔｒｉｋｅ　ａｓ　参考文献：　ａ　ｒｅｓｕｌｔ　ｏｆ　ｏｐｔｉｍｉｚｅｄ　ｏｐｅｒａｔｉｏｎ　这样就可以将孑Ｌ眼有效率提高５０％以上．大大减少　［１］李振拴，翟建毅．晋城西区３＃煤层带压开采研究［Ｊ１＿中国煤田地　了压裂磨阻，为压裂造缝提供良好的基础，同时，为　质，１９９９，１１（４）．　建立最大化煤层裂隙网络奠定基础（图２、图３）。　［２】倪小明，王延滨，接明训，等．煤层气开采模式探讨ｆ　Ｊ】ｌ煤矿安全，　２００７．（３）．　Ａ　Ｆｅａｓｉｂｉｌｉｔｙ　Ｓｔｕｄｙ　ｏｆ　Ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ　ＣＢＭ　Ｍｉｎｉｎｇ　Ｌｉ　Ｇａｎｇｓｈｅｎｇ　（Ｇｅｏｐｈｙｓｉｃａｌ　Ｗｅｌｌ　Ｌｏｇｇｉｎｇ　Ｃｏｍｐａｎｙ，Ｚｈｏｎｇｙｕａｎ　Ｏｉｌｉｆｅｌｄ　Ｅｘｐｌｏｒａｔｉｏｎ　Ｂｕｒｅａｕ，Ｐｕｙａｎｇ，Ｈｅｎａｎ　４５７００１）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎ　ｉｎｉｔｉａｌ　ｓｔａｇｅ　ｏｆ　ＣＢＭ　ｆｉｅｌｄ　ｅｘｐｌｏｒａｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｅｘｐｌｏｉｔａｔｉｏｎ，ｓｈｏｕｌｄ　ｃａｒｒｙ　ｏｕｔ　ｃｒｕｓｔａｌ　ｓｔｒｅｓｓ　ａｃｔｉｎｇ　ｆｏｒｃｅ　ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ　ｓｔｕｄｙ　ｆｉｒｓｔ，　ａｎｄ　ｍｉｃｒｏｃｏｓｍｉｅａｌｌｙ　ｆｉｎｄ　ｏｕｔ　ｓｔｒａｔａ　ｆｉｓｓｕｒｅ　ａｂｕｎｄａｎｃｅ　ａｎｄ　ｄｉｓｔｉｒｂｕｔｉｏｎ，ｔｈｕｓ　ｒｅｌａｔｉｏｎ　ｂｅｔｗｅｅｎ　ｉｓ　ｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄ　ａｎｄ　ｐｒｏｖｉｄｅｄ　ａ　ｂａｓｉｓ　ｆｏｒ　ｐｅｒｆｏｒａｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｆｒａｃｔｕｒｉｎｇ　ａｆｌｅｒｔｉｍｅ．Ｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌ　ｐｅｒｆｏｒａｔｉｏｎ　ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ　ｃａｎ　ａｉｍ　ａｔ　ｃｒｕｓｔａｌ　ｓｔｒｅｓｓ　ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ　ｐａｔｔｅｒｎ　ｔｏ　ｃａｒｒｙ　ｏｕｔ　１　８０ｏ　ｐｈａｓｅ　ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ　ｐｅｒｆｏｒａｔｉｏｎ．Ｔｈｕｓ　ｃａｎ　ｉｍｐｒｏｖｅ　ｐｅｒｆｏｒａｔｉｏｎ　ａｖａｉｌａｂｌｅ　ｒａｔｉｏ　ｍｏｒｅ　ｔｈａｎ　５０％，ｒｅｄｕｃｅ　ｆｒａｃｔｕｒｉｎｇ　ｆｒｉｃｔｉｏｎ　ｕｐ　ｔｏ　ｔｈｅ　ｈｉｌｔ，　ｅｎｓｕｒｅ　ｆｒａｃｔｕｒｅ　ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ　ｅｘｔｅｎｄｉｎｇ　ａｌｏｎｇ　ｔｈｅ　ｃｏａｌ　ｓｅａｍ　ｎａｔｕｒａｌ　ｃｌｅａｔ　ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ，ａｎｄ　ｌａｙ　ｔｈｅ　ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ　ｆｏｒ　ｗｅｌｌ　ｙｉｅｌｄ　ｂｏｏｓｔｉｎｇ　ａｎｄ　ｂｌｏｃｋ　ｏｐｅｒａｔｉｏｎ　ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ　ｍａｘｉｍｉｚａｔｉｏｎ．　Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ＣＢＭ；ｆｒａｃｔｕｒｉｎｇ；ｐｅｒｆｏｒａｔｉｏｎ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ；ｃｒｕｓｔａｌ　ｓｔｒｅｓｓ　（上接第３７页）　Ａ　Ｄｉｓｃｕｓｓｉｏｎ　ｏｎ　Ｉｓｓｕｅｓ　Ｒｅｌａｔｅｄ　ｔｏ　ＣＢＭ　Ｒｅｓｅｒｖｏｉｒ　Ｗｅｌｌ　Ｌｏｇｇｉｎｇ　Ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ　Ｌｉｎｇ　Ｙｉｐｉｎｇ，Ｃｈｅｎｇ　Ｘｉａｓｈｅｎｇ　（Ｔｈｅ　Ｔｈｉｒｄ　Ｅｘｐｌｏｒａｔｉｏｎ　Ｔｅａｍ，Ａｎｈｕｉ　Ｂｕｒｅａｕ　ｏｆ　Ｃｏａｌ　Ｇｅｏｌｏｇｉｃａｌ　Ｅｘｐｌｏｒａｔｉｏｎ，Ｓｕｚｈｏｕ，Ａｎｈｕｉ　２３４０００）　Ａｂｓｔｒａｃ　ｔ：Ｔｈｅ　ｆｏｒｍａｔｉｏｎ　ｏｆ　ＣＢＭ　ａｎｄ　ｒｅｓｅｒｖｏｉｒ　ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ　ｆｉｘｅｄ　ｕｐｏｎ　ａ　ｓｅｒｉｅｓ　ｏｆ　ｋｅｙ　ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ　ｔｏ　ｅｖａｌｕａｔｅ　ｒｅｓｅｒｖｏｉｒ．ｔｈｅｓｅ　ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ　ｃａｎ　ｂｅ　ａｃｑｕｉｒｅｄ　ｆｒｏｍ　ｃｏｎｖｅｎｔｉｏｎａｌ　ｗｅｌｌ　ｌｏｇｇｉｎｇ　ｄｉｒｅｃｔｌｙ　ｏｒ　ｉｎｄｉｒｅｃｔｌｙ．Ｒｏｕｔｉｎｅ　ｌｏｇｇｉｎｇ　ｍｅｔｈｏｄｓ　ａｔ　ｐｒｅｓｅｎｔ　ｉｎｃｌｕｄｅ　ｓｐｏｎｔａｎｅｏｕｓ　ｐｏｔｅｎｔｉａｌ，ｄｕａｌ　ｌａｔｅｒａｌ（ｏｒ　ｉｎｄｕｃｔｉｏｎ），ｍｉｃｒｏ　ｅｌｅｃｔｉｒｃ，ｃｏｍｐｅｎｓａｔｅｄ　ｄｅｎｓｉｔｙ，ｇａｍｍａ－ｒａｙ，ｓｏｎｉｃ　ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ　ｔｉｎｍ，ａｃｏｕｓｔｉｃ　ｆｕｌｌ—ｗａｖｅ　ｔｒａｉｎ，ｎｅｕｔｒｏｎ　ｐｏｒｏｓｉｔｙ　ａｎｄ　ｃａｌｉｐｅｒ　ｅｔｃ．Ｕｓｉｎｇ　ｌｉｎｅａｒ　ｒｅｇｒｅｓｓｉｏｎ　ｏｒ　ｖｏｌｕｍｅ　ｍｏｄｅｌ　ｉｎ　ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ　ｌｏｇｇｉｎｇ　ｍｅｔｈｏｄｓ　ｃａｎ　ｏｂｔａｉｎ　ｒｅｓｅｒｖｏｉｒ　ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ　ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ．　Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ＣＢＭ；ｒｅｓｅｒｖｏｉｒ　ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ；ｗｅｌｌ　ｌｏｇｇｉｎｇ