CN104213896A - 煤层气储层压裂洞穴一体化完井方法 - Google Patents

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王小秋
陈添
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杨刚
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Abstract

本发明为一种煤层气储层压裂洞穴一体化完井方法,该方法是首先通过水力压裂设备在煤层内形成联接井筒的裂缝,然后利用流体增压设备、增压管线、流体卸压设备、卸压管线进行洞穴完井作业,在煤层内形成大范围的渗透率增长带,从而提高煤层气产量。本发明煤层气储层压裂洞穴一体化完井方法,综合利用了水力压裂与洞穴完井的优点,解决了压裂与洞穴施工方法设计问题,特别适用于低渗透率煤层气储层的开发,较大幅度地提高了煤层气的产量,实现了低渗储层煤层气的高效开采。

Description

煤层气储层压裂洞穴一体化完井方法
技术领域
本发明是关于一种煤层气高效开发完井方法,尤其涉及水力压裂与洞穴完井相结合的一种煤层气储层压裂洞穴一体化完井方法。
背景技术
煤层气开发技术的进步将促进煤层气高效利用,煤层较低的渗透率需要对煤层进行改造后才能实现煤层气的高效开采。煤层气洞穴完井是煤层改造的一种重要技术手段,也是煤层气开发中特有的一种完井增产方式。煤层气洞穴完井不仅增大了井眼直径,扩大了渗流面积,更重要的是改善了洞穴周边煤层的渗透条件,从而提高了煤层气的产量。通过对比美国圣胡安盆地洞穴完成井与水力压裂井的煤层气产量,发现洞穴井的产能是压裂井的7.5~10倍,这证明该地区洞穴完井技术具有显著的增产效果。而且洞穴完井可以消除钻完井中受到污染的地层,从而避免了对煤层气储层的伤害,进一步提高了开发效果。
洞穴完井技术是利用流体压力激动使井壁破坏产生坍塌形成洞穴,作业时从地面注入气体或水,井底压力增大,达到预定压力后憋压,一段时间后迅速卸压,煤岩所受应力变化,井周煤岩坍塌形成洞穴,重复多次作业,便可达到煤层改造效果,该洞穴方式造穴后在煤层内形成洞穴、渗透率增长带及扰动区(扰动区指,由于井内压力波动导致煤岩应力变化,但该变化不足以使煤岩性质产生变化的区域)。洞穴是由于井壁煤岩坍塌形成,渗透率增长带内煤岩受应力变化作用渗透率得到较大改善,距井筒越远,渗透率改善程度越低,煤层渗透率越接近原始渗透率;扰动区内煤岩应力也发生变化,但煤岩性质没有变化。
但是我国煤层气储层具有高强度、低渗透率以及低压等特征,致使照搬国外洞穴完井技术后,其增产效果并不理想。美国、澳大利亚等煤层气开发技术较成熟的国家虽然在现场取得了洞穴完井技术的成功应用,但是并没有认清洞穴完井改造煤层的机理。由于对洞穴完井改造煤层机理的认识并不清晰,我国还未得到该技术的成功应用,洞穴完井技术也没有得到相应改进,现有的洞穴完井技术不能使煤层内部产生强烈的应力波动,因此并没有达到改造煤层的目的。
由此,本发明人凭借多年从事相关行业的经验与实践,提出一种煤层气储层压裂洞穴一体化完井方法,以克服现有技术的缺陷。
发明内容
本发明的目的在于提供一种煤层气储层压裂洞穴一体化完井方法,以提高煤层气储层洞穴完井增产效果,扩大洞穴完井应用储层范围,促进洞穴完井技术在我国的成功应用。
本发明的另一目的在于提供一种煤层气储层压裂洞穴一体化完井方法,可大幅度地提高煤层气的产量,实现低渗储层煤层气的高效开采。
本发明的目的是这样实现的,一种煤层气储层压裂洞穴一体化完井方法,该方法是首先通过水力压裂设备在煤层内形成联接井筒的裂缝,然后利用流体增压设备、增压管线、流体卸压设备、卸压管线进行洞穴完井作业,在煤层内形成大范围的渗透率增长带,从而提高煤层气产量。
在本发明的一较佳实施方式中,该压裂洞穴一体化完井方法包括以下步骤:
(1)煤层气储层钻直井并进行水力压裂,煤层内形成裂缝;
(2)进行洞穴完井增压作业:从地面向直井井眼内连续充入高压流体,井底压力提高至稳压压力;
(3)进行洞穴完井稳压作业:封闭井口,在稳压作业期间保持井筒内压力不变,以提高井筒周边煤层及裂缝周边煤层孔隙压力;
(4)进行洞穴完井卸压作业:稳压一定时间后,打开井口进行放喷,井底压力以一定的速率下降,煤层产生剧烈应力波动,渗透率得到改善,同时有煤粉产出;
(5)洗井清除煤层产出的煤粉;
(6)重复进行步骤(2)~步骤(5)的洞穴完井作业,直到达到设计要求或有大量煤粉产出时,停止作业;
(7)安装采气设备,进行煤层气井排水采气。
在本发明的一较佳实施方式中,在步骤(2)中,所述稳压压力应高于储层原始压力。
由上所述,本发明充分利用了水力压裂能够在煤层中形成贯穿井筒裂缝的特征,在形成裂缝后进行洞穴完井作业,通过井内流体增压卸压作业,在煤层深部产生应力激动,提高井壁周边大范围煤层的渗透率,从而增大产能,提高煤层气开发经济效益。煤层气储层压裂洞穴一体化完井方法是一种新型的煤层气完井方式,综合了水力压裂与洞穴完井的优势,增强了煤层改造效果,扩大了煤层气洞穴完井技术的应用范围,尤其适用于中国低渗透煤层气储层的开发,大幅度提高了煤层气的产量。
附图说明
以下附图仅旨在于对本发明做示意性说明和解释,并不限定本发明的范围。其中:
图1:为本发明煤层气储层压裂洞穴一体化完井的示意图。
图中:1为水力压裂设备,2为流体增压设备,3为流体卸压设备,4为上覆岩层,5为煤层气储层,6为卸压管线,7为增压管线,8为井筒,9为压裂裂缝,10为渗透率增长带。
具体实施方式
为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解,现对照附图说明本发明的具体实施方式。
本发明提出一种煤层气储层压裂洞穴一体化完井方法,如图1所示,该方法首先通过水力压裂设备1在煤层内形成联接井筒8的压裂裂缝9,然后利用流体增压设备2、增压管线7、流体卸压设备3、卸压管线6进行洞穴完井作业,在煤层内形成大范围的渗透率增长带10,从而提高煤层气产量;图1中标号4为上覆岩层,标号5为煤层气储层。
本发明煤层气储层压裂洞穴一体化完井方法,综合利用了水力压裂与洞穴完井的优点,解决了压裂与洞穴施工方法设计问题,特别适用于低渗透率煤层气储层的开发,较大幅度地提高了煤层气的产量,实现了低渗储层煤层气的高效开采。
进一步,在本实施方式中,该压裂洞穴一体化完井方法包括以下步骤:
(1)煤层气储层钻直井并进行水力压裂,煤层内形成裂缝;
(2)进行洞穴完井增压作业:从地面向直井井眼内连续充入高压流体,井底压力提高至稳压压力,所述稳压压力应高于储层原始压力;
(3)进行洞穴完井稳压作业:封闭井口,在稳压作业期间保持井筒内压力不变,由于井筒内压力较高,而周边煤层孔隙压力较低,高压流体进入煤层孔隙,以提高井筒周边煤层及裂缝周边煤层孔隙压力;
(4)进行洞穴完井卸压作业:稳压一定时间后,打开井口进行放喷,井底压力以一定的速率下降,煤层产生剧烈应力波动,渗透率得到改善,同时有煤粉产出;
(5)洗井清除煤层产出的煤粉;
(6)重复进行步骤(2)~步骤(5)的洞穴完井作业,直到达到设计要求或有大量煤粉产出时,停止作业;所述设计要求是在进行洞穴完井作业之前,已设计好进行几次洞穴完井作业,达到该次数即可停止作业。所述大量煤粉产出意味着井下煤层性质变化较为剧烈,井壁坍塌风险加大,此时也应停止作业,防止井壁坍塌。
(7)安装采气设备,进行煤层气井排水采气。
下面以山西保德区块煤层气储层为例,对该压裂洞穴一体化完井方法作出具体描述。
(1)钻直井,井眼半径0.14m,钻穿煤层后留5m的口袋,煤层段厚度16m,进行水力压裂作业,压裂后煤层内有效裂缝半长约为50m。
(2)进行洞穴完井增压作业:该煤层气储层原始地层压力为6.3MPa,增压时从地面向井眼内连续充入高压流体,井内增压速度为0.01MPa/s,井底压力提高至稳压压力,稳压压力为14.8MPa。
(3)进行洞穴完井稳压作业:封闭井口,在稳压作业期间保持井筒内压力不变,提高井筒及裂缝周边煤层孔隙压力,稳压时间为7.6小时。
(4)进行洞穴完井卸压作业:稳压结束后,打开井口进行放喷,井底压力以一定的速率卸压,卸压速率为0.926MPa/s,直到井底压力降低至0.1MPa,卸压期间煤层产生剧烈应力波动,渗透率得到改善,同时有煤粉产出。
(5)洗井清除煤层产出的煤粉。
(6)重复进行洞穴完井作业,即重复步骤(2)-(5),重复作业4次,结束。
(7)安装采气设备,进行煤层气井排水采气。
该区块煤层气储层持续进行洞穴完井作业,裂缝周边的煤层渗透率得到进一步改善,且渗透率改善范围不断增大。进行压裂洞穴一体化完井方法后,煤层渗透率增长带范围已经超过100m,裂缝附近煤层的渗透率提高了上百倍,渗透率增长带分布范围呈近似圆形分布。经过计算后,在100m范围内煤层平均渗透率提高了4.9倍。对此时煤层气井的产能进行计算后,该井最高产量达到10800m3/天,达到直井压裂井最高产量的2倍。计算裸眼井、洞穴井、压裂井以及压裂后洞穴井的NPV经济净现值,结果显示直井压裂井的经济净现值高于洞穴井。而对于压裂后进行洞穴完井作业,虽然作业费用增加,但依然可以增加经济净现值,且经济净现值值随着洞穴完井作业次数的增多而增大。
由上所述,本发明充分利用了水力压裂能够在煤层中形成贯穿井筒裂缝的特征,在形成裂缝后进行洞穴完井作业,通过井内流体增压卸压作业,在煤层深部产生应力激动,提高井壁周边大范围煤层的渗透率,从而增大产能,提高煤层气开发经济效益。煤层气储层压裂洞穴一体化完井方法是一种新型的煤层气完井方式,综合了水力压裂与洞穴完井的优势,增强了煤层改造效果,扩大了煤层气洞穴完井技术的应用范围,尤其适用于中国低渗透煤层气储层的开发,大幅度提高了煤层气的产量。
以上所述仅为本发明示意性的具体实施方式,并非用以限定本发明的范围。任何本领域的技术人员,在不脱离本发明的构思和原则的前提下所作出的等同变化与修改,均应属于本发明保护的范围。

Claims (3)

1.一种煤层气储层压裂洞穴一体化完井方法,该方法是首先通过水力压裂设备在煤层内形成联接井筒的裂缝,然后利用流体增压设备、增压管线、流体卸压设备、卸压管线进行洞穴完井作业,在煤层内形成大范围的渗透率增长带,从而提高煤层气产量。
2.如权利要求1所述的煤层气储层压裂洞穴一体化完井方法,其特征在于:该压裂洞穴一体化完井方法包括以下步骤:
(1)煤层气储层钻直井并进行水力压裂,煤层内形成裂缝;
(2)进行洞穴完井增压作业:从地面向直井井眼内连续充入高压流体,井底压力提高至稳压压力;
(3)进行洞穴完井稳压作业:封闭井口,在稳压作业期间保持井筒内压力不变,以提高井筒周边煤层及裂缝周边煤层孔隙压力;
(4)进行洞穴完井卸压作业:稳压一定时间后,打开井口进行放喷,井底压力以一定的速率下降,煤层产生剧烈应力波动,渗透率得到改善,同时有煤粉产出;
(5)洗井清除煤层产出的煤粉;
(6)重复进行步骤(2)~步骤(5)的洞穴完井作业,直到达到设计要求或有大量煤粉产出时,停止作业;
(7)安装采气设备,进行煤层气井排水采气。
3.如权利要求2所述的煤层气储层压裂洞穴一体化完井方法,其特征在于:在步骤(2)中,所述稳压压力应高于储层原始压力。
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