尹中山 肖建新 汪威
作者簡介:尹中山,1967年生,高級工程師,從事煤田地質,煤層氣勘探開發工作;地址:四川省成都市青年路38號四川省煤田地質局地質勘查處(61072),電話:15982349009.E-mail:yzs-11@163.com
(四川省煤田地質局 成都 610072)
摘要:川南煤田大村礦段煤層氣地面抽采試驗取得了歷史性突破。DCMT-3煤層氣試驗井自高產、穩產到自產階段,累計產氣超過50萬m3。DCMT-3井排采曲線特征顯示屬低產穩定型煤層氣井。通過經濟評價初步認為大村礦段煤層氣具有較好的商業開發前景;在含煤層氣系統理論指導下,利用整體開發技術,在四川盆地二疊系、三疊系的煤層氣勘探開發試驗工作中,建議擴大勘探試驗範圍,采用同水平線狀布井,加快開展清潔壓裂液試驗,提高單井或井組產能,並盡快發揮綜合社會經濟效益,實現古敘礦區二疊系(P)、資威煤田三疊系(T)等煤礦建井的安全開采。
關鍵詞:DCMT-3井 低產穩定型 含煤層氣系統 線狀布井 清潔壓裂液
Production Curve Characteristics and Exploitation Prospect Analysis of the CBM Well DCMT-3
YIN Zhongshan, XIAO Jianxin, WANG Wei
(Sichuan Bureau of Coal Geology, Chengdu 610072, China)
Abstract: The testing drainage of the Dacun CBM ore block has taken a historic breakthrough.The testing well DCMT-3 went through high, steady, and self production stages, with a cumulative gas production of more than 0.5 million m3.In this article, reformation method s of CBM wells are summarized based on reservoir charac- teristics, reformation plans, gas and fluid output characteristics, and effective drainage methods, especially with reference to the drainage effects of the well DCMT-3.Through the economic evaluation preliminary think: the CBM of dacun ore-layer has good business development prospects.Under the guidance of Contains CBM in the sys- tem and overall development technology, the CBM exploration development and experiment work of the Permian and Triassic in sichuan basin, the author suggested expanding exploration test range, the well pattern along the strike, clean fracturing fluid testing should be sped up, increase the fracturing capacity in single well or JingZu, as soon as possible, and the role of integrated social and economic benefit, the mining area, realize the Syrian Permian (P)、 the Triassic (T) the capital has and coal mine safety mining well construction.
Keywords: Well DCMT-3; CMB-bearing system; integrated development; well pattern along the strike; clean fracturing fluid
1 前言
何偉鋼[1]、倪小明[2]等對煤層氣排采曲線進行了較全面的綜合研究,將我國的煤層氣井生產典型曲線歸類為衰減型、上升型、低產穩定型、高產穩定型等四種。
位於古藺復式背斜二郎壩向斜西北翼的DCMT-3井[3]是四川省煤田地質局2007年組織實施的參數井。經鉆井、試井、固井及對二疊系上統龍潭組(P3l)之C19,C23,C25三套主力煤層射孔、壓裂施工,於12月16日開始排采。使用變頻調速抽油機+管式泵全井合層抽采。完鉆層位為二疊系中統茅口組(P2m)。
DC-1井和DC-2井與該井同時投產。DCMT-3井排水41天產氣,日產氣量1000m3以上持續時間達330天,自2011年2月26日開始,因無水產出,決定停止抽油機排水,進入自然無阻流量產氣階段。DC-1,DC-2井日水產1.5~5.5m3,氣產量較低且減產慢。
尹中山等[3]對該井區的儲層特征及改造方式進行了較詳細的總結。現就DCMT-3井抽采期間產氣、產水、壓力變化情況總結探討,提出繼續擴大勘探試驗區的原因和措施建議。
2 生產基本情況與曲線特征分析
2.1 生產基本情況
截止2011年4月20日,DCMT-3井試采工作已進行了17個月,經歷了產氣前的放溢流階段、排水降壓階段、產氣後的產量上升—高產階段和減產階段,具體生產情況見表1。其中:
2.1.1 排水階段排采工作制度
泵徑44mm、沖程1.44m,沖次0.5~1.5n/min,防沖距0.3m。
2.1.2 高產階段
2010.2.17~6.25,日產氣量1500~1692m3,產水量此時急劇下降,沖次由1.5n/min降至0.5n/min。
2.1.3 氣產量下降階段
2010.6.25~12.9,套壓降為0,日產氣量降至1000m3,平均降幅為2.62m3/d;
2010.12.9~2011.4.20,日產氣量降至600m3,平均下降幅度為3.03m3/d;
2010.12.9~2011.2.26,日產水量在0.005m3以下,沖次保持在0.5n/min。2月18日,無水產出,26日停止抽油機排水,產氣量基本穩定。
科學合理的排采管理是煤層氣井自身產能最大化得以實現的保障[2][4][5]。DCMT-3井排采管理中采取有效的工作制度來控制排水速率,在開抽前以高沖次摻水回流循環洗泵,保證泵正常工作的同時避免液面下降過快。
2.2 排采曲線分析
根據DCMT-3井排采曲線(圖2),屬中低產穩定型煤層氣井。
2.2.1 產氣特征分析
見氣後高產階段到來迅速,2010年2月2日見氣,2月17日日產氣量達1500m3以上,最高日產氣量1692m3。在該階段,通過控制套壓以降低井底流壓保持大於1600m3/d產量,7月1日,當井底流壓降低到0.248MPa後,進入了產量遞減階段。
表1 DCMT-3井排采生產情況統計表
圖1 DCMT-3井產液氯離子含量變化情況
生產期間氯根離子的變化情況見圖1。
2.2.2 壓力曲線特征分析
排水降壓開始,井底流壓壹直緩慢下降至儲層解吸壓力3.48MPa,套壓上升,至2.20MPa開閘點火後,套壓開始下降,日產氣量緩慢下降。發生實質性改變的是0.248MPa後儲層解吸量低於1500~1600m3/d,降產幅度逐漸加大。
圖2 DCMT-3井排采曲線圖
2.2.3 產水特征分析
初期在低沖次低速抽排下液面下降速度達5.6m/d,產水量較大2m3/d以上,開始產氣後產水量下降到0.5m3/d左右,直至產水量0.005m3/d的水平。
3 存在的問題與思考
3.1 是否具備開發前景
大村地區煤層氣資源是否具備地面規模開發前景需考慮該區煤層氣資源量、儲層特征、開發投入與產出等綜合指標及可預期的綜合效益。
3.1.1 大村地區煤層氣資源量豐富
四川省煤層氣資源量初步估算為3480×108m3,其中古敘礦區二疊系煤層氣資源量超過1000×108m3,大村礦段煤層氣資源量超過100×108m3[3],層位、地區集中且資源量較大,具有規模開發的物質基礎。
3.1.2 煤儲層特征(開發條件)適宜地面開發
大村地區煤層含氣量高,平均含氣量超過20m3/t,為極富含氣區;煤層埋深適中;煤體結構保存較完整;煤儲層臨界解吸壓力、含氣飽和度、地解比均較大,解吸時間短等特點,均有利於進行煤層氣地面開發[3][4],但對於低滲透、薄煤層、大傾角、高應力等現狀需采取有效措施加以應對。
3.1.3 投入與產出分析
煤層氣開發的投入主要包括鉆前、鉆井、儲層改造、排采管理、日常維護及各型管材等方面。根據資金的時間價值法初步推算:以現行銀行5年以內貸款年利率5.65%,5年以上貸款年利率6.85%;每口井年產氣50×104m3(日產氣1500m3),若打井200口,可實現年產量1×108m3;氣銷售價1.2元/m3,年收入1.2億元。
關鍵前提:(1)單井日產氣量達到1500m3;(2)建設時間1~2年;(3)爭取國家政策性補貼,煤層氣價格與天然氣價格要壹致;(4)表2中單井投資可以參考市場價格修正。以5年內實現投資持平,按10年開采期計算,凈盈利期約5年左右,經濟效益明顯。
表2 經濟效益簡表(Economictable)
3.2 能否提高單井產能
DCMT-3井試采出優質煤層氣,在四川同類型儲層可以實現煤層氣地面開發。而從效果看,單井穩定產量不太理想,要獲得較好的經濟、社會效益需進壹步深化研究、細化措施來提高本地區煤層氣井產能。
3.2.1 合理布井,形成線狀開采井組[7]
常規煤層氣布井方式以菱形、正方形等為主。針對川南地區大傾角的特點,可在煤層不同水平沿煤層走向布井,形成小型線狀井組開采,擴大壓降漏鬥控制面積和煤層解吸範圍,提高單井產量和采收率。在確定布井方式和井組排列密度前,需以儲層參數及投產井如DCMT-3井試采數據等為依據運用COMET3軟件進行數值模擬,預測產能。對楊曙光等提出的梯形布井方案有待開展力學方面的研究[8],多分支水平井、沿煤層傾向布井[9]等方式需要從理論走向實踐。
3.2.2 采用新的鉆井工藝技術,有利煤儲層保護
由於煤層速敏性、水敏性、酸敏、鹽敏及壓力敏感性均較強,采用常規的低固相、無固相或清水鉆進都會對煤層造成損害,使煤巖滲透率下降且無法通過改造恢復。對於諸如DCMT-3井煤層結構以原生-碎裂結構為主,且富水性較差的煤層,欠平衡鉆井技術為最佳選擇[4]。
3.2.3 儲層改造方案優化
以目前國內使用較廣的COMET3高級版本作為制定煤儲層改造方案的手段,宜在施工現場建立清潔壓裂液實驗室,針對我省煤層滲透性低—極低的特點,選用低摩阻、易返排、對煤層傷害小的氮氣、泡沫壓裂液[7],試驗連續油管壓裂技術[10]等新工藝,形成大範圍高導流的人工裂縫,由獨立的中小型裂縫貫通為裂隙網,實現煤層氣井穩產和高產,提高綜合采收率。
3.2.4 擴大開采層系
運用層序地層學的理論,將上二疊統龍潭組(P3l)整體作為壹個“復合煤層氣系統”進行煤層氣開發工作。倪小明[2]、朱誌敏[1]等提出的“煤層氣系統”思路對實施我省煤層組群發育、厚度薄、傾角大的煤層氣開發有重要的參考價值。將大村地區上二疊統龍潭組(P3l)地層分為A含煤系統(C25~C21),巖性為細-粉砂巖、泥巖及煤層,夾薄層灰巖;B含煤系統(C20~C11),巖性為灰-深灰色灰巖、泥巖及煤層,對該系統中的煤層氣、泥頁巖中的頁巖氣以及砂巖儲層中的遊離氣作為整體開發研究對象,實現可開采資源總量的增加和單井產能的提高。
4 認識及建議
4.1 認識
(1)DCMT-3井排采曲線特征屬低產穩定型煤層氣井,氣井應在壹定套壓下生產。通過經濟評價初步認為大村礦段煤層氣具有較好的商業開發前景。
(2)合理布井,形成線狀開采井組;采用新的鉆井工藝技術,保護煤儲層;並推動整體開發。
4.2 建議
(1)加強四川省各賦煤帶煤層氣成藏規律等基礎地質研究。
(2)煤層氣開發工作應依靠新技術。如掃描電鏡、煤層氣成藏物理模擬及熱變模擬實驗手段,系統研究四川省二疊系、三疊系煤儲層的孔隙特征、滲透性、吸附/解吸特征,以期煤儲層改造過程可控、效果最優、煤層氣開發效益最好。通過三維地震勘探揭示煤層賦存空間展布規律及小斷層對儲層的影響,利用瞬變電磁技術研究T1j,P3c,P2m等灰巖地層中巖溶水的分布規律,為規模開發創造條件。
(3)擴大試驗範圍,加快試驗速度,力爭我省十二五期間煤層氣勘探開發取得較快發展。
參考文獻
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