国内煤层气井生产阶段及阶段划分

国内煤层气井生产阶段及阶段划分

一、生产的早期特征美国多年开采煤矿井的经验，分为三个阶段：（1）初始阶段，气产量上升阶段，水产量下降；（2）在过渡阶段，气产量达到高峰，水产量低。（3）在后期，气产量降低，这与衰减曲线的特征一致。水产量低，产量稳定。截至2003年底,我国已施工各类煤层气井220余口,多数井都进行了试采或试气,单井最高产量可达1.6×104m3。单就曲线形态来看,都出现由低—高—低的形态,若仔细观察,就会发现差别,国外井生产时间为10年左右,即使达到高峰期的时间也为一年左右,而国内生产时间仅为几天至几个月,这并非我国煤层气井寿命短,而是在生产一段时间后,就人为地关井,曲线仅仅呈现生产早期的特征。例如陕西吴堡地区的吴试1,山西沁水的晋试2、晋试1,生产时间最长不过90天,根本未达过渡阶段,出现气产量高峰,原晋城矿务局潘庄井组的潘1井生产时间较长,曲线后期出现爬升趋势,是即将达到高峰期的显示。通过储层模拟证实,吴试1、晋试2、晋试1井后期均会出现高峰期。针对我国煤层气生产现状,根据气水产量变化,可将早期阶段再细分为以下两个时期。1.第一之际可实现裂缝弥补当压后开井生产时,由于裂缝的高导流性,裂缝及其周边的流体会很快产出,原始煤层的低渗使其不能对裂缝进行充足的补给,从而在裂缝及其附近的压力降到临界解吸压力以下,其中的煤层气快速解吸产出,形成一个产气高峰,我们称之为第一高峰期(为便于区别,将前面所述的过渡期出现的高峰称第二高峰期),随后开始回落。因整个流动在此阶段主要受压裂裂缝控制,我们称之为压裂效应期。2.煤层渗透率对水产量的影响当裂缝及其周边的吸附气大都解吸产出时,气水产量主要取决于原始煤层的渗透性。曲线上表现出气产量逐渐平稳,开始出现回升趋势,后将陆续出现前面所述的过渡阶段及晚期阶段。二、水文条件及储层压力影响煤层气生产曲线特征的因素很多,其中包括储层压力、含气量、渗透率、吸附等温线、扩散作用、气水饱和度、水文地质条件等。其中最重要的有3个:临界解吸压力、渗透率、储层压力。1.生产措施压裂对曲线的影响(1)压裂井总转移风速低,收缩压如前所述,压裂首先可使生产初期产生压裂效应,出现第一产气高峰。其产气峰值是可以进行人为控制的,如果生产压差过大,则其峰值很锋利,且持续时间短。如吴试1井,在产气前后,1天内降液速度达到200m,气产量很快上升至1129m3,次日降至159m3,与之形成对比的晋1—1、1—2、晋试2、晋试3等井,产气前后维持10m左右的降液速度,其形成的峰值则较低平,且峰值后回落幅度很小。有的井甚至不形成峰值,如潘1井。事实上,产气前后由于气水产量的此消彼长,对液面的控制极为困难,所以,压裂井或多或少都会出现一个峰值。前面提到的潘1井是一个特例,从该井曲线上看,在开始抽排时约10d后,曾经停抽接近20d时间,据调查,这是由于设备排水能力有限,因此,很长一段时间内,液面不降或下降幅度极小,致使生产压差变化很小。(2)采收率和采收率测定压裂裂缝的长度对生产曲线影响很大,随着裂缝长度的增加,压裂效应导致的第一高峰期出现的时间延后,但第二高峰期的时间提前,且峰值都增大,并随生产时间的增加,曲线趋于一致,重合在一起(见图1),累计产气量随裂缝长度的增加而增大,同时采收率随裂缝长度的增加而增大。2.临界解吸压力压力对储层的影响,涉及原始煤层压力与临界解吸压力的差值,其值越接近于0越好,如果临界解吸压力比原始煤层压力低得多,势必要长期地排水降压才能产气。如晋试2井解吸压力为2.4MPa,晋试3井为2.1MPa,其产气时液面分别为260m、403m。临界解吸压力高也意味着煤层能释放出的气量更大。3.渗透对曲线的影响渗透率是煤层气生产的关键性因素之一。(1)盆地气累计产量对渗透率的敏感性分析渗透率好的煤层,井筒附近的压降才能很快地传到很大范围,从而采出更大范围的天然气。图2为美国黑勇士盆地气累计产量对渗透率的敏感性曲线。从图2中可以看出,渗透率越高,累计产量也高,采收率必然也高。(2)气产量与渗透率的关系我们研究了晋城、吴堡、宁武一些煤层气井的资料,发现第一峰值后正常生产期气产量不仅受渗透率的影响,还受其它一些因素影响,如武试1井渗透率比晋试1井高,但其产量却远低于晋试1井,为此,我们进行了一些工作。发现,对气产量影响较大的还有煤层临界解吸压力。图3为一些煤层气井渗透率、地解压差与气产量关系图。图中纵坐标为气产量第一峰值,横坐标为(渗透率/地解压差)×1000。可以看出,图中近似为一条直线,也就是说,气产量随渗透率升高而增大,同时,随地解压差增加而降低。(3)影响第二高峰的最大值渗透率越高,第一高峰期出现越晚,第二高峰期出现时间也越早,且产量就会越高。美国圣胡安盆地气产量对渗透率的敏感性如图4所示。(4)高渗透水的产水主要被覆盖物,无产气自然排放的,也很难保证产气煤层气具有高渗透性固然好,但并不是越高越好。一方面,当气藏边界有充足的压力补给,会形成稳定流,即气藏中各点压力不随时间改变,若此时井底压力尚未降到临界解吸压力以下,则气藏不能产气。如美国SandWash盆地的Dixon地区,由于靠近露头补给区,尽管渗透率高达170×10-3μm2,但产水量高达191m3/d,却不产气。另一方面,高渗势必造成大量产水,不但需增加排水设备,还需花费很大精力去进行水处理。如吉试4井两层综合解释渗透率分别高达233×10-3μm2和43×10-3μm2,用大泵分别排水2个月、1个月,前1层根本无法将液面降至临界解吸压力以下,未产气,后1层也仅见气显示。产出水将近10000m3,因处理区渗漏,冲毁了部分塬头。4.气藏没有出现第二之际煤层气井与常规气井相比,具有生产时间长的特点,据国外资料,最长的煤层气井已生产了20年,还在产气。而与