|
摘要沁水煤层气田位于山西沁水地区，目前进入规模开发阶段。在开发过程中遇到的主要问题是许多煤层气井产量低。为了解决这个问题，现场采取了多种措施，但是收效甚微。本文从煤层气储层中水的分布状态角度出发，从理论上浅析了储层中不同游离水状态对煤层气产量的影响。通过与实际煤层气井显示的表象进行对比，初步揭示了煤层气井低产的主要原因。并根据不同气井的产水量给出了相应的具体解决措施，为这些低产井的排水采气提供了指导性意见和建议。提出了深入研究煤层气储层中水的区域分布对煤层气开发的重要性。
论文关键词：煤层气，低产，原因
目前山西沁水地区的煤层气开发已经进入大规模开采阶段，已经在郑庄区块、里必区块、共计投产411口井，从目前投产井的生产数据来看产量低于500m3/d的气井共计112口井，占总井数的27%。煤层气井的低产严重的影响了开发指标的顺利完成，为了搞清楚煤层气低产的原因，现场技术人员从压裂参数，压裂液返排、压裂施工、排采方式、排采速度、排采控制等多个环节进行了比较全面的分析，并在现场进行了试验，但总的效果并不明显，仅仅二次压裂技术在现场应用中见到了一定的效果。那么，到底是什么因素导致了部分煤层气井的低产呢，为了摸清导致煤层气井低产的关键所在，对目前运行的335口生产井的日报进行从排液制度到煤粉含量等十多项认为能够影响煤层气井产量的因素逐一进行了分析。通过对生产数据的深入分析，我们发现了一个规律，就是在煤层气开采过程中，水量是控制煤层气井产气量的一个重要因素。下面，我们就煤层气井的产水量与产气量的关系对煤层气井低产原因进行一个初探，看看水量对煤层气井产量的影响程度到底有多大。
为了摸清煤层气井在正常生产过程中气产量与水的相互关系，我们对现场正在生产的所有煤层气井的产水量和产气量的数据进行了统计， 统计结果见表1。
表1 部分煤层气井产气量与产水量关系
产水量
m3/d
井数
口
大于1000m3/d井数
口
产水量
m3/d
井数
口
大于1000m3/d井数
口
0.1
22
6
1.2
8
0
0.2
18
5
1.3
6
0
0.3
18
2
1.7-2.2
24
16
0.4
16
2
2.3-2.5
28
5
0.5
13
2
2.6-3.1
34
4
0.6
14
5
3.2-3.5
16
8
0.7
12
2
3.6-4.9
30
5
0.8
4
2
5.0-9.9
40
5
0.9
13
3
1.0
10
1
1.1
9
0
从表1中可以看出，产水量特别少的井，高产井所占的比重比较低，在统计的数据中，每天产水量在0.1-1.2m3/d的气井共计163口井，其中产气量在1000 m3/d以上的气井共计30口井，占18%左右；每天产水量在1.7-2.2m3/d的气井共计24口井，其中产气量在1000 m3/d以上的气井共计16口井，占66%左右；每天产水量在2.3-9.9m3/d的气井共计148口井，其中产气量在1000 m3/d以上的气井共计27口井，占18%左右；
从表1中还可以看出，在不同产水量的情况下都有一些高于1000 m3/d 的气井，从表相数据来看，产气量好似与产水量没有什么对应关系，这到底是什么原因导致的呢，带着这个问题，我们对煤层气与水的关系进行了研究。
2煤层气的产出机理
其实，目前在煤层气的产出机理方面已经进行了大量的研究工作，基本已经了解了煤层气的存储状态和产出机理。目前普遍得到认可的理论就是解析理论。在储层条件下，煤层气分子是吸附在煤层中煤颗粒表面的，以吸附气的形式存在。当煤层中的压力降到其解析压力时，煤层气分子就会脱离煤颗粒的表面而成为游离气。这些游离气通过煤层中的节理、割理、微小裂缝等通道进入井内，通过井筒到达地面。
3影响煤层气井产量的主要因素分析
从客观角度说，影响煤层气井产量的原因主要有三个方面：第一是煤层气的吨煤含量，在其它条件基本一致的情况下，吨煤含量高的区域，产气量相对高；另外一个原因是煤层本身的渗透性和微裂隙之间的相互连通性，连通性好的储层通常能获得较高的产量；第三个影响煤层气井产量的原因就是储层中的水含量。当然了，煤层气井的压裂效果和排采方式也是影响煤层气产量的原因之一，但本文认为并不是主要因素。在这里，关于其它因素对于煤层气吨煤含量的影响已经有许多文章进行了详细的剖析[1]，就不再赘述，本文只叙述储层中的水对于煤层气开采的影响。
从理论上来说，煤层气储层中水的储存形态通常有两种形式，一种是以束缚水的形式存在，另一种是以自由水的形式存在。对于束缚水来说，除了会导致煤层气吨煤含量的些许下降，由于其不可流动，故在煤层气开采过程中不能起到降压作用；在煤层气井降压开采过程中起到关键作用的就是煤层气储层中的自由水。储层中的自由水流入井内后会导致储层内压力下降，当压力降到煤层气解吸压力后，气井才能正常产气。煤层气储层中的自由水来源又有若干种，一种是在成藏过程中就存在的自由水，一种是通过煤层中的裂隙渗进煤层中的自由水，一种是无源自由水，一种是有源自由水。如果我们的生产井正好打在了无源自由水区域，由于储层中的自由水无水源供应，只要排出少量的水，就会迅速在近井地带形成比较大的压降漏斗，使近井地带的储层迅速达到煤层气的解吸压力，达到生产煤层气的条件。从目前生产井的排水量和产气量数据可以看出，有一些井虽然排水量比较少，但产气量比较高，这种类型的井通常就是打在了无源自由水区域；如果生产井正好打在有源自由水区域，在煤层气井排采过程中，由于有水源供水，导致近井地带储层降压速度缓慢，压力漏斗扩展缓慢，不能在比较大的范围内形成解吸压力区域，导致煤层气不能解吸。另外，由于有水源供水，储层中的裂隙始终被水占据，使已经解吸的煤层气也无法通过裂隙通道到达井内。这种类型的井在排采过程中的主要表现为排水量比较大，产气量相对较低。如果在储层中存在有比较大的裂隙，并且具有充足的水源供水，就会导致虽然在不断地进行大量排水，但在近井地带无法有效地建立解吸压降，导致气井无法产气。在生产实践中，大排水量，低产气量或无产气量的气井占有相当的比例。究其原因，就是由于水源供应充足，不能在近井地带建立有效的解吸压降漏斗。
从上述理论就可以分析出影响煤层气井产量的主要原因。4提高煤层气井产量的技术手段
理论指导实践，在充分摸清楚了导致煤层气井低产的原因之后，就能对症下药，找到解决煤层气井低产的方法，根据上面的理论分析，对于低产煤层气井，根据出水量与采气量的具体情况，可以采取以下几种增产措施：
4.1水量低、气量低
对于正常排采过程中出现水量低，气量低的煤层气井，多数属于储层中束缚水占居主导地位的情况，由于游离水比较少，难以在储层中建立有效的解吸压差，也不能迅速的扩大压降漏斗，从而导致产气量低下。对于这种类型的气井，建议采用重复压裂技术进行二次压裂，在压裂过程中采用小流量，大注入量的原则，使储层中的裂隙在水压的作用下扩大，增加导流能力，另外，这种措施可以利用外来水作为储层降压媒体，在排水过程中使储层中建立有效的解吸压差，达到增加产气量的目的。
4.2水量适中，产气量低
在排采过程中，这些井的主要表现为，产水量恒定不变或变化很小，产气量上升缓慢或基本不变，这种井主要是由于在储层中具有与水源连通的中小裂隙，这些裂隙中的水在生产压差的作用下，不断的进入井内，导致排水所形成的压差不能有效的向裂隙周围的煤层中传递，由于水是由裂隙中进入井内，故在固定压差作用下，流量基本不变或变化很小。由于生产压差不能有效的向周围传递，所以导致气量不增或增加速度缓慢。对于这种类型的气井，建议采用有机堵水剂对裂隙进行封堵，降低裂隙出水量，扩大近井地带的压力传递，提高气产量。
4.3水量高，气量低
这种类型的井通常是打到了水源区，由于供水充足，储层中裂隙中排出的水被迅速补充，不能有效的建立解吸压差，故气井的表现通常是排水量很大，但是气量很低或者根本无气。如果是水平井或者羽状井中有水平井段或某个羽状井段穿过水源区，也会使生产压差大部分或者全部消耗在穿过水源区的水平井段，导致在其它产气井段或羽状井段不能建立有效的生产压差而使水平井或者羽状井达不到预期产气量。对于这种类型的直井，建议采用无机堵水方法进行大裂隙的堵水措施，降低大裂隙的出水，使小裂隙中的水产出，降低储层解吸压力，增加气产量。如果是在水平井或者羽状井中出现这种情况，建议首先测试出水井段，然后用机械卡水措施封堵出水井段，扩大其它井段的解吸压力，提高气井产量。
5结论与建议
5.1结论
从煤层气储层中水对煤层气产量影响的理论分析和现场实际气井所反映出来的表象都证明了游离水的分布对煤层气产量有着直接的影响。对于煤层中水的分布状况的深入研究，将对煤层气的排水采气措施起到积极的指导作用。
5.1建议
深入对沁水煤层气储集层中水的分布状况进行研究，明晰储层水源及高渗透区域，为开发井的合理布局提供重要的参考依据。
参考文献：[1]降文萍， 崔永君， 钟玲文， 李建武， 张 群 煤中水分对煤吸附甲烷影响机理的理论研究《天然气地球科学》 第18 卷第4 期 2007 年8 月 第576-579页； |
本刊论文