沁水盆地柿庄南区块地质因素对煤层气井压裂效果的影响
发布时间：2021-02-02 21:05
在煤层气开发过程中,地质条件不仅是煤层气开采的先决条件和地质保障,也直接影响了水力压裂施工,从而影响煤层气井的产能。以沁水盆地柿庄南区块施工参数相近的34口煤层气井为例,从地应力条件、煤体结构和煤层顶底板岩性组合3个方面具体分析了地质因素对煤层气井水力压裂效果的影响,进而对研究区压裂效果进行评价。结果表明:三向地应力的大小关系控制裂缝的延伸方向和缝长,煤体结构类型决定能否形成有效裂缝,煤层顶底板砂岩、泥岩厚度及比例影响裂缝能否穿透隔水层。应力比越小、水平主应力差系数越大、煤层中原生结构煤比例越高、煤层顶底板的泥岩隔水层厚度及比例越大,水力压裂效果越好,煤层气井的平均日产气量也越高。综合上述3方面地质因素,研究区中部地区具有易发育垂直裂缝的地应力特征,且煤层的原生结构煤比例和顶底板泥岩比例高,最有利于水力压裂裂缝的形成与延伸,该区域为水力压裂的优选区域。其次为南部及西南部地区,地应力和顶底板条件较好,但煤体结构破坏程度相对较大。研究区北部、东北部及东南部区域由于煤体结构破坏程度大、顶底板封闭性差等因素,在进行水力压裂时应尽量规避。建议在对煤层气井进行水力压裂时应根据煤层气井的地质条件进行...
【文章来源】：煤炭学报. 2020,45(07)北大核心
【文章页数】：10 页
【部分图文】：
三向地应力与缝长、日均产气量相关关系
综合考虑了自然伽马、深侧向电阻率、密度3种测井曲线的变化情况对34口煤层气井进行煤体结构划分，根据不同破坏程度的煤体在测井曲线中表现出不同的特征，可以划分出煤层总厚度和原生结构煤厚度，以煤层中原生结构煤的厚度与煤层总厚度的比值为原生结构煤比例。研究发现原生结构煤比例越大，在压裂时所形成的裂缝越长，且对应的煤层气井平均日产气量也越高。从图4可以看出，压裂裂缝缝长和日均产气量与原生结构煤比例呈正相关关系。这是因为原生结构煤未遭受构造破坏，保留原生沉积结构、构造特征，原生层理清晰、完整，仅发育少量内生裂隙和外生裂隙，在进行压裂施工时有利于裂缝的形成，成缝后加入支撑剂有利于形成长的、高导流能力的人工裂缝。构造煤均受到不同程度的应力破坏，割理裂隙发育但不连通，硬度、强度较低[18]，故裂缝展布时容易受到天然裂缝的控制而发生延伸方向转变而形成网格状，易形成多裂缝而难形成主裂缝，支撑剂不能有效发挥作用，容易形成砂堵[19]。所以，原生结构煤比例大的煤层压裂所形成的裂缝较长，煤层气井平均日产气量也越高，这样的煤层才是进行有效压裂的目的煤层。2.3 煤层顶底板岩性组合
柿庄南区块3号煤层顶板主要由泥岩和砂岩叠置组成，底板泥岩比例大，砂岩分布相对较少[21]。根据测井资料，对研究区中部及南部高产井分布区10口煤层气压裂井进行统计分析，研究发现煤层顶、底板泥岩比例越小，煤层气井的日均产水量越高(图5)。顶板泥岩比例对煤层气井日均产水量的影响大于底板，底板泥岩比例在0.6以上，最高接近1.0，顶板泥岩比例范围较大，分布在0.1～0.9。对于顶板泥岩比例在0.5以下的煤层气井，日均产水量在2.5 m3以上，可以判断在压裂时裂缝穿透了隔水层致使含水层与煤层间产生水力沟通，导致持续的高产水。因此，对于煤层顶板泥岩比例<0.5的煤层气井，压裂裂缝有很大穿透隔水层的风险，故要根据每口井的实际情况进行压裂方案设计，保证压裂裂缝在煤层和隔水层内，在此基础上对煤层气井进行提产方案优化。3 研究区水力压裂效果评价
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于Griffith强度理论的煤储层水力压裂有利区评价[J]. 孟召平,雷钧焕,王宇恒. 煤炭学报. 2020(01)
[2]构造煤煤层气压裂方式及机制探讨[J]. 韩保山. 煤矿安全. 2019(07)
[3]基于地质因素的煤层气储层压裂产能分类评价[J]. 万金彬,何羽飞,杨林,王志月,黄科,董瑞. 测井技术. 2019(02)
[4]软硬煤复合的煤层气水平井分段压裂技术及应用[J]. 许耀波,郭盛强. 煤炭学报. 2019(04)
[5]沁水盆地柿庄南区块煤层气低效井二次改造研究[J]. 闫欣璐,唐书恒,张松航,杨国桥,王凯峰. 煤炭科学技术. 2018(06)
[6]柿庄南区块煤层气高产潜力井低产因素分析[J]. 王凯峰,唐书恒,张松航,杨国桥,闫欣璐. 煤炭科学技术. 2018(06)
[7]浅析煤体结构对压裂的影响[J]. 王青川,金国辉,王琪. 中国煤层气. 2017(05)
[8]煤层气储层压裂现状及展望[J]. 路艳军,杨兆中,Shelepov V.V.,韩金轩,李小刚,韩威. 煤炭科学技术. 2017(06)
[9]沁水盆地柿庄区块煤层气井排采动态影响因素分析及开发对策研究[J]. 姜杉钰,康永尚,张守仁,叶建平,张兵,王金,吴见. 天然气地球科学. 2016(06)
[10]煤层气储层“三品质”测井定量评价方法研究——以鄂尔多斯盆地东缘韩城矿区为例[J]. 刘之的,赵靖舟,时保宏,耳闯,侯淞译,王剑. 天然气地球科学. 2015(05)
本文编号：3015368
【文章来源】：煤炭学报. 2020,45(07)北大核心
【文章页数】：10 页
【部分图文】：
三向地应力与缝长、日均产气量相关关系
综合考虑了自然伽马、深侧向电阻率、密度3种测井曲线的变化情况对34口煤层气井进行煤体结构划分，根据不同破坏程度的煤体在测井曲线中表现出不同的特征，可以划分出煤层总厚度和原生结构煤厚度，以煤层中原生结构煤的厚度与煤层总厚度的比值为原生结构煤比例。研究发现原生结构煤比例越大，在压裂时所形成的裂缝越长，且对应的煤层气井平均日产气量也越高。从图4可以看出，压裂裂缝缝长和日均产气量与原生结构煤比例呈正相关关系。这是因为原生结构煤未遭受构造破坏，保留原生沉积结构、构造特征，原生层理清晰、完整，仅发育少量内生裂隙和外生裂隙，在进行压裂施工时有利于裂缝的形成，成缝后加入支撑剂有利于形成长的、高导流能力的人工裂缝。构造煤均受到不同程度的应力破坏，割理裂隙发育但不连通，硬度、强度较低[18]，故裂缝展布时容易受到天然裂缝的控制而发生延伸方向转变而形成网格状，易形成多裂缝而难形成主裂缝，支撑剂不能有效发挥作用，容易形成砂堵[19]。所以，原生结构煤比例大的煤层压裂所形成的裂缝较长，煤层气井平均日产气量也越高，这样的煤层才是进行有效压裂的目的煤层。2.3 煤层顶底板岩性组合
柿庄南区块3号煤层顶板主要由泥岩和砂岩叠置组成，底板泥岩比例大，砂岩分布相对较少[21]。根据测井资料，对研究区中部及南部高产井分布区10口煤层气压裂井进行统计分析，研究发现煤层顶、底板泥岩比例越小，煤层气井的日均产水量越高(图5)。顶板泥岩比例对煤层气井日均产水量的影响大于底板，底板泥岩比例在0.6以上，最高接近1.0，顶板泥岩比例范围较大，分布在0.1～0.9。对于顶板泥岩比例在0.5以下的煤层气井，日均产水量在2.5 m3以上，可以判断在压裂时裂缝穿透了隔水层致使含水层与煤层间产生水力沟通，导致持续的高产水。因此，对于煤层顶板泥岩比例<0.5的煤层气井，压裂裂缝有很大穿透隔水层的风险，故要根据每口井的实际情况进行压裂方案设计，保证压裂裂缝在煤层和隔水层内，在此基础上对煤层气井进行提产方案优化。3 研究区水力压裂效果评价
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于Griffith强度理论的煤储层水力压裂有利区评价[J]. 孟召平,雷钧焕,王宇恒. 煤炭学报. 2020(01)
[2]构造煤煤层气压裂方式及机制探讨[J]. 韩保山. 煤矿安全. 2019(07)
[3]基于地质因素的煤层气储层压裂产能分类评价[J]. 万金彬,何羽飞,杨林,王志月,黄科,董瑞. 测井技术. 2019(02)
[4]软硬煤复合的煤层气水平井分段压裂技术及应用[J]. 许耀波,郭盛强. 煤炭学报. 2019(04)
[5]沁水盆地柿庄南区块煤层气低效井二次改造研究[J]. 闫欣璐,唐书恒,张松航,杨国桥,王凯峰. 煤炭科学技术. 2018(06)
[6]柿庄南区块煤层气高产潜力井低产因素分析[J]. 王凯峰,唐书恒,张松航,杨国桥,闫欣璐. 煤炭科学技术. 2018(06)
[7]浅析煤体结构对压裂的影响[J]. 王青川,金国辉,王琪. 中国煤层气. 2017(05)
[8]煤层气储层压裂现状及展望[J]. 路艳军,杨兆中,Shelepov V.V.,韩金轩,李小刚,韩威. 煤炭科学技术. 2017(06)
[9]沁水盆地柿庄区块煤层气井排采动态影响因素分析及开发对策研究[J]. 姜杉钰,康永尚,张守仁,叶建平,张兵,王金,吴见. 天然气地球科学. 2016(06)
[10]煤层气储层“三品质”测井定量评价方法研究——以鄂尔多斯盆地东缘韩城矿区为例[J]. 刘之的,赵靖舟,时保宏,耳闯,侯淞译,王剑. 天然气地球科学. 2015(05)
本文编号：3015368
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