考虑应力敏感性的煤层气井排采特征

煤层气井排采过程中压裂裂缝导流能力的伤害与控制

Controlling the damage of conductivity of hydraulic factures during the process of drainage in coalbed methane well
(1 . School of Energy Science and Engineering,Henan Polytechnic University,Jiaozuo 454000,China;2 . Department of Mining Engineering,Jincheng Institute of Technology,Jincheng 048026,China)
实验材料选用晋煤集团寺河矿 3 号煤和该煤层
进、出口流体压力达到平稳流动比较困难, 实验结果 101． 325 kPa,导流室进、出口的压差不会超过 5 kPa, 相对于加载的闭合压力( 最小为 6． 9 MPa) ,可以忽略不计,即闭合压力约等于排采过程中裂缝壁面及支撑剂的有效应力,故在下文中统一用有效应力描述实验闭合压力。分别为 2． 5,5． 0 和 10． 0 mL / min 条件下,模拟在 6． 9, 处裂缝导流能力的大小变化,实验结果如图 2 所示。由图 2 可以看出,在不同的铺砂浓度和流量条件实验采用 5 和 10 kg / m2 两种铺砂浓度, 在流量反而可靠性差。因此, 在实验中, 设定出口压力为
第1 期
张双斌等:煤层气井排采过程中压裂裂缝导流能力的伤害与控制
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Key words:conductivity;hydraulic factures;coalbed methane well;drainage;closure pressure 煤层气井排采过程中煤储层压裂裂缝导流能力的变化,对排采的效果起重要作用, 排采时裂缝的导流能力由始至终时刻都在变化。合理的排采制度能维持煤层气在储层解吸、运移和产出的通道畅通, 而不合理的排采制度却易诱发应力敏感或流速敏感,导致压裂裂缝闭合或堵塞, 造成产气量低, 开发效果差 [1-4] 。通过实验定量研究排采过程中有效应力、排采降液速率等对裂缝导流能力的影响,对确定合理排采制度有重要意义。目前相关的实验研究主要集中 6302—2009《压裂支撑剂充填层短期导流能力评价推荐方法》 ,研究压裂裂缝的短期或长期导流能力及其影响因素,有利于水力压裂中压裂液和支撑剂的优选和施工参数的优化, 进而提高压裂裂缝的导流能力 [5-6] ;二是以岩芯渗透率测试仪为测试平台, 根据 SY / T 5358—2010《储层敏感性流动实验评价方法》研究流体流动对岩芯渗透率的伤害 [7-8] 。然而, 排采过程中煤储层压裂裂缝导流能力动态变化规律及其控制因素的研究涉足者甚少。笔者旨在通过实验室物理模拟实验对煤储层压裂裂缝导流能力的变化规律进行系统探讨,以求对煤层气井排采有所指导。在两个方面: 一是以导流仪为试验平台, 根据 SY / T

煤层气开发现状综述及煤储层应力敏感性探讨

中联煤亚美大陆蓝焰煤层气公司
443 12 700余口
28.2 0.76 44.5
中石化中煤地质总局
－11 －
6 25
0.38 1.59
国内煤层气多分支井钻井情况（共计24口井）
井号 WuM1-1 樊平1－1井 DNP01、02、03、05、 06、07，共计6口井 PZP01、02、03，共计3组两羽状多分支井组 DS01-1 DS01-2 PHH-001 PHH-002 FCC-01H FCC-02H FCC-03H 晋平2-2，2-4 JP-1 区块宁武盆地樊庄区块大宁煤矿潘庄区块业主中国石油中国石油亚美大陆煤炭有限公司亚美大陆煤炭有限公司作业者奥瑞安能源公司奥瑞安能源公司奥瑞安能源公司奥瑞安能源公司
端氏区块端氏区块潘河区块潘河区块寿阳区块寿阳区块寿阳区块樊庄区块鄂尔多斯盆地
中联煤层气公司中联煤层气公司中联煤层气公司中联煤层气公司中联煤层气公司中联煤层气公司中联煤层气公司中国石油中国石油
奥瑞安能源公司奥瑞安能源公司山东煤田地质局山东煤田地质局远东能源公司远东能源公司远东能源公司 CDX公司 Weatherford公司
3）澳大利亚煤层气开发现状早在1976年澳大利亚就开始开采煤层气，主要在昆士兰的鲍恩盆地。 1987—1988年期间开始地面钻井方法在煤层中采煤层气。但直到目前为止，澳大利亚的煤层气产量还是以矿井煤层气抽放为主。生产的煤层气主要供给建在井口的煤层气发电站。
－9 －
4）中国煤层气开发现状
－3 －
2、煤层气开发的主要形式
(A)地面直井、丛式井或多分支井开采；(B)废弃矿井抽放；(C)煤矿井下本层抽放；

煤层气储层应力敏感性定量表征及影响因素研究

煤层气储层应力敏感性定量表征及影响因素研究王镜惠;梅明华;梁正中;王华军【摘要】煤层气储层应力敏感性较强,对煤层气开发具有重要影响.采用不同区块天然煤样开展应力敏感性室内实验,应用应力敏感性系数和渗透率伤害系数2个参数评价了各煤样应力敏感性程度,并研究了煤阶、渗透率和储层气体压力等参数对煤岩应力敏感性的影响.结果表明:镜质组反射率Ro<1.7％时,煤阶越低,应力敏感性程度越大,渗透率伤害程度越高;而镜质组反射率Ro>1.7％时,煤阶越高,应力敏感性程度越大,渗透率损害程度越高;煤岩初始渗透率越高,应力敏感性系数越低,应力敏感性越弱,利用初始渗透率与其应力敏感性系数之间的经验公式可以估算煤岩应力敏感性,方便现场应用;储层气体压力越低,渗透率越高,越有利于煤层气开发,而煤岩应力敏感性系数和渗透率伤害系数也略高,需预防应力敏感性造成的渗透率伤害.【期刊名称】《石油实验地质》【年(卷),期】2018(040)006【总页数】5页(P859-863)【关键词】煤层气;应力敏感性;渗透率伤害系数;影响因素;实验研究【作者】王镜惠;梅明华;梁正中;王华军【作者单位】榆林学院化学与化工学院,陕西榆林 719000;中国石油长庆油田分公司第二采气厂,陕西榆林 719000;榆林学院化学与化工学院,陕西榆林 719000;中国石油长庆油田分公司第二采气厂,陕西榆林 719000【正文语种】中文【中图分类】TE135煤层气开发是通过持续排水降压，使甲烷解吸、扩散、渗流产出地面，而煤层割理、裂缝系统复杂[1-2]，应力敏感性强，容易导致渗透率伤害，影响煤层气井排水降压效率和产气效率[3-4]，因此，有必要开展对煤岩应力敏感性的研究。

部分学者对不同区块煤岩应力敏感性进行了实验研究：田永东等[5]研究了高煤阶煤岩应力敏感性，认为具有强应力敏感性，但并未分析其原因；杨延辉等[6]研究了高阶煤储层应力敏感性，认为有效应力小于9.5 MPa时应力敏感性强，但并未解释其影响因素；陈刚等[7]研究了各阶煤岩应力敏感性情况，认为中、高煤阶煤储层应力敏感性弱于低煤阶，但其研究的样品Ro最高仅为2.02%，并不能代表全部高阶煤；鲍清英等[8]研究了低阶煤储层应力敏感性，认为低煤阶煤岩应力敏感性强于高煤阶煤岩，研究样品同样没有广泛的代表性；陈术源等[9]研究了温度对高阶煤的煤层气储层应力敏感性的影响，认为温度影响较弱；薛培等[10]主要研究了有效应力及孔隙压力对煤岩应力敏感性的影响。

煤储层的应力敏感性理论研究

滤面积 , mm2 。由常理可知 , 当围压或有效应力改变时 , 割理的长度一般不会改变 , 改变的只会是割理的宽度。并且割理的宽度比较小 , 一般在 1 ～ 10 μm 之间 [ 6 27 ] 。因此不妨设割理的平均宽度一定 , 为 W , 则可以用 W 替换式 ( 12) 中的 W i , 由此可以得到 :
煤储层的应力敏感性理论研究
屈平申瑞臣袁进平庄晓谦吴国民周裕京
( 中国石油钻井工程技术研究院 ,北京 100097)
摘要 : 以用岩石力学来定量分析应力敏感性的思路作为切入点 ,利用煤岩的弹塑性本构方程 ,推导出了地层压力变化与割理宽度变化的关系式以及应力集中与割理宽度变化的关系式。并讨论了它们在欠平衡压力钻井和过平衡压力钻井中的应用情况。并以割理宽度为桥梁 , 分析了孔隙压力变化和应力集中两者与储层渗透率的关系。最后通过实例 ,分析了整套理论在实际中的应用情况。得到的结论是 : 应力集中会导致储层渗透率下降 ; 压力敏感性试验中 ,渗透率的部分恢复主要是由于裂隙充填物结构破坏引起的 ,而不是由于煤产生的塑性变化引起的 ; 欠平衡压力钻井会导致渗透率下降 ; 过平衡压力钻井中 ,若过压值太大 , 煤层割理宽度会增加 , 使得井壁稳定性变差。关键词 : 煤层 ; 孔隙压力 ; 渗透率 ; 应力分析 ; 井眼稳定中图分类号 : P6181 11 文献标识码 :A 文章编号 :100120890 ( 2007) 0520068204
在欠平衡压力钻井中 , 靠近井筒的地层流体将向井筒中渗流 , 而远离井筒的地层流体将向近井筒地层流动 , 显然向井筒渗流的速度远比地层内流动的要快。由此就造成了近井筒地层压力逐渐与井筒压力接近 , 并且随着时间的推移 , 更远一点的地层压力也逐渐降落到井筒压力水平 , 如图 3 所示 ( 图 3 中的参数意义同图 2) 。由以上分析可知 , 若欠压值 Δ p2 > 0 , 则井筒周围地层的割理宽度将变小。其公式为 : Δw 2 = 2 L 0 ( 1 - e - λ+ 2 G )

多因素影响下煤层气井生产初期合理排水量确定

多因素影响下煤层气井生产初期合理排水量确定刘晓燕;李治平;马洪泽;包晓航;韩宁;付应坤【摘要】生产初期排水量合理与否影响煤层气井整个生产过程中的排水采气效果,无因次含气率为0.25时,认为排水初期阶段结束.为确定新投产煤层气井生产初期合理排水量,建立考虑压敏效应、基质收缩和煤粉剥离、堵塞效应对煤储层物性的影响模型,研究生产初期不同排水量对煤储层物性的影响;并编制了新投产煤层气井合理排水量确定软件.研究结果表明:生产初期结束时的煤储层孔隙度和渗透率随着排水量的加大先增大后减小,峰值处对应的排水量确定为合理排水量.利用该软件确定了某煤层气井排采初期的合理排水量,结合数值模拟结果分析在该排水量控制下该煤层气井的排采效果较好,该模型对新投产井生产初期合理排水量的确定提供理论依据.【期刊名称】《科学技术与工程》【年(卷),期】2015(015)018【总页数】6页(P170-175)【关键词】有效应力;基质收缩;煤粉运移;新投产煤层气井;合理排水量【作者】刘晓燕;李治平;马洪泽;包晓航;韩宁;付应坤【作者单位】中国地质大学(北京)非常规天然气能源地质评价与开发工程北京市重点实验室,能源学院,北京100083;中国地质大学(北京)非常规天然气能源地质评价与开发工程北京市重点实验室,能源学院,北京100083;中国地质大学(北京)非常规天然气能源地质评价与开发工程北京市重点实验室,能源学院,北京100083;辽河石油勘探局兴隆台工程技术处,盘锦124107;中国石油华北油田采油工艺研究院,任丘062552;中国地质大学(北京)非常规天然气能源地质评价与开发工程北京市重点实验室,能源学院,北京100083【正文语种】中文【中图分类】TE357.1我国具有丰富的煤层气资源，但是除了已经实现煤层气商业化开发的沁水盆地南部等少数矿区，大部分煤层气富集区还处于煤层气开发试验阶段。

而限制国内煤层气开发的主要因素之一就是煤层气井的排采制度。

蜀南地区煤层气智能精细化排采技术及管控模式

蜀南地区煤层气智能精细化排采技术及管控模式王维旭;王希友;蒋佩;贺满江;李君军;彭丽莎【摘要】煤层气井的产出机理决定了其生产方式必须通过排水降压,排采是煤层气开发中十分重要的环节.四川盆地蜀南地区煤岩具有高煤阶、高临界解吸压力、低渗透的特征,规模效益开发面临着巨大的挑战,先进的排采技术与智能精细化管控模式是实现该区域煤层气规模、经济开发的保障.中国石油浙江油田公司在蜀南地区从事煤层气开发近五年,通过引入排采规律指导下的智能排采专用设备,落实煤层气“连续、稳定、缓慢、长期”的排采原则和精细化排采技术路线,针对煤储层特点及煤层气井生产规律,精细划分为排水降压期-憋压期-控压提产期-稳产期-产量递减期等5个排采阶段,系统分析各阶段生产特征及排采风险,总结出了“五分技术攻关、三分管理创新、两份多专业融合”的煤层气管控模式,制定出合理的排采制度和管控办法,并依托智能化设备,实现了精细排采管控,从而降低了储层伤害、提高了单井产量、提升了管理效率、促进了该区煤层气的高效开发.【期刊名称】《天然气勘探与开发》【年(卷),期】2017(040)001【总页数】5页(P83-87)【关键词】四川盆地;蜀南地区;煤层气;高煤阶;智能排采;精细管控【作者】王维旭;王希友;蒋佩;贺满江;李君军;彭丽莎【作者单位】中国石油浙江油田公司;中国石油浙江油田公司;中国石油浙江油田公司;中国石油浙江油田公司;中国石油浙江油田公司;中国石油浙江油田公司【正文语种】中文煤层气特殊的赋存机理，决定其开采需要通过抽排煤层及邻近水层中的地下水来降低储层压力，从而达到产气条件，其生产过程包括降压、解吸、扩散、渗流多个阶段，具有初期产气量低、生产周期长的特点。

影响气井产能的主要因素包括储层地质条件、压裂改造效果和排采技术，排采技术作为发挥气井最大产能的生产保障，在煤层气开采过程中起着重要作用。

我国煤层渗透率普遍较低，应力敏感性强，合理的排采制度和智能精细化管控是保证煤层气井排采成功的关键因素[1]。

裂缝应力敏感性对煤层气井单相流段产水影响及排采对策

第ｌ４卷第５期
２０１７年１Ｏ月
中国煤层气
ＣＨＩＮＡＣＯＡＬＢＥＤＭＥＴＨＡＮＥ
Ｖｏ１．１４Ｎｏ．５Ｏｃｔｏｂｅｒ．２０１７
裂缝应力敏感性对煤层气井单相流段产水影响及排采对策
贾慧敏胡秋嘉刘忠刘春春乔茂坡秦宇
度，保障最佳排水效率。
关键词：煤层气井
应力敏感性
单相流
产水规律
排采对策
ＩｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆＦｒａｃｔｕｒｅｓＳｔｒｅｓｓＳｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙｏｎＷａｔｅｒＰｒｏｄｕｃｔｉｏｎＬａｗｆｏｒｔｈｅＳｉｎｇｌｅ — ｐｈａｓｅＦｌｏｗｏｆＣＢＭＷｅｌｌｓａｎｄＤｒａｉｎａｇｅＣｏｕｎｔｅｒｍｅａｓｕｒｅｓ
ｓｔｒｅｓｓｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙｏｆｃｏａｌｓｅａｍ，ａｎｄｐｒｅｄｉｃｔｓｔｈｅｉｎｌｆｕｅｎｃｎｓｉｔｉｖｉｔｙｏｎｗａｔｅｒｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎｌａｗｏｎｈｅｔｂａｓｉｓｏｆｈｅｔｄａｔａｉｆｔｔｉｎｇｏｆｔｈｅｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎｗｅｌｌｓｉｎｔｈｅｒｅｓｅａｒｃｈｅｄａｒｅａｓ．ｒｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗａｎｅｇａｔｉｖｅｅｘｐｏｎｅｎｔｒｅｌａｔｉｏｎｓｂｅｔｗｅｅｎｔｈｅｏｖｅｒａｌｌｐｅｒｍｅａｂｉｌｉｔｙｏｆｃｏｌａａｎｄｏｃｒｋｆｒａｃｔｕｒｅａｎｄｈｅｔｅｆｅｃｔｉｖｅｓｔｒｅｓｓ．ｅ

煤层气储层有效应力计算方法研究

煤层气储层有效应力计算方法研究张琳【摘要】煤层气是赋存于煤储层中的一种具有双重孔隙结构的自生自储型非常规天然气,但开采过程中储层所面临的强应力敏感性问题严重制约着煤层气产量,目前阶段计算有效应力的方法大多是将基质与割理系统共同考虑,忽略了二者内部流体压力的不同.为此,提出了将基质与割理系统的有效应力分开计算的思想,给出了初步的计算方法,并运用实际案例加以印证,强调保持适当的排采速度、缓慢增加有效应力对煤层气产量提高的重要性.%Coalbed methane was a kind of self-generation and self-reserving unconventional gas of dual porosity structure in coal reservoir.However,the strong stress sensitivity of coalbed methane during the mining process restricts its productionseriously.Presently,most of the calculation methods of effective stress put the matrix and cleat system together to consider,ignoring the difference of internal fluid pressure.Therefore,puts forward the idea of separating the effective stress of matrix and cleat system and gives the preliminary calculation method.Then uses a practical case to further emphasize the importance of keeping a proper drainage speed for coalbed methane production.【期刊名称】《中州煤炭》【年(卷),期】2017(039)007【总页数】5页(P230-233,238)【关键词】煤层气;应力敏感;有效应力;基质;割理系统;煤层气产量【作者】张琳【作者单位】长江大学石油工程学院,湖北武汉 430100【正文语种】中文【中图分类】P618.13随着我国经济的迅猛发展，各行各业对能源的需求与日俱增，煤层气作为一种新型的清洁能源，其开发利用可以在一定程度上减缓我国石油与天然气供应短缺的状况，从根本上消除煤炭开采中潜在的安全隐患，并大量减少甲烷排放所造成的环境污染，以改变我国的能源结构，具有重要战略意义[1-3]。