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本文从研究煤储层物性非均质性,识别煤储层类型入手,通过对晋城煤区各种构造条件下的3#煤储层大裂隙系统进行系统解剖,结合3#煤储层的层序结构与横向变化特征,进一步考虑3#煤储层渗透性特征以及含气饱和度之间的关系,将该区3#煤储层的大裂隙系统发育特征区分出3种主要类型:即煤储层大裂隙系统发育适中型、煤储层大裂隙系统过度发育型、煤储层大裂隙系统欠发育型。
针对煤层气钻井过程中扩孔与井壁垮塌的常见事故,本文对3#煤储层异常破碎带的分布特征以及对煤层气井的施工所带来的影响进行了探索。认为尽管3#煤储层异常破碎带在煤储层中所占比例比较低,但是其对煤层气钻井、压裂以及排采的负面影响不可低估。3#煤储层异常破碎带往往导致固井水泥异常加厚,射孔弹不能有效穿过,严重影响压裂效果。由于其特殊的机械力学性质,同时也是压裂砂集中的场所。对排采而言,3#煤储层异常破碎带内的糜棱煤与碎裂煤往往在排采措施失误的情况下会堵塞裂缝通道,导致渗透率快速降低。
本研究探讨了气藏与煤层气井压裂之间的关系。为从工程角度研究煤层气藏内煤层气井的特征,分析煤探讨了煤储层大裂隙系统发育特征与煤储层压裂之间的关系。根据煤层气井筒和煤储层大裂隙系统的主导裂缝之间的距离,将这种关系大致分为远离、附近与在其中三种基本情形.根据这三种基本情形,把煤层气井压裂井的压裂曲线分为五种基本类型,即:①迅速下降型,②先高后低型,③平缓型,④上升型,⑤波浪型。值得指出的是这种划分方法得到了产业部门的赞赏与应用。
为使煤层气开发技术在选择时更具有目的性,本研究对煤层气藏进行了细致的划分。通过研究煤储层本身的渗透性和含气性,以煤储层大裂隙系统发育特征与相应的渗透性和含气饱和度为重要参数,把晋城地区煤层气藏划分为四类,即:富集高渗煤层气藏、高饱和度低渗透煤层气藏、低饱和度高渗透率煤层气藏和中低饱和度低渗透率煤层气藏。在此基础上,分析概括了各类煤层气藏的发育特征。
从研究煤层气井的产能控制因素入手,分析了产能与煤层气藏类型之间的关系,发现高产井(>3000m3/d)主要分布在富集高渗煤层气藏内,中产井(1500m3/d-3000 m3/d)主要分布在高饱和度低渗透煤层气藏内,而低饱和度高渗透率煤层气藏和中低饱和度低渗透率煤层气藏这两类气藏,受渗透率和含气量制约,其煤层气井产能偏低。并提出了针对不同气藏类型,采取相应开发方案的建议。
1.富集高渗煤层气藏类型的煤层气开发技术选择。由于其天然裂隙较为发育,本身渗透性好,加之含气饱和度高,故这类煤层气井压裂相对简单。即使加大压裂规模,其产能变化也不会明显,从经济上讲,建议进行小规模压裂即可达到增产的目的。对于这类气藏应当注意防止发生人为原因而导致的煤层气产量上不来的现象。比如在钻井过程中,应当注意防止钻井对煤层的污染;在排采过程中,应当避免发生储层机动现象。
2.高饱和度低渗透煤层气藏类型的煤层气开发技术选择。尽管其天然裂隙差,本身渗透性不好,但其含气饱和度高,煤层气开发潜力较大,应作为煤层气勘探开发的重要对象。建议在这类低渗高饱和度气藏开采时,采用加大压裂液量进行大规模压裂或者多次压裂相结合的施工方案,以期达到提高储层渗透率和增产的目的。
3.低饱和度高渗透率煤层气藏类型的煤层气井,尽管其天然裂缝发育良好,渗透率高,但是其含气饱和度低,煤层气单井产量一般不高,大多数煤层气井产量小于800m3/d。并且其产水量大,一般需要长时间排采,故其开发效果不好,建议对这类气藏的开发应该慎重。
4.中低饱和度低渗透率煤层气藏类型,在空间上所占比例比较小。这种类型的煤层气藏主要发生在煤质较软,破碎严重,易产生煤粉地带,晋城赵庄矿部分区域就是这种类型的煤层气藏。由于该类煤层气藏,渗透性和含气性两个先决条件均不满足地面煤层气开发的基本条件,其不具备煤层气开发价值。
最后,通过对煤层气藏成藏条件的分析,根据研究区樊庄区块和郑庄区块的煤层含气量、底板构造、埋深、煤层夹矸分布特征等多种地质因素,对樊庄区块和郑庄区块的煤层气藏类型进行了大致划分归类,希望可以为下一步研究该区提供参考依据。