煤层气井压裂难易程度预测方法——以韩城区块为例
韩城煤层气田11号煤层产出水越流补给主控因素研究
韩城煤层气田11号煤层产出水越流补给主控因素研究熊先钺;曹代勇;王新海;郭大立;江云涛;李斌斌;边利恒【摘要】韩城煤层气田是鄂尔多斯盆地东缘重要的煤层气生产区,统计发现开采上古生界二叠系太原组11号煤层总井数14％的煤层气井日产水量大于25m3,其排采特征表现为高产水且动液面不降.11号煤层下伏含水砂岩层中的水通过人工裂缝越流补给煤层,导致该井排采产水量较高.首次提出11号煤层产生越流补给水的主控因素是关键层厚度和净压力,并提出发生越流补给的双因素模型.关键层厚度小、净压力大,易形成裂缝沟通下伏高含水砂岩层,导致后期单井排采产水量高,无法有效排出煤层水形成有效降压面来取得稳定高产气量.首次结合井温测试结果,运用灰色系统中的GM(1,N)模型对软件模拟裂缝高度进行校核,形成了最终校核公式.对现场10口井11号煤层进行了人工隔板封堵下伏含水砂体,封堵有效率达到了100％,封堵应用效果较好.【期刊名称】《石油天然气学报》【年(卷),期】2014(036)004【总页数】4页(P121-124)【关键词】煤层气;越流补给;裂缝高度;关键厚度;净压力;韩城煤层气田【作者】熊先钺;曹代勇;王新海;郭大立;江云涛;李斌斌;边利恒【作者单位】中国矿业大学(北京)地球科学与测绘工程学院,北京100083;中石油煤层气有限责任公司,北京100102;中国矿业大学(北京)地球科学与测绘工程学院,北京100083;长江大学计算机科学学院,湖北荆州434023;西南石油大学理学院,四川成都610500;中石油煤层气有限责任公司,北京100102;西南石油大学理学院,四川成都610500;中石油煤层气有限责任公司,北京100102【正文语种】中文【中图分类】TE3321.1 关键层厚度11号煤层与下伏含水砂岩层之间的距离是影响压裂裂缝高度的主控因素之一。
首次提出将该距离范围内的泥岩隔水层段定义为“关键层”，关键层厚度越小，即煤层与含水砂岩层的距离越短，压裂过程中容易圧穿隔水层使裂缝延伸到下伏含水砂体，导致砂岩水上窜至煤层中的可能性越高。
煤层气藏特点及煤层气井压裂技术
煤层气藏特点及煤层气井压裂技术压裂酸化程技术中压裂酸化工程技术中心主要内容一、煤层气藏特点及压裂改造难点二、煤层气压裂工艺技术介绍三、煤层压裂施工分析及认识（以沁南区块为例）四、煤层压裂新思路一、煤层气藏特点及压裂改造难点分析煤层储气特点割理：主要的渗流通道，同时也是水的储集空间。
主要的煤层吸附气储集空间基岩微孔：主要的煤层吸附气储集空间。
一、煤层气藏特点及压裂改造难点分析煤层的解吸渗流特点降压解吸扩散渗流一、煤层气藏特点及压裂改造难点分析煤层开采特点¾煤层既是煤层气的生气源岩又是其储集层。
¾煤层气开采过程中存在一个临界解吸压力，当煤层压力高于解吸压力时，煤层气被吸附在煤层孔隙内表面，而非处于游离状态，这就要求在开采过程中井底气被吸附在煤层孔隙内表面而非处于游离状态这就要求在开采过程中井底流压必须低于其吸附压力。
¾煤层气的产出要经过解吸—扩散—渗流的过程。
煤层气含量越高，煤层气临界解吸压力越高，煤层气开始解吸产出时的地层弹性能量越高，临界解吸压力与原始煤层压力越接近，就越有利于煤层气的高产。
一、煤层气藏特点及压裂改造难点分析煤层具有较强的应力敏感性，压裂中易造成压敏伤害煤层具有较强的应力敏感性压裂中易造成压敏伤害基质岩体的软硬应力敏感性缝面支撑凸体分布岩石中裂缝抵抗闭合的过程，实际上是裂缝上下两面凹凸不平的接触变形过程，煤岩在所有岩体中最软，缝面最平整光滑，因此煤岩最软缝面最平整光滑因此煤岩应力敏感性最强。
一、煤层气藏特点及压裂改造难点分析围压增大后煤层气测渗透率急剧降低，当围压解除，渗透率只能恢复围压增大后煤层气测渗透率急剧降低当围压解除渗透率能恢复到原渗透率的45%左右，因此，压力敏感对煤层的伤害极大。
压裂过程应避免净压力的突然上升和下降，排采过程中应避免排采强度过大、避免流压上下波动，以减小压敏伤害。
一、煤层气藏特点及压裂改造难点分析煤岩具有易碎性，压裂过程中产生煤粉，对储层形成污染。
韩城矿区煤层气利用改进构想及实践路径
企业合作模式探讨
建立产业联盟
推动煤层气企业、科研机构和产业链上下游企业建立产业联盟， 加强合作，促进资源共享和技术创新。
探讨合资合作模式
鼓励煤层气企业与国内外能源企业、投资机构等开展合资合作，引 入先进技术和管理经验，提高产业整体竞争力。
加强企业间沟通与协作
搭建煤层气企业间沟通与协作平台，促进企业间的信息共享和业务 合作，实现互利共赢。
发利用水平。
企业合作
引导企业加强合作，形成产业 链上下游企业之间的紧密合作 ，共同推动煤层气产业发展。
技术创新
加强技术创新，推动煤层气产 业的技术进步和产业升级，提 高产业竞争力。
市场拓展
积极开拓市场，扩大煤层气产 品的应用领域和市场份额，推 动煤层气产业的可持续发展。
04
政策建议与保障措施
政策支持措施
安全保障措施
加强安全生产管理
严格执行安全生产规章制 度，强化现场安全管理， 确保煤层气利用过程中的 安全。
建立应急预案
制定煤层气利用安全应急 预案，建立健全应急救援 体系，提高应对突发事件 的能力。
加强员工安全培训
定期开展员工安全培训教 育，提高员工的安全意识 和操作技能，确保安全生 产。
05
结论与展望
研究结论
煤层气利用改进构想
本研究针对韩城矿区的煤层气利用进行了全面的分析和研究，提出了改进构想 ，包括提高煤层气抽采率、优化煤层气利用技术、加强安全管理等方面。
实践路径
为了实现煤层气利用的改进，本研究也提出了具体的实践路径，包括加强矿区 地质勘探、提高煤层气抽采设备性能、推广新型煤层气利用技术、完善安全管 理机制等。
领域的先进技术和经验，推动煤层气利用技术的创新和发展。
鄂东气田韩城区块煤层气成藏条件分析
断层 ３ 条大 的逆断层控制 ， 形成 了不 同的构造格局 ， 由 北 向南 可 划分 ４ 个构 造单 元 ， 即： 韩 城北 平缓 斜坡 带 、 薛
峰 断裂 构 造 带 、 韩城 南 平 缓斜 坡 带 、 合 阳斜 坡 带 。韩 城
（ ２ ） ５ 号煤 层 ： 位 于太原 组 下 部 ， ５ 号煤 层 结 构 相对 简单 ， 变 化不 大 ， 有薄 层夹 矸 １ ～３ 层 。通过 对韩 城 区块 进 行 连井煤 层 对 比分析 得到 ５ 号煤在 平 面分 布较稳 定 ， 仅 在 西北 部 局部 变 薄 、 尖灭 ， 是 全 区稳定 可 采煤 层 。煤 层 厚 度 一般 ０ ～９ ． ９ ｍ； 在 工 区绝 大 部分 地 区 ５ 号 煤厚 度
２ ０ １ ３ 年第 １ １ 期
西部 探矿 工程
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鄂 东气 田韩 城 区块煤层气成藏条件分析
白 勇ｑ ， 熊先钺
（ １ ． 中国矿业大学＜ 北京＞ ， 北京 １ ０ ０ ０ ８ ３ ； ２ ． 中石油煤层气有 限责任公司， 北京 １ ０ ０ ０ ２ ８ ） 摘 要： 煤层 气藏具有其 自身的形成条件和 气藏特征 。从煤层 气藏的形成和保存条件 出发 ， 以鄂东 煤 层 气 田韩城 区块为 实例 ， 从 构造 条件 、 煤 岩 演化 程度 、 煤层 发 育及 分布 情 况、 硕底 板 盖层条 件 、 水文
第一作者简 介 ： 白勇（ １ ９ ７ ５ 一 ） ， 男（ 汉 族） ， 宁夏银川人 ， 中国矿业大学＜ 北京＞ 地球科学与测绘工程学 院２ ０ １ １ 级工程硕士研究生 ， 研究方向 ： 煤层气地质 。
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西 部探 矿 工程
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韩城区块煤层气定向井钻井工艺研究
第29卷 第2期 吉 林 地 质 Vol.29 No.22010年06月 JILIN GEOLOGY Jun. 2010韩城区块煤层气定向井钻井工艺研究温继伟1，陈宝义1，田 巍21.吉林大学建设工程学院，吉林 长春 130026；2.吉林省地质勘探技术研究所，吉林 长春 130103摘 要：陕西省韩城市是陕西省主要的煤炭生产基地之一，煤层气资源丰富，含气饱和度较好，是理想的靶区。
利用定向钻进技术开采煤层气具有开采成本低、煤层气产量高的优点。
本文以韩城区块WL2-015向1井为例阐述了煤层气定向井钻井工艺，并总结了煤层气定向钻进的相关施工经验。
关键词：煤层气；定向井；钻井工艺中图分类号：P642 文献标识码：B Research on CBM directional well drilling technology in Hancheng region WEN Ji-wei 1, CHEN Bao-yi 1, TIAN Wei 21.College of Construction and Engneering , Jilin University , Changchun 130026 , Jilin, China;2.Institute of Geologic Exploration Technique of Jilin Province,Changchun 130103,Jilin,ChinaAbstract : The Hancheng is the city of Shanxi Province,it is one of Shanxi Province main coal production bases, There is a rich coad bed gas., The gas bearing degree of saturation is good and is the ideal target area. Sneaks in the technical mining CBM using the direction detection to have the production cost to be low, the coal bed output is high merit. This article elaborated take Han cheng sub-area WL2-015 to 1 well as the example the coal bed was made the directional well drilling craft, and summarized the coal bed to be made the directional drilling related construction experience.Key words : CBM; directional drilling; drilling technology1 煤层气及其钻井工艺概述 煤层气俗称“瓦斯”,主要成分是甲烷(CH 4)。
煤层气井压裂效果预测方法研究
实际生产中 ，影响煤层气产能的因素有很 多 ，决策参数的
规模 也 较 大 ，因 此 仅仅 根据 专 家 的经 验 是 不科 学 的 。考 虑 到 煤 层 气开 发 的低 成 本 开 发 战 略理 念 以及 在 现 场 或 实验 室对 这 些 影
参 数 ，在 此 基 础 上 建 立 了神 经 网络 预 测 模 型 ，并 进 行 了实例 分 析 。 应 用 表
明 ，将 非 线性 主成分 分析 方法结 合Ｂ Ｐ 神经 网络进行 煤层 气 井压 裂 效果预 测，简化 了网络结构 ，提 高 了运算速度 ，具有 良好 的实用性和 可靠性 。
煤 层 气 井 压 裂 果 预 测 方 法 研 究
裂 措施改造 ，以便形 成工业气流 。与常规 的油藏气藏 开发不
同 ，煤 中的 甲烷气 体 主 要 以吸 附 方式 储 集 于 煤 层 中 ，经压 裂 改 造 后 需 要 进 行 排 水 降压 以降 低 储 层压 力至 解 析 压 力 以 下 ，从 而
（ １ ） 计算核矩阵 ： ｋ （ ｘ ， ｙ ） ＝ ｅ ｘ ｐ （ 一 击 ＠ 一 ｙ ） ） 。
基 于 核 函 数 的 非线 性 主 成分 分 析 （ Ｋ Ｐ Ｃ Ａ）是 Ｓ ｃ ｈ ｏ ｌ ｋ ｏ ｐ ｆ ： Ｊ ￣ １ ９ ９ ８ 年 提 出 的 一种 多元 统 计 分 析 方 法 ，主 要应 用 于 模 式 识 别 、
信号 处理 等 。
（ ２）参数 的独立性 。参数的独立性是确保预 测效果的关
２ 神 经 网络模 型
法都存在一定的局限性 ：①要求准确的储层参数及压裂施工参 数 ，但 在 开 发 初 期 如 渗 透 率 、非 均 质 性 差 异 、原 始 函 数 饱 和 度 、解析压力等参数均难易得到 ；② 忽略 了排采制度对压后煤
鄂尔多斯盆地韩城区块煤层气老井挖潜技术及应用
鄂尔多斯盆地韩城区块煤层气老井挖潜技术及应用王成旺;冯延青;杨海星;王伟;熊先钺;车延前【摘要】综合运用地质、压裂及排采动态等资料研究了韩城区块部分煤层气井低产原因,认为储层物性差、断层影响含气量和含气饱和度、多层开采临近水层被压裂沟通、开发井网不完善、越流补给导致储层不能有效降压、局部构造煤发育使煤层压裂造缝难度大并且排采煤粉堵塞渗流通道是造成煤层气井低产的主要因素.通过技术攻关,形成了跨层压裂、封层堵水、酸化解堵、修井工艺优化、加大排采强度等针对性的老井挖潜技术.通过现场试验表明,系列挖潜技术在韩城区块现场应用效果显著,有效提高了单井产气量,对该区块及其他类似地质条件区块的煤层气开发具有一定指导作用.【期刊名称】《煤田地质与勘探》【年(卷),期】2018(046)005【总页数】7页(P212-218)【关键词】低产井;不同因素;跨层压裂;封层堵水;酸化解堵;排采强度【作者】王成旺;冯延青;杨海星;王伟;熊先钺;车延前【作者单位】中石油煤层气有限责任公司,北京 100102;中石油煤层气有限责任公司,北京 100102;中石油煤层气有限责任公司,北京 100102;中石油煤层气有限责任公司,北京 100102;中石油煤层气有限责任公司,北京 100102;中石油煤层气有限责任公司,北京 100102【正文语种】中文【中图分类】P618.11中国煤层气产业经过二十多年的发展，目前已经初具规模。
沁水盆地及鄂尔多斯盆地东缘逐步成为中国煤层气勘探开发的主战场。
韩城煤层气田位于鄂尔多斯盆地东南缘，是中国西部第一个规模开发的区块，目前已有排采井600余口，整体开发效果较好，但仍然有部分井投产时间长，单井产气量偏低甚至不产气。
因此，如何提高单井产气量，已经成为当前迫在眉睫需要解决的问题。
目前有众多学者提出提高煤层气井单井产气量方法，罗亚平等[1]提出打鱼骨刺分支井，体积压裂等提高单井产气量；任付平等[2]、郭红光等[3]提出利用微生物提高煤层气井产气量；刘贻军等[4]提出利用改善钻井液、采用欠平衡钻井和羽状水平井钻井技术来提高单井产气量；陈振宏等[5]提出变排量压裂施工及科学的排采管控提高单井产气量。
煤层气井压裂难易程度预测方法_以韩城区块为例
利用测井曲线给出测井参数，与实际施工采集 数据进行比较，将数据进行统计后，得到表 2。 在参考数据翔实可靠的基础上，引入 SPSS(Stat isticalProduct and Service Solutions)， 即 “统计产品与 服务解决方案 ”软件(SPSS 软件是世界上最早的统计 分析软件， 由美国斯坦福大学的 3 位研究生于 20 世 纪 60 年代末研制 )。SPSS 的主要特点是：a. 使用简 单，除了原始数据需要人工录入以外，对于大量的 统计分析和计算，用户只需要通过选择菜单完成， 不必记忆大量的命令和语句；b. 拥有灵活的变量变 换和文件交换系统，既可以在对话框中操作，又可 以实现编程；c. 功能强大，几乎涵盖所有常用的统 计分析方法，比如数据的探索性分析、方差分析、 非参数检验、多元回归分析、协方差分析、判别分 析、聚类分析、非线性回归、Logistic 回归等；d. 分 析结果清晰、直观，可以用多种统计图表形式输出 且与 Microsoft Office 软件兼容；e. 软件易获取，安 装简便，占用空间小，运行速度快。 下面利用 SPSS 软件进行多元逐步回归分析。 首先，用对数函数对表 2 中的各列数据，如补偿密 度、补偿声波、补偿中子、深浅侧向差、自然电位(取 其绝对值)、自然伽马、井径差等分别取以 10 为底的 对数进行转换(y=lgx)。转换样本数据的作用是归纳统 一样本的统计分布性，消除了量纲不同和数量级的差 异所带来的影响；同时，也方便处理数据，因把数据 映射到较小的数值范围之内处理，更加便捷快速。转 换的样本数据如表 3 所示。 根据煤层气井的测井特点，选取自变量补偿声波 作为加权变量，采用逐步回归法。逐步回归法的基本 思想是有进有出。具体做法是将变量一个一个引入， 每引入一个自变量后，对已选入的变量要逐个进行检 验，当原引入的变量由于后面变量的引入而变得不再 显著时，要将其剔除。引入一个变量或从回归方程中 剔除一个变量，为逐步回归的一步，每一步都要进行 F检验，以确保每次引入新变量之前回归方程中只包 含显著的变量。这个过程反复进行，直到既无显著的 自变量选入回归方程，也无不显著的自变量从回归方 程中剔除为止，保证了最后所得的回归子集是最优回 归子集。 逐步回归的计算实施过程，可以利用 SPSS软件 在计算机上自动完成。最后，SPSS Viewer窗口的输 出结果如表 4—表 9所示。 根据输出结果，经过分析可以得出： a. 加权最小二乘估计的决定系数 R2=0.581。
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用 ＳＳ Ｐ Ｓ统计 分析 软件 ， 用 多元逐 步回 归分析 方 法进行 拟合 ， 到 了煤层 气井压 裂难 易程度 预测 运 得 公 式。 经过检 验 ，发 现 该公 式预 测效果较 好 ，具有 一定 的参 考价值 。 关 键 词 ：煤 层 气井 ；压裂 ； 甲烷 含量 ；地质 因素；预 测
（ ｏｌ ｅｏ Ｓ ｕｈ ｓ Ｐ ｔ ｌ ｍ Ｕ ｉｅｓｔ， ｈ ｎ ｄ １ ５ ０ Ｃ ｉａ Ｃ ｌ ｇ ｏ ｔｗｅｔ ｅｒ ｅ ｎｖｒｉ Ｃ ｅｇ ｕ６ ０ ０ ， ｈｎ ） ｅ ｆ ｏｕ ｙ
Ａｂｔａ ｔ Ｔ ｒｄｃ ｔｅｄｆ ｃ ｌ ｆ ｏ ｌｅ ｔａ ｅＣ ｓｒ ｃ： ｏｐｅ ｉｔｈ ｉ ｕｔ ｏ ａ ｄｍｅ ｎ （ ＢＭ） ｌ ｆ ｃｕｉｇｉ ｔｅｍｏ ｔｍｐ ｒ ｎ ｓｅｉ Ｂ ｉ ｙ ｃ ｂ ｈ ｗｅｌ ｒ ｔｒ ｓ ｉ ｏｔ ｔ ｓｕ Ｃ Ｍ ａ ｎ ｓｈ ａ ｉ ｎ
的 ，必须 合理 制定有 效 的煤 层气 井压 裂方 案 ，而预 测 煤层 气井 的压裂难 易 程度 ，又 是制定 煤 层气井 压
裂 方 案 的关 键 问题 。然 而 ， 目前 国 内还 没 有形成 完 善 的压裂预 测 方法 。本 文 以韩 城 区块煤 层 气井 压裂 为例 ，通 过 测井 资 料 和现 场 压裂 数 据 ，运用 Ｓ Ｓ ＰＳ
中图分类 号 ：Ｐ １．３ ６ ８１ 文献 标识 码 ：Ａ ＤＯ ： ０３ ６ ／ｉ ｎ１ ０ ．９ ６２ １ ．２０ ６ Ｉ １ ．９ ９ ．ｓ ． １１ ８ ． ２０ ．０ ｊｓ ０ ０
Ｆ ｒｃ ｓｉｇｍｅｈ ｄ ｆ ｉ ｃ ｎ ｆ ｏ ｌｅ ｔ ａ ｅ ｌｆａ ｔ ｒｎ ： ｏ ｅ ａ ｔ ｔ ｏ ｓ ｍ ｕ ｙｏ ａｂ ｄ ｍｅｈ ｎ ｌｒ ｃｕ ｉｇ ｎ ｏｄ ｃ ｗｅ
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煤 ，深部 为无 烟
ｗ ｉｈ Ｈ ａ ｈ ｎｇ ａ ｅ ｓｅ ｍ ｐｌ ｔ ｎｃ ｅ ｒ ａ ａ ｘａ ｅ
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为 了提高 煤层 气 的渗透 性 ，达到增 产 增注 的 目
本 区含煤地 层 属于石 炭一 叠系 ，厚度 ５ 左 二 ０ｍ 右 ，含煤 ３ ９层 ，可采 和局部 可采 煤层 ２ ３层 ，煤 － ～ 层分 别为 ３号 、５ 和 １ 号 ，可采煤 层 累计 最厚 达 号 １ １． ７１ ｍ，一 般为 ７５ ８０ｍ。 区内煤 变质程度 较 高 ， ９ ． ． ～
— —
以韩 城 区块 为 例
贡 玉军 ，郭 大立 ，李铁 军 ，李曙光 ，曾晓 慧，计 勇
（ 南 石 油 大 学 ， 四川 成 都 ６ ０ ０ ） 西 １５ ０
摘 要：预 测煤 层 气井 的压 裂难 易程度 是 制 定煤层 气井压 裂方 案 的关键 问题 。 目前 ， 国内外还 没有
形成 完善 的压 裂预 测 方法 。 以韩城 区块 煤层 气井 的压 裂为 例 ，通过 测井 资料和 现 场压 裂数据 ，利
第４ ０卷 第 ２期
２１ ０ ２年 ４月
煤 田地 质 与 勘 探
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文 章 编 号 ： ０ １１ ８ （０ ２０ ．０ ３０ １０ ．９ ６２ １）２０ ２ —５
煤 层气 井压 裂难 易程度 预测 方 法