我国煤层气勘探开发工艺技术研讨

2006年9月中联公司煤层气勘探开发工艺技术研讨中联煤层气有限责任公司席明扬王国强2006年9月2006年9月中联公司大纲大纲ƒ一、中联公司主要工作区块介绍ƒ二、煤层气藏的特殊性ƒ三、煤层气井钻井工艺技术ƒ四、煤层气井完井工艺技术ƒ五、煤层气生产工艺技术2006年9月中联公司大纲大纲ƒ一、中联公司主要工作区块介绍ƒ二、煤层气藏的特殊性ƒ三、煤层气井钻井工艺技术ƒ四、煤层气井完井工艺技术ƒ五、煤层气生产工艺技术2006年9月中联公司一、中联公司主要工作区块介绍一、中联公司主要工作区块介绍ƒ潘河项目地质条件ƒ韩城项目地质条件2006年9月中联公司潘河示范工程项目潘河示范工程项目ƒ沁南煤层气开发利用高技术产业化示范工程潘河先导性试验项目2006年9月中联公司潘河项目区块交通位置图潘河项目区块交通位置图潘河试验项目区2006年9月中联公司工作区工程概况工作区工程概况ƒ一期工程一阶段：40口井钻井，压裂、排采38口井ƒ一期工程二阶段：60口井钻井ƒ一期工程三阶段：50口井钻井一期二阶段一期阶段一一期三阶段2006年9月中联公司潘河试验区地层与煤层特征潘河试验区地层与煤层特征3#煤位于山西组下部煤层稳定全区可采均厚6m左右15#煤位于太原组上部属较稳定型可采煤层厚度，均厚4m2006年9月中联公司构造特征构造特征构造总体表现为一西倾的单斜构造。构造起伏不大；局部构造主要为次级褶皱构造：宽缓背斜与向斜构造；区内断层少，只有东北部梧桐庄一条断层。2006年9月中联公司构造特征构造特征ƒ3#煤层厚度较大，区内分布稳定；ƒ地质构造简单、断层稀少；ƒ利于煤层气的富集成藏及勘探开发。2006年9月中联公司煤岩特征煤岩特征ƒ宏观煤岩特征：ƒ3煤为黑色，金刚光泽、丝绢光泽，半亮型煤，以亮煤为主，次为镜煤、暗昧和丝煤。ƒ15煤为黑色，金刚光泽，半亮型煤，以亮煤为主，次为镜煤、暗煤和丝炭。2006年9月中联公司煤层特征煤层特征3#煤厚度均匀，平面上分布稳定，没有太大的厚薄变化起伏。在潘河以东地区厚度较大。煤层厚度较薄的地区分布在潘河以西后岭以西地区。2006年9月中联公司潘河地区煤层含气特征潘河地区煤层含气特征潘河先导性试验区3#煤层含气量总体较高，变化范围8--26m3/t。工程一期一阶段区块内含气量高，为10-20m3/t。工程一期二阶段区块内含气量高，为8-18m3/t。2006年9月中联公司煤储层特征煤储层特征ƒ煤层结构为原生结构；ƒ含气量高,含气饱和度高达100%；ƒ储层压力基本属(稍低于)正常压力；ƒ临界解吸压力接近储层压力；ƒ渗透率较高；2006年9月中联公司煤层气储集条件煤层气储集条件ƒ煤层顶底板特征7.20-1310.107.60-10.179.60底板厚度（m）泥岩粉砂岩泥岩底板岩性10.80-11.211.009.00-20.0013.90顶板厚度（m）泥岩灰岩泥岩粉砂岩粉砂质泥岩泥质粉砂岩顶板岩性153煤层2006年9月中联公司水文地质条件水文地质条件ƒ山西组砂岩承压含水层山西组主要含水层为其底部的K7砂岩，该砂岩平均厚度3m。根据抽水试验资料，钻孔单位涌水量最大仅为0.078L/s.m，含水性较弱。ƒ太原组K2灰岩裂隙岩溶含水层K2灰岩含水层，区域上厚度变化为1.5—13.6m，富水性随埋深的增大而逐步减弱，单位涌水量为0.0008—0.056L/s.m，含水性较弱。在潘河试验区，一期钻井显示，由于灰岩厚度小，仅2m左右，裂隙不发育，基本不含水。2006年9月中联公司煤层气储集条件煤层气储集条件ƒ顶、底板多为泥岩，封盖条件好。ƒ后期构造作用弱，构造简单。ƒ良好的水动力封闭。2006年9月中联公司一、综述一、综述ƒ潘河项目地质条件ƒ韩城项目地质条件2006年9月中联公司韩城项目概况韩城项目概况ƒ工作区位于陕西省韩城市辖区内，总面积为460.93km2。ƒ包括韩城北（234.272km2）和韩城南（226.658km2）两个区块；ƒ区内地貌形态较复杂，低山、丘陵，沟、塬、梁、峁均发育，标高一般为500～800m，相对高差200～300m。2006年9月中联公司交通位置交通位置工作区位置2006年9月中联公司勘探程度勘探程度ƒ完成了11口井的钻井；ƒ6口井进行了压裂改造，正在排采；ƒ实施了120Km二维地震；2006年9月中联公司地层条件地层条件ƒ区内发育的地层为典型的华北地区地层，地层由老至新依次为古生界的寒武系、奥陶系、石炭系、二叠系、三叠系，新生界的第三系、第四系；ƒ区内含煤地层为石炭－二叠系。2006年9月中联公司煤系地层综合柱状图煤系地层综合柱状图2006年9月中联公司构造特征构造特征ƒ工作区位于鄂尔多斯稳定地块的东南缘。ƒ南临渭河地堑，东至韩城大断裂，地层倾向西北，浅部倾角陡急，甚至直立倒转，中深部较缓一般3～5°。ƒ受韩城正断层和渭河正断层两条边界正断层的影响，浅部断裂和褶皱发育，以小型褶曲为主，幅度小，倾角平缓，中深部构造简单，断层、褶曲稀少，对煤层气富集有利。2006年9月中联公司煤层特征煤层特征ƒ太原组：地层厚度一般50m，可采煤层累厚一般为7.5～8.0m；山西组：可采煤层累厚一般4～6.5m。ƒ区内煤变质程度较高，煤类以瘦煤、贫煤为主，其次为焦煤，深部为无烟煤。ƒ主要目标煤层为3#、5#、11#，埋深多在300～900m。2006年9月中联公司煤储层特征煤储层特征ƒƒ煤层含气量为煤层含气量为88～～12m12m３３/t/t，最高，最高26m26m３３/t/t；；ƒƒ煤层渗透率较高，煤层渗透率较高，1.9561.956～～16.1716.17××1010--33μμmm22。。2006年9月中联公司水文地质条件水文地质条件ƒ本区地形总的特征为西高东低，黄河支流均从西北向东南注入黄河。大气降水是地下水主要补给来源。ƒ含水层主要是各层组底部的砂岩，但是在各层砂岩之间，一般都有砂质泥岩或泥岩、煤层及炭质泥岩等相对隔水层隔开，在自然条件下各含水层之间基本上没有水力联系，加之地层补给条件差，对3#、5#、11#煤层无影响。2006年9月中联公司大纲大纲ƒ一、中联公司主要工作区块介绍ƒ二、煤层气藏的特殊性ƒ三、煤层气井钻井工艺技术ƒ四、煤层气井完井工艺技术ƒ五、煤层气生产工艺技术2006年9月中联公司煤层气藏的特殊性煤层气藏的特殊性ƒ1、与常规天然气藏有很多不同ƒ2、是一种依赖于开发技术的矿藏2006年9月中联公司与常规天然气藏的不同与常规天然气藏的不同ƒ煤岩既是源岩，又是储集岩；ƒ煤层甲烷附存形态：游离、吸附、溶解，以吸附状态为主，天然气藏以游离状态为主；ƒ煤层气藏物性较天然气藏不理想；2006年9月中联公司依赖于开发技术依赖于开发技术ƒ国内煤层气藏必需经过改造措施才能获产；ƒ不同类型的煤层气藏开发工艺不同；2006年9月中联公司大纲大纲ƒ一、中联公司主要工作区块介绍ƒ二、煤层气藏的特殊性ƒ三、煤层气井钻井工艺技术ƒ四、煤层气井完井工艺技术ƒ五、煤层气生产工艺技术2006年9月中联公司三、煤层气井钻井工艺技术三、煤层气井钻井工艺技术ƒ1、煤层气井的钻井特点及对策ƒ2、煤层气井的井身结构ƒ3、煤层气井的钻井工程技术要求ƒ4、测井技术要求ƒ5、空气冲击钻工艺技术2006年9月中联公司煤层气井的钻井特点及对策煤层气井的钻井特点及对策ƒ煤层气井的钻井密度大；ƒ钻井费用较高；2006年9月中联公司钻井过程中的储层保护钻井过程中的储层保护ƒ钻井过程中的储层保护方法：ƒ努力减小钻井液固相含量；ƒ平衡钻井及欠平衡钻井技术；ƒ低比重泥浆钻井；2006年9月中联公司参数井煤层参数获取技术参数井煤层参数获取技术ƒ绳索取芯技术ƒ单相注入测试技术2006年9月中联公司三、煤层气井钻井工艺技术三、煤层气井钻井工艺技术ƒ1、煤层气井的钻井特点及对策ƒ2、煤层气井的井身结构ƒ3、煤层气井的钻井工程技术要求ƒ4、测井技术要求ƒ5、空气冲击钻工艺技术2006年9月中联公司煤层气井井身结构煤层气井井身结构ƒ垂直井套管完井井身结构；ƒ洞穴完井井身结构；ƒ水平井完井井身结构；2006年9月中联公司垂直井套管完井井身结构垂直井套管完井井身结构ƒ垂直井井身结构及套管程序：开钻序号钻头直径mm钻达井深套管外径mm钢级壁厚mm套管口袋m备注一开311.1530m，入完整基岩不小于10m244.5N808.941m水泥返至地面二开215.93#煤层底板以下40m139.7J557.722m固井水泥返至目的煤层以上200m。2006年9月中联公司垂直井套管完井垂直井套管完井ƒ垂直井钻井工艺流程：φ311.15mm钻进下表层套管固井、候凝φ215.9mm钻头，钻进至井底全井电测下生产套管固井、候凝测固井质量一开二开完井2006年9月中联公司煤层气井井身结构煤层气井井身结构ƒ垂直井套管完井井身结构；ƒ洞穴完井井身结构；ƒ水平井完井井身结构；2006年9月中联公司洞穴完井井身结构洞穴完井井身结构ƒ煤层气洞穴完井基本概念；ƒ洞穴完井井身结构特点；2006年9月中联公司洞穴完井井身结构洞穴完井井身结构ƒ洞穴完井井身结构图：∴∴……煤层气裸眼洞穴完井示意图技术套管煤层∴∴2006年9月中联公司煤层气井井身结构煤层气井井身结构ƒ垂直井套管完井井身结构；ƒ洞穴完井井身结构；ƒ水平井完井井身结构；2006年9月中联公司水平井完井井身结构水平井完井井身结构ƒ多分支水平井组包括：ƒ工程井；ƒ生产井；2006年9月中联公司水平井完井井身结构水平井完井井身结构ƒ多分支井井组示意图：生产井生产井工程井工程井2006年9月中联公司水平井完井井身结构水平井完井井身结构ƒ工程井井身结构和套管程序：开钻序号钻头直径mm钻达井深套管外径mm钢级壁厚mm套管口袋m备注一开311.1550m，入完整基岩不小于20m244.5J558.941m水泥返至地面二开215.915#煤层顶板以上5m177．8J558.052mG级固井水泥返至地面。三开152.4设计要求深度裸眼完井2006年9月中联公司水平井完井井身结构水平井完井井身结构ƒ工程井井身结构示意图：2006年9月中联公司三、煤层气井钻井工艺技术三、煤层气井钻井工艺技术ƒ1、煤层气井的钻井特点及对策ƒ2、煤层气井的井身结构ƒ3、煤层气井的钻井工程技术要求ƒ4、测井技术要求ƒ5、空气冲击钻工艺技术2006年9月中联公司钻井工程技术要求钻井工程技术要求ƒ中联公司相关规程：ƒ煤层气地质录井作业规程ƒ煤层气钻井工程作业规程ƒ煤层气钻井工程质量验收评级标准ƒ煤层气井注入／压降试井技术规范2006年9月中联公司钻井工程技术要求钻井工程技术要求ƒ钻井工程质量控制：ƒ井身质量ƒ钻井液质量ƒ固井质量ƒ套管质量ƒ录井质量2006年9月中联公司三、煤层气井钻井工艺技术三、煤层气井钻井工艺技术ƒ1、煤层气井的钻井特点及对策ƒ2、煤层气井的井身结构ƒ3、煤层气井的钻井工程技术要求ƒ4、测井技术要求ƒ5、空气冲击钻工艺技术2006年9月中联公司测井技术要求测井技术要求ƒ测井主要项目：ƒ裸眼井ƒ标准测井：双侧向（DLL）、自然电位（SP）、自然伽马（GR）、双井径（CAL）。ƒ综合测井双测向（DLL）、微球形聚焦（MSFL）、自然伽马（GR）、自然电位（SP）、双井径（CAL1）（CAL2）、补偿密度（DEN）、补偿中子（CNL）、补偿声波（AC）、井温（TEMP）ƒ套管井ƒ全井进行声幅、自然伽马、套管接箍测井、声波变密度测井2006年9月中联公司目前采用的主要测井仪器目前采用的主要测井仪器名称型号产地双侧向SCL—1230山东微球聚焦WQ—85新乡22所补偿声波SCB—501新乡办22所自然伽马HFC—1309威森补偿中子BGC—0B西安石油仪器厂补偿密度FBM—801西安石油仪器厂双井径HFC—Z威森声幅变密度HSB-—96威森磁定位CDW—90威森地面系统NDSL—3000天津707所2006年9月中联公司测井项目及测量范围测井项目及测量范围井身类型测井项目测量范围双侧向由最深目的层以下30米至井深20米。自然伽马由最深目的层以下30米至井深20米。补偿声波煤