煤层气井产能影响因素分析
李 亭
在我国,煤层气的开发日益受到重视,但是单井产气量却一直难以
有较大提高,这也是一直制约煤层气开发的主要问题。本文试图从地
质因素和开发技术两个大的方面入手,分析影响煤层气井产能的种种
因素,找出问题所在。
1地质因素
地质因素是决定煤层气富集及产出的关键,是影响气井产能的内
在因素。以沁水盆地南部煤层气的开发为例,通过研究及勘探开发的
实践表明,气井产能受煤构造部位、煤层厚度、埋深、气含量、渗透
率、水文地质条件等因素影响。不同地区煤层气地质、储层条件对比
情况见表1。
1.1 构造发育及分布
1.1.1 褶皱
煤层气勘探开发资料显示,褶皱对煤层气井的产量有一定影响。
中联煤在潘河地区的煤层气井分布在背斜、向斜的不同部位,虽然各
种产量井在背斜、向斜上的分布没有明显的比例优势,产能分布与构
造关系不十分显著,但在背斜轴部,高产井的比例高[1],向斜和褶皱翼部
的高产井比例分别为75%和59%,背斜轴部的煤层气井全为高产井(表
2)。中石油在樊庄区块进行的煤层气开发也基本上表现为相同的产气
特征,在背斜区和褶皱翼部高产气井的比例高。
表2 不同构造位置区的气井产气状况
[2]
1.1.2 断层
断层对煤层气开发的影响表现为:①在局部范围内使煤层厚度或
煤体结构发生变化,如煤层变薄、煤层渗透率降低等;②导通邻近含水
层,导致产水量大、降压困难等；③使附近的煤层气逸散,气含量降低;
④使煤层气井间形成隔离屏障,阻断井间的联系,降低开发效果；⑤增
加钻井、固井、压裂作业等的施工难度,对煤储层的污染可能更大。
这些都会导致产气量降低,因此断层对煤层气井的产量影响是比较显
著的。
1.2 煤层厚度
煤层厚度越大，向井筒渗流汇聚的煤层气就越充足,产气量就越
高。对沁水盆地南部煤层气井产量与目标煤层厚度进行统计发现,随
着煤层厚度的增大,煤层气井产量有增加的趋势。
1.3 煤层埋深
煤层气理论研究和勘探开发的实践表明,深度是影响煤层气井产
量的重要因素之一。煤层气开发目标煤层埋藏越浅,则地应力低、渗
透率高,排水降压容易,气井产量就越高。如郑庄区块，煤层埋藏较深
(超过1 000 m),气井产量较低,多为500~1 000 m
3
/d。在潘庄区块，煤
层在300~600 m,煤层气井产量较高。晋煤集团在潘庄井组的部分气井
排采时间超过15年，产气仍在2 000 m
3
/d左右，目前在该区实施的
煤层气开发井，产量一般在3 000~5 000 m
3
/d，且有多口自喷。
1.4 煤层气含量
煤层气理论研究及勘探开发的实践表明,气含量是决定煤层气丰
度高低的关键参数,是影响煤层气富集高产的主要控制因素。如潘庄
区块寺河西区,目前气含量为12~15 m
3
/t,气井单井产量多在3 000
m
3/d以上;寺河东区含气量为8~10 m3/t,气井产量为800~1 000 m3
/d;
成庄井田煤层气含量为7~14 m
3/t,井产量在800~1 500 m3
/d。
1.5 煤层渗透率
渗透率是煤层气富集高产的主要控制参数之一。我国煤层气勘探
开发注入/压降测试的煤层渗透率与美国相比差2~3个数量级,是制约
我国煤层气勘探开发的主要地质因素。
1.6 水文地质条件
水文地质条件不仅对煤层气保存具有重要作用,而且是煤储层压
力和煤层渗透性的重要影响因素。同时,由于煤层气的产出是通过排
水降压来实现的,因此水文地质条件对煤层气开发作业影响显著,进而
对气井产能产生影响
[3‐5]
。
2 开发技术
2.1钻井技术
与常规天然气储层相比,煤层气储层应力敏感性强、吸附性强,钻
井施工容易对其造成损害,这不但影响测井资料对储层渗透率、孔隙
度等参数的正确解释,而且使生产井相对渗透率降低,产量下降,过早
枯竭。空气、泡沫或者清水钻井液以及欠平衡钻井能够减少对储层的
伤害。多分支水平井及超短半径水力喷射钻井能够有效地沟通储层中
割理、裂缝系统,增加泄气面积,使更多的气体进入渗流通道,提高单井
产气量。与常规直井开采比较,这些技术应用于我国煤层气开发中显
示出较强的优势
[6]
。
2.2储层激励技术
煤储层是一种发育有特殊双孔隙系统的有机储层,要保证气体的
有效流动(即开发成功),必须对气藏的能量系统和压力系统进行适当
改造。美国经过不断的试验和实践,最终发展了具有良好增产效果的
储层激励技术,包括压裂、注入CO
2
和洞穴完井等专项技术[7‐8]。
3结论
(1)影响煤层气井产能的主要地质因素是构造条件、煤层厚度、煤
层埋深、气含量、渗透率以及水文地质条件等。
(2)地质因素对气井产能的影响程度是不同的, 需要在多种地质
因素综合分析的基础上,研究主要控制性地质因素和这些因素对产气
量的影响程度。
(3)采用多分支水平井及超短半径水力喷射钻井可大幅提高煤层气
单井产量,但其本身也具有一定的局限性,需进行适用性研究。
(4)在开采煤层气过程中,采用压裂、注入CO2和洞穴完井等储层
激励技术,能提高煤层气采收率,从而达到增产的效果。各地区煤储层
特征差异显著,在选择开发技术时要进行适用性研究。
参考文献
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