煤层气井产量影响因素及提高产量措施研究

[摘 要]近几年，开发煤层气的热潮不断高涨。当时，由于各种原因，国内煤层气还没能形成商业化开发，制约煤层气发展的因素复杂，主要包括技术和经济方面。目前，在技术方面研究煤层气的高效开发成为了热点和难点。由于煤层气井的生产状况多样，对这些井进行有效管理和开发意义重大，但对这方面的研究还不深入，所以有必要开展这方面的研究。

[关键词]煤层气井；产量影响；因素；措施

中图分类号：TE934 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）11-0045-01

一、产量影响因素分析

（一）投产层厚度对产量的影响

投产层厚度是富集煤层气与提量的关键，含气量相同时，煤层越厚，气源越丰富，供气能力越强，产量一般越高。与国外相比，该地区投产井的投产层累计厚度一般较小。统计该区射孔厚度与产量的关系，日产气量随着厚度的增大而升高。据分类统计，厚度小于5m的18口煤层气井中，有10口井是不产气井，有7口井是低产井，有1口是中产井，没有高产井，高产井所占比例为0；厚度5～8m的煤层气井有32口井，其中高产井有5口，中产井有12口，低产井有7口，不产气井有8口，高产井占15.6%；厚度大于8m的煤层气井有36口井，其中高产井2口，中产井7口，低产井16口，不产气井11口，高产井占19.4%。因此，认为合理的煤层气井生产产层厚度一般应大于5m。

（二）煤储层物性对产量的影响

煤储层物性对产量影响较大，特别是裂缝渗透率对煤层气井产量起着至关重要的作用。根据相关资料研究得出，煤层气高产井一般位于储层渗透率介于0.5-100×10-3μm2之间的区域，渗透率过低将不利于煤层气井解吸。该地区的煤储层渗透率一般介于0.010-16.100×10-3μm2之间，与之相比还较低。收集到的投产井的渗透率资料较少，总结其规律比较困难，但根据有限的几口井资料分析，仍表现出渗透率高时产量高的特点。

（三）水文地质条件对产量的影响

水文地质条件不仅是煤层气保存及形成超压储层的主要因素，而且对煤层气的产量影响极大。该地区水文地质对产量的影响主要体现在：

（1）补给边界类型：压降漏斗随着排采的进行，在地层中不断扩大，当漏斗边缘遇到张性断层时，若断层与其地表水或其它地下水层相沟通，且这些水层水量充足，这些水就会通过断层源源不断补给煤层。当抽出量与补给量相当时，压降漏斗达到稳定状态，不再扩展，储层压力几乎不变，甲烷停止解吸，煤层气井不再产气。多是高产水，低产气井或不产气井。

（2）井间干扰边界类型：当两个煤层气井距离很近时，随着抽水时间的延续，压力降落漏斗不断扩展。当降落漏斗扩展到一定程度，与邻近井的降落漏斗之间开始相互叠加，从而使降落漏斗联系到一起，不断共同扩大，煤储层压力下降彻底，甲烷大量解吸，产量表现为气产量长期稳定高产，多是高产气井。

研究区裂缝发育，断层封闭性差，导致上下储水层沿断层窜流到煤层中，所以就出现了该矿区的井产水量大，排水时间长，随着排采力度的加大，井底附近压力降低，煤层甲烷解吸，产量上升。若排量降低，地层压力上升，产气量就随之降低。随着排采量的增加，产水量和产气量都上升，这是该矿区煤层气井特有的现象。

（四）断层对产量的影响

该矿区断层发育，并且以高角度断层为主，大部分断层切穿至地表。断层附近的井压裂后往往会与断层连通，造成浅层水，甚至地表水窜至煤层，影响排水和开发。根据统计，距断层距离小于500m的井80%以上大部分为高产、特高产水井。因此，建议距断层500m以内的井应避免采用压裂方式开采。

（五）压裂工艺对产量的影响

压裂施工过程中，加砂量越大，表明裂缝延伸范围越大，规模越大，有效渗流面积越大，生产效果越好。统计了研究区近三十口井的生产资料，平均单层压裂加砂量大于27m3的井有15口，其中有11口井日产量大于2000m3/d，占73.3%；平均单层压裂加砂量小于27m3的井有14口，日产量大于2000m3/d的井只有1口，占7.1%，日产量1000-2000m3/d的井占35.7%，小于1000m3/d的井占35.7%。压裂过程中经常出现达不到设计加砂量的情况，说明压裂没有形成一定规模的裂缝，除非这类井储层物性好，否则投产后，产能一般较低。

二、中低产井治理方法与提高产量措施

（一）优化层系组合

对于投产层厚度薄的井，由于其潜能小，往往是产液量低，产气量低。需要通过层系之间的优化组合，提高产层厚度，来增加产量，其它措施是没有效果的。这类井共18口。主要措施补补孔，射开3#、5#和11#煤层的同时，也补射开其间的差煤层和致密砂岩层，增加产层厚度，提高气井产量。

（二）实施二次压裂

由于物性差，产气量低，产水量也不高，一般日产水量低于2.0m3/d，水中的Cl？含量一般800-1600mg/L，所产水为投产层段的水，说明大部分井没有出现窜层和越流现象。产量低的主要原因是：煤层物性差，含气量低；压裂效果不理想，没有达到设计要求。这类井共10口，主要措施是通过补孔，增加产层厚度，实施二次压裂，改善煤储层渗流条件，扩大渗流面积，提高单井产气量。

（三）钻侧钻水平井

由于受断层的影响，压裂后气井与断层沟通，形成了窜流，水源补给充足，产水量大，压降漏斗范围很小，不产气或产气量很少。根据水中Cl？的分析结果，这类井又可进一步划分为两种情形，一类井的地层水中Cl？含量低于目的层段的平均值，说明是从上部浅层水层窜流。另一类井的Cl？含量远大于目的层段的平均值，说明是从下部水层窜流。这类井共32口，除了封堵老井井筒周围裂缝和井眼，钻侧钻水平井外，很难找到其他更好的办法。

（四）在断层附近适合钻多分支水平井

实践证明，断层附近不适合钻常规直井压裂生产，可以选择多分支水平井。多分支水平井在中国西北地区煤层气开发区已经较大规模的使用，并且取得了较好的效果。根据数值模拟结果显示，一般多分支水平井控制的渗流面积比直井大10-15倍。

根据煤层气开发区的使用情况对比，多分支水平井相对于直井具有很多优点。无论在钻井技术和采油技术上多分支水平井技术都是成熟的，一般产能比直井大10倍以上，投资回收期短，缺点是前期钻井成本高。

（五）优化排采制度

煤层气在开发过程中主要表现出两方面正反地质效应：一方面，随着孔隙流体的排出，地层孔隙流体压力不断降低，而垂向上的有效应力不变，造成割理、微裂隙和孔隙压缩，产生应力敏感，孔隙度和渗透率都降低；另一方面，吸附在煤基质颗粒表面的甲烷呈凝聚态，当地层压力降低到解吸压力后，通过解吸、扩散、渗流，从煤层中排出，甲烷解吸排出后基质的有效孔隙体积增大，渗透率增大。这两种相反的地质效应在不同的排采阶段表现的程度不同，对煤层气井的产量影响比较明显。

合理的地层压力有利于甲烷解吸和保持产量稳定，其实现过程主要是通过合理的排采制度实现。生产过程中地层压力资料的录取是困难的，但是套压和日产水量指标的变化在一定程度上能够反映了地层能量的动态变化，因此可以利用这两项监测数据作为排采制定动态调整的依据。

结语

目前，对于煤层气的高效开发的相关研究已经成为一个难点和热点，在实际的煤层开采中，由于煤层气井的生产情况不一，并且煤层气井的产量也是不一，本文主要就对煤层气井产量的影响因素进行分析，有针对性的对中低产井治理方法与提高产量措施进行阐述。总之，研究煤层气产量影响因素和提高产量措施可为提高煤层气井产能，制定合理的煤层气开采制度提供理论基础。

参考文献

[1] 庞涛.焦坪矿区煤层气井排采工艺技术研究[D].煤炭科学研究总院2014.

[2] 王昕馨.煤层气井固井超低密度水泥浆体系的研究[D].中国石油大学2010.