CN107358367A - 一种低产单煤层气井改造选井的评价方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种低产单煤层气井改造选井的评价方法包括：首先选择目前日产气量<500 m3/d，投产以来历史平均日产气量>600 m3/d的至少一口煤层气井，然后分别采集所选择煤层气井的剩余资源丰度参数、煤体结构参数、地质构造参数、地应力属于拉张应力参数等数据，并以此依据判断煤层气井是否满足改造的需要。本发明可以快速、准确、方便的评价低产井是否具有改造潜力；从而达到在提高对低产井是否具有改造潜力作业工作效率和精度的同时，有效的降低了低产井是否具有改造潜力工作的劳动强度和工作成本。

Description

一种低产单煤层气井改造选井的评价方法
技术领域
本发明涉一种低产单煤层气井改造选井的评价方法，属煤层气勘探开发领域。
背景技术
煤层气是一种清洁高效的优质能源，它对煤矿安全生产、保护环境和改善能源结构具有重要的意义。截止目前，我国煤层气井约有16700余口，只有1/3的井正常生产，平均单井日产量约为640 m3/d，仅为美国平均单井日产量的1/4，澳大利亚平均单井日产量的1/5，单井产量低已经成为制约我国煤层气产业发展的瓶颈问题。在众多低产井中，选择具有改造潜力的低产单煤层气井是行业目前面对的难题，但目前对于低产井的选择具有一定的盲目性，缺少***性和评价方法，导致选出来的低产井，二次压裂改造效果不佳，甚至减产，没有达到提产增效的目的，浪费了财力、物力和人力，给国家造成了巨大的损失。
现有的选井方法主要依靠一线人员的经验，或者依靠一次压裂和排采工作制度等工程参数进行分析选井，结果造成了选出的井经过二次压裂改造仍然低产，甚至减产，没有达到提产增效的目的。因此针对这一问题，迫切需要开发一种全新的低产单煤层气井改造选井的评价方法，以满足实际使用的需要。本发明从地质主控因素分析单煤层气井低产的原因，采用“一票否决”制，依次考虑剩余资源丰度、煤体结构、地质构造、地应力四个地质主控因素，选出具有改造潜力的低产单煤层气井。
发明内容
针对现有技术上存在的不足，本发明提供一种低产单煤层气井改造选井的评价方法。
为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：
一种低产单煤层气井改造选井的评价方法，包括如下步骤：
步骤1，在一个区块内选择目前日产气量<500 m3/d，投产以来历史平均日产气量>600m3/d的煤层气井作为备选井，选择条件为：
；
式中：为目前日产气量，m3/d；为投产以来平均日产气量，m3/d；
且当满足该选择条件时则选用该井，若不满足该选择条件时则放弃该井并另换新井进行选择判断；
步骤2，剩余煤层气资源丰度>1.0×108 m3/km2，确定煤层气剩余资源量是煤层气二次改造选井的重要条件，原始状态下，单井控制面积的煤层气资源量由原始资源丰度表征，投产以后，每口煤层气井控制半径按经验值为150m计算资源量，剩余资源量为原始资源量减去已经产出的总气量，用剩余资源丰度来表示：
；
；
式中：为剩余煤层气资源量，；为原始煤层气资源量，；为已经产出煤层气资源量，；为剩余资源丰度；
且当剩余资源丰度>1.0×108m3/km2时，则选择该井，若不满足该剩余资源丰度条件时，则放弃该井并重新返回步骤1选择新井；
步骤3，煤体结构对煤层气井产量的高低有至关重要的影响，一般把煤体结构分为原生结构煤（I类）、碎裂结构煤（II类），碎粒结构煤（III类）和糜棱结构煤（IV类）；当煤体结构为I、II类时，压裂改造效果好，产气量高；当煤体结构为III类时，改造效果一般，产气量一般；当煤体结构为IV类时，改造效果差，产气量低；因此煤体结构可作为选井判断的参数，其中判断的参数为：
煤体结构∈（I、II类）；
当所选煤层气井煤体结构满足判断的参数时则选择该井，若所选煤层气井煤体结构不满足判断的参数时则放弃该井，并重新返回步骤1选择新井；
步骤4，地质构造（断层、陷落柱）与煤层气井之间的距离会严重影响到煤层气井的产量；当距离断层或陷落柱小于100m时，煤储层的顶底板过渡发育裂隙，煤层气的封闭保存条件变差，含气量急剧降低；同时裂隙会沟通上下的含水层，使煤层气井大量产水而不产气，因此当煤层气井距离地质构造（断层、陷落柱）的距离小于100m时，不选择其作为二次改造井并重新返回步骤1选择新井，其中判断条件为：
距离地质构造（断层、陷落柱）>100m；
步骤5，煤层气井所处位置的地应力对煤层气的吸附/解吸特征、裂隙的闭合/开启特征、压裂裂缝的延展特征有重要的影响；当时，现今应力场为压缩状态，表现为大地动力场特征；当时，现今应力场为过渡状态（由压缩态过渡为拉张状态），表现为准静力场特征；当时，现今应力场为拉张状态，表现为大地静力场特征；当煤层气井所处位置符合拉张应力状态时，煤储层中的天然裂隙属于开启状态，渗透率大大提高，有利于煤层气井高产；因此煤层气井中煤储层所受到的地应力状态应为拉张状态，有利于煤层气井高产，其中：
地应力状态为：；
式中：为垂直方向主应力，单位为MPa；为水平方向最大主应力，单位为MPa；为水平方向最小主应力，单位为MPa；
其中地应力属于拉张应力时则选择该井，若所选煤层气井地应力不属于拉张应力时则放弃该井，并重新返回步骤1选择新井。
进一步的，所述的步骤1在进行煤层气井选择时，同时至少选择3口备选煤层气井，且各备选煤层气井均依次进行判断。
本发明可以快速、准确、方便的评价低产井是否具有改造潜力；同时本发明需要评价的5个指标容易获取，在煤层气勘探开发过程中，产气量、剩余资源丰度、煤体结构、地质构造的距离、地应力状态5个参考指标已经具备或可以通过换算获得，无需投入成本进行重新测试，从而达到在提高对低产井是否具有改造潜力作业工作效率和精度的同时，有效的降低了低产井是否具有改造潜力工作的劳动强度和工作成本。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式来详细说明本发明；
图1为本发明使用方法流程图。
具体实施方式
为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。
实施例1
如图1所述的一种低产单煤层气井改造选井的评价方法，包括如下步骤：
步骤1，在一个区块内选择两口目前日产气量<500 m3/d，投产以来历史平均日产气量>600 m3/d的煤层气井作为备选井，并分别命名为B001和B002，
选择条件为：
；
式中：为目前日产气量，m3/d；为投产以来平均日产气量，m3/d；
且当满足该选择条件时则选用该井，若不满足该选择条件时则放弃该井并另换新井进行选择判断；
步骤2，剩余煤层气资源丰度>1.0×108 m3/km2，确定煤层气剩余资源量是煤层气二次改造选井的重要条件，原始状态下，单井控制面积的煤层气资源量由原始资源丰度表征，投产以后，每口煤层气井控制半径按经验值为150m计算资源量，剩余资源量为原始资源量减去已经产出的总气量，用剩余资源丰度来表示：
；
；
式中：为剩余煤层气资源量，；为原始煤层气资源量，；为已经产出煤层气资源量，；为剩余资源丰度；
且当剩余资源丰度>1.0×108m3/km2时，则选择该井，若不满足该剩余资源丰度条件时，则放弃该井并重新返回步骤1选择新井；
步骤3，煤体结构对煤层气井产量的高低有至关重要的影响，一般把煤体结构分为原生结构煤（I类）、碎裂结构煤（II类），碎粒结构煤（III类）和糜棱结构煤（IV类）；当煤体结构为I、II类时，压裂改造效果好，产气量高；当煤体结构为III类时，改造效果一般，产气量一般；当煤体结构为IV类时，改造效果差，产气量低；因此煤体结构可作为选井判断的参数，其中判断的参数为：
煤体结构∈（I、II类）；
当所选煤层气井煤体结构满足判断的参数时则选择该井，若所选煤层气井煤体结构不满足判断的参数时则放弃该井，并重新返回步骤1选择新井；
步骤4，地质构造（断层、陷落柱）与煤层气井之间的距离会严重影响到煤层气井的产量；当距离断层或陷落柱小于100m时，煤储层的顶底板过渡发育裂隙，煤层气的封闭保存条件变差，含气量急剧降低；同时裂隙会沟通上下的含水层，使煤层气井大量产水而不产气，因此当煤层气井距离地质构造（断层、陷落柱）的距离小于100m时，不选择其作为二次改造井并重新返回步骤1选择新井，其中判断条件为：
距离地质构造（断层、陷落柱）>100m；
步骤5，煤层气井所处位置的地应力对煤层气的吸附/解吸特征、裂隙的闭合/开启特征、压裂裂缝的延展特征有重要的影响；当时，现今应力场为压缩状态，表现为大地动力场特征；当时，现今应力场为过渡状态（由压缩态过渡为拉张状态），表现为准静力场特征；当时，现今应力场为拉张状态，表现为大地静力场特征；当煤层气井所处位置符合拉张应力状态时，煤储层中的天然裂隙属于开启状态，渗透率大大提高，有利于煤层气井高产；因此煤层气井中煤储层所受到的地应力状态应为拉张状态，有利于煤层气井高产，其中：
地应力状态为：；
式中：为垂直方向主应力，单位为MPa；为水平方向最大主应力，单位为MPa；为水平方向最小主应力，单位为MPa；
其中地应力属于拉张应力时则选择该井，若所选煤层气井地应力不属于拉张应力时则放弃该井，并重新返回步骤1选择新井。
根据上述步骤，得到备选井B001和备选井B002的选井数据如下：
根据表格可以看出B001井，目前日产气量小于500m3，历史平均日产气量大于600m3；剩余资源丰度大于1.0×108 m3/km2，煤体结构为I类，距离地质构造大于100m；煤层气井所处的地应力状态为拉张状态，符合低产单煤层气井改造选井的评价标准，选择这B001低产井作为改造井。B002井目前日产气量小于500m3，历史平均日产气量小于600m3；剩余资源丰度小于1.0×108 m3/km2，煤体结构为IV类，距离地质构造小于100m；煤层气井所处的地应力状态为挤压状态，不符合低产单煤层气井改造选井的评价标准，因此B002井不能做为改造井，需要重选新井判断。
实施例2
一种低产单煤层气井改造选井的评价方法，包括如下步骤：
步骤1，在一个区块内选择目前日产气量<500 m3/d，投产以来历史平均日产气量>600m3/d的煤层气井作为备选井，并分别命名为B003和B004，选择条件为：
；
式中：为目前日产气量，m3/d；为投产以来平均日产气量，m3/d；
且当满足该选择条件时则选用该井，若不满足该选择条件时则放弃该井并另换新井进行选择判断；
步骤2，剩余煤层气资源丰度>1.0×108 m3/km2，确定煤层气剩余资源量是煤层气二次改造选井的重要条件，原始状态下，单井控制面积的煤层气资源量由原始资源丰度表征，投产以后，每口煤层气井控制半径按经验值为150m计算资源量，剩余资源量为原始资源量减去已经产出的总气量，用剩余资源丰度来表示：
；
；
式中：为剩余煤层气资源量，；为原始煤层气资源量，；为已经产出煤层气资源量，；为剩余资源丰度；
且当剩余资源丰度>1.0×108m3/km2时，则选择该井，若不满足该剩余资源丰度条件时，则放弃该井并重新返回步骤1选择新井；
步骤3，煤体结构对煤层气井产量的高低有至关重要的影响，一般把煤体结构分为原生结构煤（I类）、碎裂结构煤（II类），碎粒结构煤（III类）和糜棱结构煤（IV类）；当煤体结构为I、II类时，压裂改造效果好，产气量高；当煤体结构为III类时，改造效果一般，产气量一般；当煤体结构为IV类时，改造效果差，产气量低；因此煤体结构可作为选井判断的参数，其中判断的参数为：
煤体结构∈（I、II类）；
当所选煤层气井煤体结构满足判断的参数时则选择该井，若所选煤层气井煤体结构不满足判断的参数时则放弃该井，并重新返回步骤1选择新井；
步骤4，地质构造（断层、陷落柱）与煤层气井之间的距离会严重影响到煤层气井的产量；当距离断层或陷落柱小于100m时，煤储层的顶底板过渡发育裂隙，煤层气的封闭保存条件变差，含气量急剧降低；同时裂隙会沟通上下的含水层，使煤层气井大量产水而不产气，因此当煤层气井距离地质构造（断层、陷落柱）的距离小于100m时，不选择其作为二次改造井并重新返回步骤1选择新井，其中判断条件为：
距离地质构造（断层、陷落柱）>100m；
步骤5，煤层气井所处位置的地应力对煤层气的吸附/解吸特征、裂隙的闭合/开启特征、压裂裂缝的延展特征有重要的影响；当时，现今应力场为压缩状态，表现为大地动力场特征；当时，现今应力场为过渡状态（由压缩态过渡为拉张状态），表现为准静力场特征；当时，现今应力场为拉张状态，表现为大地静力场特征；当煤层气井所处位置符合拉张应力状态时，煤储层中的天然裂隙属于开启状态，渗透率大大提高，有利于煤层气井高产；因此煤层气井中煤储层所受到的地应力状态应为拉张状态，有利于煤层气井高产，其中：
地应力状态为：；
式中：为垂直方向主应力，单位为MPa；为水平方向最大主应力，单位为MPa；为水平方向最小主应力，单位为MPa；
其中地应力属于拉张应力时则选择该井，若所选煤层气井地应力不属于拉张应力时则放弃该井，并重新返回步骤1选择新井。
根据上述步骤，得到备选井B003和备选井B004的选井数据如下：
根据表格可以看出B003井，目前日产气量小于500m3，历史平均日产气量大于600m3；剩余资源丰度大于1.0×108 m3/km2，煤体结构为II类，距离地质构造大于100m；煤层气井所处的地应力状态为拉张状态，符合低产单煤层气井改造选井的评价标准，选择这B004低产井作为改造井。B004井目前日产气量小于500m3，历史平均日产气量小于600m3；剩余资源丰度小于1.0×108 m3/km2，煤体结构为IV类，距离地质构造小于100m；煤层气井所处的地应力状态为挤压状态，不符合低产单煤层气井改造选井的评价标准，因此B004井不能做为改造井，需要重选新井判断。
本发明可以快速、准确、方便的评价低产井是否具有改造潜力；同时本发明需要评价的5个指标容易获取，在煤层气勘探开发过程中，产气量、剩余资源丰度、煤体结构、地质构造的距离、地应力状态5个参考指标已经具备或可以通过换算获得，无需投入成本进行重新测试，从而达到在提高对低产井是否具有改造潜力作业工作效率和精度的同时，有效的降低了低产井是否具有改造潜力工作的劳动强度和工作成本。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (2)

1.一种低产单煤层气井改造选井的评价方法，其特征在于：所述的低产单煤层气井改造选井的评价方法包括如下步骤：
步骤1，在一个区块内选择目前日产气量<500 m3/d，投产以来历史平均日产气量>600m3/d的煤层气井作为备选井，选择条件为：
；
式中：为目前日产气量，m3/d；为投产以来平均日产气量，m3/d；
且当满足该选择条件时则选用该井，若不满足该选择条件时则放弃该井并另换新井进行选择判断；
步骤2，剩余煤层气资源丰度>1.0×108 m3/km2，确定煤层气剩余资源量是煤层气二次改造选井的重要条件，原始状态下，单井控制面积的煤层气资源量由原始资源丰度表征，投产以后，每口煤层气井控制半径按经验值为150m计算资源量，剩余资源量为原始资源量减去已经产出的总气量，用剩余资源丰度来表示：
；
；
式中：为剩余煤层气资源量，；为原始煤层气资源量，；为已经产出煤层气资源量，；为剩余资源丰度；
且当剩余资源丰度>1.0×108m3/km2时，则选择该井，若不满足该剩余资源丰度条件时，则放弃该井并重新返回步骤1选择新井；
步骤3，煤体结构对煤层气井产量的高低有至关重要的影响，一般把煤体结构分为原生结构煤（I类）、碎裂结构煤（II类），碎粒结构煤（III类）和糜棱结构煤（IV类）；当煤体结构为I、II类时，压裂改造效果好，产气量高；当煤体结构为III类时，改造效果一般，产气量一般；当煤体结构为IV类时，改造效果差，产气量低；因此煤体结构可作为选井判断的参数，其中判断的参数为：
煤体结构∈（I、II类）；
当所选煤层气井煤体结构满足判断的参数时则选择该井，若所选煤层气井煤体结构不满足判断的参数时则放弃该井，并重新返回步骤1选择新井；
步骤4，地质构造（断层、陷落柱）与煤层气井之间的距离会严重影响到煤层气井的产量；当距离断层或陷落柱小于100m时，煤储层的顶底板过渡发育裂隙，煤层气的封闭保存条件变差，含气量急剧降低；同时裂隙会沟通上下的含水层，使煤层气井大量产水而不产气，因此当煤层气井距离地质构造（断层、陷落柱）的距离小于100m时，不选择其作为二次改造井并重新返回步骤1选择新井，其中判断条件为：
距离地质构造（断层、陷落柱）>100m；
步骤5，煤层气井所处位置的地应力对煤层气的吸附/解吸特征、裂隙的闭合/开启特征、压裂裂缝的延展特征有重要的影响；当时，现今应力场为压缩状态，表现为大地动力场特征；当时，现今应力场为过渡状态（由压缩态过渡为拉张状态），表现为准静力场特征；当时，现今应力场为拉张状态，表现为大地静力场特征；当煤层气井所处位置符合拉张应力状态时，煤储层中的天然裂隙属于开启状态，渗透率大大提高，有利于煤层气井高产；因此煤层气井中煤储层所受到的地应力状态应为拉张状态，有利于煤层气井高产，其中：
地应力状态为：；
式中：为垂直方向主应力，单位为MPa；为水平方向最大主应力，单位为MPa；为水平方向最小主应力，单位为MPa；
其中地应力属于拉张应力时则选择该井，若所选煤层气井地应力不属于拉张应力时则放弃该井，并重新返回步骤1选择新井。
2.根据权利要求1所述的一种低产单煤层气井改造选井的评价方法，其特征在于：所述的步骤1在进行煤层气井选择时，同时至少选择3口备选煤层气井，且各备选煤层气井均依次进行判断。
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