煤層氣井合層排采控制方法的探討

摘 要：本文主要是探討煤層氣井合層排采控制方法，在此基礎之上分析了合層排采當中的層間干擾因素和存在的各項問題，分析井底流壓降幅的產水量和套壓作為排采控制方法和原理。

關鍵詞：煤層；合層排采；控制方法

中圖分類號：TD84 文獻標識碼：A 文章編號：1004-7344（2018）11-0146-01

合層排采可以在較大程度上降低工程投入成本，節約施工和排采時間，全面提升產能。近年來，關于合層排采的可行性，層間矛盾以及影響因素等方面的研究不斷增多。煤巖滲透率與孔隙度會對有效應力造成極大影響，這樣就表明煤層氣井排采控制方法的重點內容在于逐級降壓。合層排采井多個產層的排采流體流相異于單層排采方式，還會導致各個產層埋深，產液產氣能力以及供氣供液能力出現較大差異性，造成層間干擾或矛盾現象。因此現階段最主要的問題在于怎樣應用排采工藝對層間干擾問題進行減少或消除。

1 排采工程試驗

在某井田當中進行合層排采試驗，區內開發儲層主要分布在白堊系下統阜新組，含煤層垂向上被阜新組重度的泥巖段和砂巖段分離為兩個煤組，中部砂泥巖段厚度在100m左右，上下含煤組厚度大約在180m作用，具有較大的厚度。

數值模擬試驗結果表明壓裂影響半徑能夠達到113.65m左右，因此需要對本井控制的地質資源進行計算，上煤組能夠達到514.5m3，下煤組能夠達到670.2m3，單井能夠達到1232.5m3，控制儲量比較多。白堊系含煤段頂部和底部各有隔水層，成分主要為灰黑色泥巖，細砂巖以及粉質等。白堊系含煤段是一套由粗砂巖形成的承壓微弱直接充水含水層，含水層底板為下含煤段底部煤層底板上，頂板是泥巖隔水層。該層組含水層自檢夾泥巖，粉砂巖復合隔水夾層，該夾層能夠起到顯著隔水效果。煤層氣井壓裂產層段基礎數據如表1所示。

2 分析排采試驗結果

合排井AS28井排采時間監測時間為12個月，共產水3382m3，產氣時間為326d，共產氣86.5萬m3；單排井GF1是該地區產氣量最高的井，日產氣量能夠達到2×103m3。此次研究僅僅分析排采前期的987d，共產水量為8264m3，產氣時間為813d，共產氣125.6萬m3。

將排采工藝共分為初期排水降壓液面，放噴，控壓穩產，憋壓，控壓產氣以及產氣衰減等階段，AS28井主要歷經排水降液面，控壓產氣以及控壓穩氣等裝置。在進入臨界產氣期時就能夠套壓顯示，在較短時間內套壓能夠上升到1.1MPa，之后進入控壓產氣期。日產上升期間的產氣曲線降低的原因在于檢修排采設備導致。

3 合層排采井層間干擾機理

3.1 氣水流體相態特征差異性

合層排采與單層排采流相態的差異是層間干擾的主要原因。①單壓裂層排采：欠飽和氣藏根據排采壓降影響半徑范圍以及波長等可以將排采時的氣水流相特征分為水單相流動的飽和單相流階段，壓降傳遞無氣水流動階段，僅有少量氣流的非飽和單相流態階段以及以水為主的氣水兩相流階段。在初期排水減液面階段相應的流體階段有Ⅰ，Ⅱ。在該階段泄流半徑在初期擴展期間，儲層壓力會降低到臨界解吸壓力周邊時停止。②合層排采井氣水流體相態特征：在AS28井當中主要包括四個壓裂層段，在統一煤組層間不會產生較大的干擾影響，將上煤組當作獨立的壓裂層段，下煤組也作為獨立的壓裂層看待。單井多個壓裂層的合層排采可以分為若干個階段，在各個產層流產出階段導致單層排采與流體產出特征之間存在較大差異性。

3.2 合層排采層間干擾因素

①層間干擾影響因素：合層排采主要涉及到多個產層產氣產液，在各個階段都會出現不同的供氣能力和供液能力，以上因素為層間干擾的客觀因素。影響因素主要分為臨界解吸液面深度，產層儲層壓力液面深度，供氣和供液能力，合采層數等。如果供氣供液能力之間存在較小的差異，那么儲層壓力和臨界解吸壓力的液面深度也會縮小差異，降低層間干擾。②煤組內層間干擾：在井第三和第四壓裂段間隔為75m，測試結果顯示同一煤組內部各個儲層臨界解吸液面深度與壓力之間額差值要控制在70m作用。在同一區域內煤組各壓裂段在儲層壓力，供液能力以及臨界解吸液面深度方面具有較小的差異，因此不具有顯著的合層排采干擾影響。③臨界解吸液面深度差異造成的干擾：產氣初期水氣兩相會造成水相和氣相滲透率失穩。產層在出現產氣之后會逐漸增加氣相滲透率，這樣會相應降低水相滲透率和儲層供液能力。從初期排水降液面階段-憋壓階段-控壓產氣早期，會逐漸增加井底流壓降幅內的產水量的波動情況，最大波動情況出現在憋壓階段-控壓產氣早期。從以上分析也能夠看出，多個產層產液時供液能力不會出現同步增長趨勢，這樣也會持續增加層間干擾。

4 結束語

綜上所述，每層氣井排采期間如果快速排水降壓會導致增壓現象，不管是煤層，砂巖還是泥巖在應力敏感性方面都比較強，具有較高的含水量則會相應提升應力敏感性。煤層氣井排水初期也會產生大顆粒煤粉，如果排采強度比較大將會增加煤粉產出濃度，導致卡泵現象；如果在排采期間出現停抽現象將會導致煤粉聚集，之間增加裂縫堵塞現象，對煤層的整體降壓效果造成影響。因此在合層排采期間需要全面注重控制方法，這樣才能夠從根本上提升排采效果。

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收稿日期：2018-3-15

作者簡介：王顯飛（1985-），男，漢族，云南昭通人，工程師，碩士，主要從事煤炭地質和煤層氣、頁巖氣鉆井、試井、定向、錄井、排采等工程施工工作。