影响煤层气单井产量的关键因素分析
煤层气井产能影响因素分析
中图法分类号 Ｔ Ｅ ３ １ ２ ；
文献标志码
Ｂ
煤 层 气是在 煤 化过程 中形 成并 以吸附 的形式 自
（ ６ ） 自由气作 为真 实气体 。 （ ７ ） 气 体 的扩 散 过 程 瞬 间完 成 ， 忽 略 解 吸 气 的
扩 散过 程 。
生 自储 在煤 层 中 的一种非 常规 天然 气 。其 主要化 学 成 份 为 甲烷 ， 故 又称 煤层 甲烷 ， 煤炭 工业 名为 煤层 瓦 斯 。煤 层气 作 为一 种 新 型 洁净 能源 ， 其 具 有 潜 在 的 经济效 益 和广 阔 的应 用前 景 ¨ Ｊ 。 目前 ， 世 界 各 国都 开 始 逐渐 重 视 煤 层气 的开 发 和利 用 ， 主要 是 因 为 Ｊ ： ① 煤 层 气 是 一 种 新 型 替 代
渤 海 钻 探 工程 公 司工 程 技 术 研 究 院 ， 天津 ３ ０ ０ ２ ８ ０ ）
摘
要
煤层气 的开发和利用十分重要 ， 煤 层气产能研 究对合理 开发煤 层气具 有指 导意义。在煤 层气理 想模 型基 本假设 基
础上 ， 建立计算产量所 需的各 参数的方程。结合 产量计算方程和静态物质平衡方 程推导 出产 能预测解析模 型 ； 并分析 了朗格
⑥
２ ０ １ ４ Ｓ ｃ ｉ ． Ｔ ｅ ｃ ｈ ． Ｅ ｎ ｇ ｒ ｇ ．
煤层气井产能影响 因素分析
岑 学齐 吴晓 东 梁 伟 李淑栋 汤小伟 游 琪 郑 锋
（ 中国石油大学“ 石油工程” 教 育 部 重 点 实 验室 ， 北京 １ ０ ２ ２ ４ ９；
大庆油 田大庆钻探钻井二公司 ， 大庆 １ ６ ３ ０ ０ ０； 新疆油 田分公司石西油田作业 区 ，克拉 玛依 ８ ３ ４ ０ ０ ０ ；
煤层气井生产特征及产气量影响因素分析
58 （下转第91页）1 地质构造对单井产气量的影响1.1 煤层当中的瓦斯含量煤层所在的地质构造当中，情况非常的复杂，尤其是由于煤层所在位置的不同，煤井的各不相同，使煤层当中所含的瓦斯含量也存在很大的不同，在实际的开采过程中，有效的把控好煤层中瓦斯的含量，是有效提高产气量的重要影响因素，从实际经验可以说明，一般情况下，瓦斯含量在10立方米以上的地区进行抽气的最好地区。
1.2 构造部位（1）从相关的开采经验以及数据分析来看，产气量海域地质的构造部位具有一定的关系，特别是海拔高度。
一般情况下，越是接近断层的地方，裂缝的发育也就越好，也就越容易与地表水进行接触，从而提供更好的采气条件，而地势比较低的部位更能够有效的与地下水源形成交汇，从而更好的提高产气量。
（2）一般情况下，高产井都在地质构造比较高的地方，与断层的距离相对较远，这主要是因为在煤层的形成过程中，背斜轴一般都是在张性应力的作用下，这样其物性就会相对好一些，从而有利于煤层当中气的解吸，进而出气也就会比较快，产气量也就会比较高。
相反，产气量也就会比较低。
（3）在接近陡坡的地带、陷落柱地带以及断层地带，采气量是相对比较少的。
其中，断层地带的煤层其保存条件相对较差，不易形成良好的产气环境，而且其解吸的能力也比较低，进而影响了储气层的压力，并且容易对相关的煤层造成一定的负面影响。
1.3 断层的导水性从以往的开采经验上来分析，断层当中的导水性也会对产气量造成一定的影响，一般情况下，导水性越强，产气量也就越小，甚至会出现零产气的情况，特别是低部位，其水体相对较大，容易形成地下水的堆积，进而更会影响解吸能力，从而导致产水量加大，而产气量变小。
2 渗透率对产气量的影响渗透率是影响煤层气产能的关键因素之一。
当储层渗透率大于2md后，产量有所下降的气井可能处于构造相对较低的部位，气井由于处于地下汇水区，高的渗透率导致其排水泄压困难，使其产量有所下降；而在构造较高部位的气井，由于储层拥有良好的渗透性，其产量很高。
关于煤层气排采中影响产气的因素探讨
关于煤层气排采中影响产气的因素探讨摘要：随着经济社会的发展，人们的生活和生产对能源的需求也逐渐增长，风能等新能源在生活中被使用的频率逐渐提高，但是目前在我国使用得最广泛的还是热能，因此煤气层资源对我们来说非常总要。
虽然煤层气资源丰富，但它的产量一直没有得到很大的提高。
煤层气领域很早就采用了商业性运作手段，但是各种因素影响着煤层气排采的质量和效率，因此要正确认识影响它合理排采的因素才能提高煤层气排采的质量和效率。
关键词：煤层气排采；影响因素引言：当今社会，科学技术得到飞速发展，人们的生活发生了翻天覆的变化，生活质量也得到了很大的提升，生活水平的发展和有限能源之间的矛盾日益突出，在能源不断减少的情况下，如何提高能源的开采效率成了至关重要的问题。
因此要想提高煤层气排采的质量和效率就必须分析影响它排采的因素，这样才能对症下药。
本文将通过阅读文献资料和日常的新闻报道，对影响煤层气排采的因素进行总结分析，希望能为提高煤层气排采的效率和质量闲言。
一、煤层气排采的技术原理在对影响煤层气排采的质量和效率时，第一步应该清晰掌握煤层气排采的技术原理。
煤层气排采简单来说就是在煤层中进行排水采气处理。
煤层中含有大量的水，因此在进行处理时首先应该先用技术手段排除井筒里含有的水，从而降低煤层的储存压力，以此让煤气层被解吸并且逐渐渗透到井筒里然后被采出。
煤层气排采的原理看着很简单，但实际操作过程技术含量很高，每一步对煤层气排采的质量和效率都有很大的影响，因此只有熟练掌握煤层气排采的技术原理，才能找到影响煤层气排采质量和产量的因素，从而对症下药。
二、影响煤层气排采的因素分析影响煤层气排采的质量和效率的因素很多，通过文献资源和新闻报道，本文将其归纳总结为以下几点：（一）煤层构造地质因素是影响煤层气排采的主要因素，煤层气的形成和排采都和周围的地理环境系息息相关。
经过实践证明，煤层气的产量主要受褶皱的影响较大。
从地理的角度来看，背斜和向斜是煤层气的主要存储位置。
煤层气单井产量影响因素分析
开发及开采 天 然 气 工 业 2005年 1月
肥煤 ,孔隙度 8% ～15% ,平均孔隙度 12. 5%。 7. 相对渗透率 在有效解吸区和两相渗流区 ,流体渗流受相对 渗透率制约 ,气相相对渗透率高则气产量高 ,水相相
发选区时需要重点评价的参数 ,特别是渗透率和含 气量 2个参数 ,需要在选区时重点评价 ,优选高渗 、
五 、结论与认识
高含气量区进行开发 。
(1)依据煤层气赋存机理与开采机理 ,将煤层气
四 、提高单井产能措施途径
开采区划分为 3个区域 ,指出不同区域主控因素 。 (2)分析了影响煤层气产能的 8个因素 ,主要影
将该技术应用与煤层气开发中后 ,取得卓有成效的 成果 。西弗吉尼亚煤层厚 1. 8～5 m ,渗透率为 ( 1～ 5) ×10 - 3μm2 ,羽状水平井主分支长 1000 ～1500 m , 分支长 450～610 m。单井产煤层气 ( 3. 4 ～5. 6 ) × 104 m3 / d,排 采 3 年 可 采 出 控 制 区 内 70% 的 煤 层 气〔9〕,具有良好的应用前景 。
参 考 文 献
高渗区裸眼洞穴完井技术可大幅度提高单井产 能 ,对于渗透率大于 5 ×10 - 3μm2 的煤层 ,裸眼洞穴 完井煤层气产量为常规水力压裂井的 3～20倍 。其 增产机理是通过造洞穴扩大了有效井径 ,通过多次 水力激动 ,造成近井地带煤层松动 ,诱发微裂缝张 开 ,有效提高煤层渗透率 ,从而扩大有效泄气面积 , 提高单井产量 。在圣湖安盆地 4000 多口煤层气井 中 ,三分之一为裸眼洞穴完井 ,至 2003年 ,洞穴完井 累积产气量占全盆地产量的 76%。 水力 压 裂 改 造 是 煤 层 气 井 增 产 的 主 要 手 段 之 一 ,利用水力压裂技术 ,在煤储层中建立一条有效支 撑裂缝 ,可有效地扩大泄气面积 ,增加两相渗流区 , 提高煤层气井单井产量 (图 3) 。产量提高水平取决 于水力压裂规模 ,以及支撑裂缝的有效性 ,有效支撑 缝长越长 ,则两相渗流区越大 ,产量越高 。统计表明 美国 14000口煤层气井中有 90%以上通过水力压裂
煤层气井产气规律及产能影响因素分析
煤层气井产气规律及产能影响因素分析任建华;任韶然;孟尚志【摘要】Coalbed methane ( CBM) is an important unconventional resource. The exploitation of coalbed methane (CBM) must reduce reservoir pressure making adsorbed gas desorption through depressurization. The coalbed methane pressure dropping process was analyzed by numerical simulation. Based on the actual reservoir characteristics, the geological model was established. The single well production history was well matched. Using the above model, the effect of fracture permeability, porosity and the bottom hole flowing pressure on coalbed methane production and peak time are analyzed.%煤层气是一种重要的非常规资源.煤层气的开采首先需要将储层中的水排出,降低储层压力使吸附气解吸产出.采用数值模拟方法分析了煤层气压降开采过程,并利用实际储层特征建立地质模型,对单井生产历史进行拟合,拟合效果较好.应用上述所建立的模型分析了裂缝渗透率、孔隙度以及最小井底流压对煤层气井产气变化规律以及峰值时间的影响.【期刊名称】《科学技术与工程》【年(卷),期】2013(013)010【总页数】4页(P2799-2802)【关键词】煤层气;降压吸附气;解吸;数值模拟【作者】任建华;任韶然;孟尚志【作者单位】中联煤层气有限责任公司,北京100011【正文语种】中文【中图分类】TE155我国具有丰富的煤层气资源。
影响煤层气单井产量的关键因素分析
煤层气单井产量是衡量煤层气开 发效果的重要指标，也是制定煤 层气开发计划和调整开发方案的 重要依据。
煤层气单井产量的影响因素
煤层厚度和煤质
煤层厚度和煤质是影响煤层气单井产量的重要因素。一般来说，煤 层厚度越大，煤质越好，煤层气单井产量越高。
煤层含气量和渗透率
煤层含气量和渗透率也是影响煤层气单井产量的关键因素。煤层含 气量越高，渗透率越好，煤层气单井产量越高。
在煤层气开采的不同阶段，由于地质条件、开采技术等因素的影响，单井产量存在明显 的差异。
采出阶段对煤层气单井产量的影响具有阶段性特征
在煤层气开采的不同阶段，产量随时间的变化趋势不同。
采出阶段与采出程度的关系及其对产量的影响
采出阶段与采出程度相互 关联
采出阶段和采出程度是相互关联的，不同采 出阶段对应不同的采出程度，从而影响煤层 气单井产量。
优化工程设计与施工
总结词
合理的工程设计与施工是提高煤层气单井产 量的关键。
详细描述
根据地质勘探与评估结果，优化煤层气开发 工程的钻井、压裂、排采等工艺设计。采用 先进的钻井技术和设备，提高钻井效率和煤 层气开发效果。优化压裂方案，提高煤层气 在压裂过程中的解吸和扩散效果。加强排采 管理，合理控制排采速度和压力，提高煤层 气的采收率。
04 采出程度与采出阶段对煤 层气单井产量的影响
采出程度对煤层气单井产量的影响
采出程度越高，煤层气单井产量越低
随着煤层气的不断开采，煤层中的压力逐渐降低，导 致产量下降。
采出程度对煤层气单井产量有直接影 响
采出程度越高，煤层气单井产量受到的影响越大。
采出阶段对煤层气单井产量的影响
不同采出阶段煤层气单井产量差异明显
采出阶段与采出程度对产 量的综合影响
煤层气产能影响因素探讨
煤层气产能影响因素探讨钻井与压裂是当前导致煤层产量难以提高的关键影响因素，本文主要分析了当前钻井工程与压裂改造对于煤层气井产能的影响，可以为今后我国开展煤层气的勘探技术提升做出贡献。
标签：煤层气；产能；影响因素；探讨1 钻井工程对于煤气产能所带来的影响钻井工程的煤层气井产能所带来的影响主要包含了在钻井进行的过程中会造成其煤储层中产生污染，导致井身质量的下降，对于后期开展的压裂和开采连续性产生一定的负面作用，最终导致了煤层气井的产能难以提高。
1.1 钻井液性质对于煤层气产能所带来的影响钻井液对于煤层气产能所带来的影响主要包含了污染和损害两个方面的内容，一方面煤层能够吸收高分子聚合物，此时就会形成一定量的膨胀和吸附作用，导致整个开采系统出现堵塞的现象；另一个方面，钻井液中的固体颗粒直接进入到煤储层中的裂缝内部，造成了该部分位置出现严重的污染清理。
本文的笔者深入的分析了当前工业区内部正常开采的42口实际情况进行统计和分析，发现使用清水钻井液的产气量比使用聚合物低固相钻井液的产气量高出很多。
后者的平均最高产气量为1164m3，平均单井稳产气量739 m3；使用前者的平均产气量为1571 m3，平均单井稳产气量1163 m3。
1.2 钻井液的中浸泡对于煤层产气能所带来的影响煤层在钻井液中浸泡时间主要指的是钻井过程中从揭开煤层值固井完井的整个过程内，根据当前该工业区中正常产气量分析后发现，煤层通常会在钻井液中浸泡长达2～28天的时间，但是一般都是3～11天左右。
通过研究产气量以及浸泡时间存在的内部联系，发现排采井从整体上煤层的钻井液中浸泡的时间会比较长，最高产气量以及稳定产气量的数据都会出现一定的降低，但是关联性也不是非常的明显。
如果探井煤层在钻井液中的浸泡时间小于14天，那么这就表示上述的两者并不存在一定的关联性；如果浸泡的时间超過了14天，那么二者的关系就是负关联性，也就是说浸泡的时间越长，那么最终的最高产气量和稳定产期量都会相应的有所降低。
煤层气井产能影响因素分析
煤层气井产能影响因素分析在我国,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 1.1.1 构造发育及分布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。
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固7-10井压裂施工曲线
8泵压（Biblioteka Pa） 排量（m /min）20
施工压力稳定，裂缝有效延伸， 稳产产气5563m3/d，水7m3
15 4 10 2 5
0 14:45:29
0 15:00:00 15:15:00 压力 (MPa) 15:30:00 15:45:00 16:00:00 16:15:00 16:30:00
11
影响单井产量的主要因素：含气量、吸附饱和度、绝对渗透率、供给半径、相 对渗透率及生产压差，受地质条件、增产改造工艺及排采技术等综合影响
a c
kc
kc
a c kc h
吸附饱和度 含气量 绝对渗透率
re
供给半径 井筒半径 流体特性综合系数
k rg
p
气相相对渗透率 生产压差
rw g
k rg
煤层厚度
9号井排采曲线
10号井排采曲线
9
3．水平井动态
水平井：稳定产气井27口，10000方以上产气井6口，合计日产气量22万方，日产水量
180方，单井平均日产气量8100方
樊庄区块羽状水平井产量曲线图
10
其中，2009年之前投产的18口水平井已经超过1年半，稳定产气13口，平均单井日产
气量1.24万m3，效果较好
8
裂缝高度，m 裂缝穿透顶底板的深度，m 25
7
裂缝高度，m
20 15 10 5 0 0 1
应力差超过4MPa之后则缝 高的控制作用明显
20
裂缝高度，m 穿透顶底板的深度，m
6 5 4 3 2 1 0 2 3 4 5 6 7 施工排量，m3/min
2 1.5
15
10
排量超过5m3/min对顶底
板的穿透趋势更大
1 0.5 0
5
0 2 3 4 5 6 7 8 9 10 应力差，MPa
穿透顶底板的深度，m
2.5
应力差对顶底板的影响
施工排量对顶底板的影响
煤岩断裂韧性实验结果
19
从生产实际看，单井产量与压裂施工曲线有一定的对应关系。压裂施工曲线可分为：稳定型、
持续下降型、上升型（波动型） — 1）稳定型：说明滤失小，造缝效率高，裂缝在煤层稳定延伸，压裂效果好。高产井的 压裂曲线基本属于该类型
排量 (m3/min)
液体密度 (kg/m3)
液体密度(1000kg/m3）
6
3
20
压力
10 15 20 25 30 35 40 45 50 0 5
排量
樊庄区块3种典型生产曲线示意图
6
标准型： — 一般排采1-1.5年气达到产量高峰，日产气量2000m3/d以上的井多属于该类型
1号井排采曲线
2号井排采曲线
7
次标准型： — 气产量曲线形态较好，但日产气量多介于1000-2000m3，约占产气井的一半
3号井排采曲线
4号井排采曲线
8
产水型： — 水产量持续较高水平，液面下降困难，产气较少或基本不产气
2
１．生产概况
截止2010年8月底，中石油樊庄区块分批投产直井累计439口，羽状水平井45口
沁水盆地南部煤层气勘探开发形势图
3
2．直井动态
直井：稳定产气井312口，合计日产气量52万方， 5000方以上11口，2000-5000方的
产气井82口，单井平均日产气量1650方
樊庄区块直井产量曲线图
向斜轴部-承压区：产水型
16
高产机制：
—承压区：富集不高产的困扰 —补给区：樊庄东部，强烈水动力条件导致含气量、吸附饱和度下降，产气效果差 煤层气构造翼部高产机制图
补给区：强水动力条件，保 存条件较差，煤层气易散失
滞留区：翼部物性较好， 气源充足、易于降压
承压区：压力大，煤层气富集， 产水量大，气体向浅翼部运移
2010年中国煤层气学术研讨会
影响煤层气单井产量的关键因素分析 -以沁水盆地樊庄区块为例
1
前
言
随着国内煤层气产业化稳步推进，提高单井产量、实现 效益开发逐渐成为煤层气开发工作的重点。沁水煤储层低孔、 低渗的特点决定一般煤层气井未经储层改造无自然产能。目前
采用直井压裂及羽状水平井技术扩大渗流通道
揭示影响煤层气单井产量的控制因素，是实现高效增产与 排采的前提，成为煤层气开发阶段的关键之一。现将在樊庄区 块单井产量控制因素进行初步总结，请教于各位专家
备注
无陷 落柱
5
6 7
10.5
11.5 13.85
49.5
54.9 63.5
140
350 400
靠近 陷落柱
14
渗透率： —1500m3/d的直井渗透率一般要求>0.3md 樊庄区块直井产量分布与渗透率关系图
15
分布规律：稳定高产的直井一般分布在滞留水区域的构造翼部 —鼻隆补给区：产气快，衰竭快 —向斜斜轴部承压区：持续产水量高 樊庄区块高产井分布规律图 鼻隆-补给区：尖峰型
600m3/d，远低于邻区2200m3/d的平均单井产量
陷落柱附近煤层气井相对位置及产量对比图 陷落柱附近含气性及产量对照表
井号 1 2 3 4
含气量 m3/t
22.02 18.6 23.45 15.73
吸附饱和度 %
83.3 81.4 93.8 69.6
产气量 m3/d
2130 1766 2355 600
4
按生产效果上看，前四批直井排采2-4年，单井产量逐步稳定 — 第一、三批：产量上升比较缓慢，达到高峰时间较长
— 第二、四、五批：产量上升较快
樊庄区块不同投产批次单井平均日产气量曲线图
5
从生产特征上看，排采曲线可归纳为3种类型 — 标准型：水产量下降，气产量稳定上升 — 尖峰型：气、水产量同时大幅度下降，恢复困难 — 产水型：水产量持续较高，降压困难，气产量增加缓慢
re
p
12
1．直井
（1）地质条件优越是高产的基础
含气量、吸附饱和度：
—2000m3/d直井一般含气量>20m3/t，吸附 饱和度>75% —樊庄东部：含气量不足12m3/t，饱和度 樊庄区块2500m3/d直井分布与含气量关系图
仅55%，产气效果差
樊庄区块直井产量与吸附饱和度关系
13
靠近陷落柱的区域，煤层气散失严重，含气量、吸附饱和度下降，单井产量仅140-
17
优化井位部署启示： —调整均匀布井，采用构造翼部小井距、低部位承压区大井距，补给区不布井的方式 煤层海拔与产水量关系图
18
（2）有效的水力压裂改造是高产的关键
压裂难点：
—破胶难、伤害高
—滤失高，易砂堵 —缝高控制困难，近井筒多裂缝发育
9
35 30 25 30
3.5 裂缝高度，m 穿透顶底板深度，m 3