專利名稱：高煤階煤層氣井排水采氣的方法
技術領域：
本發明涉及煤層氣井采氣技術領域，特別涉及一種高煤階煤層氣井排水采氣的方法。
背景技術：
目前，國外煤層氣產區主要在構造簡單的中低煤階盆地，而我國構造相對穩定的中部地區以中高煤階煤為主，所述的高煤階煤是國際煤層煤分類中，鏡質組平均隨機反射率不小于2.0%的煤。我國高煤階煤資源量占60%以上，但煤層滲透率低，是美國等國家勘探開發的禁區，國外適用于中、低煤階的煤層氣排采工藝做法不能有效指導我國高煤階煤層氣的排采。沁水盆地高煤階煤層氣井開發主要以直井、水平井為主，在開發初期排采生產多以實驗室數值模擬出的曲線及美國粉河、黑勇士等高孔高滲中低階煤層氣藏產氣規律為指導，且由于對煤層物性動態變化規律和排采機理認識不清，為追求早產氣和快速獲得產量， 不同排水階段采取了相同的、過快的壓降速度，引起井周有效應力增加，對煤儲層產生了嚴重的、永久性傷害，最終導致較大部分井產氣量偏低，且產量呈快速遞減趨勢。中國專利公開號為CN101666223，提供了一種煤層氣井智能排采方法，排采方法是在抽吸過程中，當達到補液條件時向井下液體中以設定流量供給水質符合要求的液體， 使井下液面高度、井下液面下降速度、井下液體粘度、井下液體的排出量符合正常排采的要求；排采設備包括排水裝置、補水裝置，補水裝置包括由所述控制柜控制供水流量的供水裝置和連接在供水裝置出水口的補水管，補水管的出口設于井下潛液泵附近。根據井況不斷進行液體的補充稀釋和排出，解決煤層氣井儲層供液量降低、液體的煤灰含量增加、排水量較低的情況下，潛液電機散熱條件惡化易燒壞、液體粘稠易卡泵燒泵的問題，同時，延長撈沙和檢泵的周期。中國專利公開號為CN101539008，提供了一種煤層氣地面立體排采方法，采用主井排采煤層氣，主要特點就是破壞天然煤儲層系統，打破該系統的平衡狀態，使其相對均質化，創建一個新的有利于排采的煤儲層系統。在所述主井周圍的煤層內，通過定向斜井建造洞穴，形成煤層應力集中區，在煤層應力均衡過程中使洞穴周圍的煤層應力得到釋放，并使煤層發生張性與剪切破壞，產生新的裂縫，形成洞穴之間的干擾，造成煤層內處于封閉、半封閉狀態的煤層裂縫相互溝通，形成大面積氣滲流通道。實現高效瓦斯排放和提高煤層氣井產能。
發明內容
本發明的目的是提供一種高煤階煤層氣井排水采氣的方法，對于高煤階煤巖，排采過程中滲透率變化是“流壓降低裂隙閉合-煤層氣解吸裂隙開啟”兩種作用的疊加效應， 也就是煤層氣生產過程中煤儲層滲透率是先降后升的變化，應用該方法實現滲透率變化與解吸速率的有效匹配。
本發明采用的技術方案是高煤階煤層氣井排水采氣的方法，根據高煤階煤層氣井的排采規律，通過壓力平衡、控壓周期試驗和井底流壓、地層壓力、解吸壓力動態變化與產氣速率關系分析，發明了適用于高煤階的“五段三壓法”排采工藝做法，即將高煤階煤層氣井的排水采氣過程分為排水階段、憋壓階段、控壓階段、穩產高產階段和衰減階段五個階段，核心是控制三個壓力(井底流壓、解吸壓力、地層壓力)的有效匹配，通過在五個排水采氣階段對地層壓力、井底流壓、解吸壓力這三個壓力間的相互制約控制，實現井底流壓、解吸壓力、地層壓力的合理匹配，解決滲透率變化與解吸速率的有效匹配問題，達到了煤巖解吸的最佳解吸效果，有效擴大了解吸范圍，保持了單井的高產、穩產。高煤階煤層氣井排水采氣的方法，包括排水階段、憋壓階段、控壓階段、穩產高產階段和衰減階段，不同階段采用不同的控制方法步驟1、排水階段從高煤階煤層氣井開始排水到井底壓力等于解吸壓力的階段為排水階段；在排水階段井口的套管間門全部關閉，油管間門打開排水，高煤階煤層氣井井底壓力下降速度控制在0. 05 0. 07MPa/d，通過井下壓力計進行監測；并且高煤階煤層氣井動液面下降速度控制在5 7m/d。控制方法有手動控制或自動控制兩種方法。當套壓表的壓力值為0. 101 0. 2MPa的時候進入憋壓階段。步驟2、憋壓階段在憋壓階段，待油管與套管之間的環形空間壓力升高到0. 7 2. OMPa，開啟井口的套管閘門放出煤層氣；穩定井底流壓，日降動液面O 3m/d，井底流壓波動控制在O 0. 03MPa以內，進入控壓階段。步驟3、控壓階段控壓階段水相滲透率降低，解吸面積擴大，氣量供給能力逐漸增強。該階段近井地帶地層壓力主要由氣體壓力平衡，開啟套管間門放氣，控壓階段初始放氣量控制在100 200m3之間，然后逐漸增大放氣量，連續觀察油管與套管之間的環形空間壓力值的變化30 60分鐘，并記錄油管與套管之間的環形空間壓力變化、井底流壓力變化、井下動液面的深度變化、水質的變化情況；如果油管與套管之間的環形空間壓力值下降速度在O 0. 015MPa/h之間，繼續開啟閥門，增大放氣量到200 300m3之間；該階段煤層的供水能力和導流能力會有很大的起伏，不能采用單一的排采生產制度，需要不斷地調整排采生產制度以穩定動液面的波動，當套管閘門全開、油管與套管之間的環形空間壓力值的波動范圍在0. 01 0. 02MPa時進入穩產階段。步驟4、穩產高產階段高煤階煤層氣井下動液面的高度維持在煤層頂板以上 15 30m之間，確定動液面后，保持動液面上下浮動在0 an之間；井底流壓力波動控制在0 0. 02MPa以內；當日產氣量一個月內連續下降500 1000m3/d時，進入衰減階段。步驟5、衰減階段生產井井控范圍內的地層壓力下降，井口套壓和井底流壓為 0. 101 0. llMPa，產氣量自然下降。衰減階段的套管閘門全部打開或采用下入抽汲泵進行間歇抽汲采氣。本發明高煤階煤層氣井排水采氣的方法也稱為高煤階煤層氣井“五段三壓”排采工藝做法。本發明的有益效果高煤階煤層氣井排水采氣的方法，通過控制井底壓力實現地層壓力穩定下降并與解吸壓力匹配，有效擴大了解吸范圍，實現了面積降壓。該技術應用于沁水盆地南部，單井平均產量由707方/天提高到1812方/天。
圖1是高煤階煤層氣井排水采氣的方法示意圖。圖2是固02井試用高煤階煤層氣井排水采氣的方法產氣一產水量曲線示意圖。圖3是固02井井底壓力變化曲線示意圖。
具體實施例方式實施例1 以固02井采用高煤階煤層氣井排水采氣的方法進行采氣，對本發明作進一步詳細說明。參閱圖1。高煤階煤層氣井排水采氣的方法，包括排水階段、憋壓階段、控壓階段、 穩產高產階段和衰減階段，不同階段有不同的壓力控制。參閱圖2和圖3。步驟1、排水階段從固02井開始排水到井底壓力為3. SMPa時為排水階段；在排水階段井口的套管閘門全部關閉，油管閘門打開排水，井底壓力下降速度控制在0. 06MPa/ d，通過井下壓力計監測；動液面下降速度控制在6m/d。控制方法采用的是自動控制。當套壓表的壓力值為0. 104MPa的時候進入憋壓階段。步驟2、憋壓階段在憋壓階段，待油管與套管之間的環形空間壓力升高到 1.56MI^時，開啟井口的套管閘門放出煤層氣；穩定井底流壓，日降動液面3m/d，井底流壓波動控制在0 0. 02MPa以內，進入控壓階段。步驟3、控壓階段控壓階段水相滲透率降低小，解吸面積擴大較快，氣量供給能力逐漸增強。該階段近井地帶地層壓力主要由氣體壓力平衡，開啟套管間門放氣，控壓階段初始放氣量控制在105m3，然后逐漸增大放氣量到160m3，連續觀察油管與套管之間的環形空間壓力值的變化60分鐘，油管與套管之間的環形空間壓力下降速度為0. 005MPa/h，繼續開啟閥門，增大放氣量到300m3，油管與套管之間的環形空間壓力下降速度為0. 004MPa/ h，繼續打開套管閘門到全開，油管與套管之間的環形空間壓力值的波動范圍在0.01 0. 02MPa范圍內變化，說明應當進入穩產階段。步驟4、穩產階段固02井動液面的高度維持在煤層頂板以上25m，動液面上下浮動在0 1. 5m之間；井底流壓波動控制在0 0. OlMPa以內，日產氣量穩定在5000 5500m3/d之間。當日產氣量一個月內連續下降大于500m3/d時，進入了衰減階段。步驟5、衰減階段生產井井控范圍內的地層壓力下降，井口套壓和井底流壓的壓力值為0. 101 0. llMPa，產氣量自然下降。衰減階段的套管閘門全部打開或采用下入抽汲泵進行間歇抽汲采氣。固02井為沁水盆地高煤階區域的一口井，2008年11月投產，應用“五段三壓”高煤階煤層氣井排水采氣的方法，以井底流壓、煤粉為控制核心，遵循“連續、漸變、長期”的排采原則，在排水階快速降低井底流壓，在憋壓段防止井底流壓較大的波動，緩慢排采，套壓上升到1. 56MPa時開始放氣；在產氣初期煤粉大量產生階段，保障排采連續性，防卡泵，逐步放大氣量；在穩產段穩定井底流壓和產氣量，產氣量穩步提高，單井穩產5000方/d以上。
權利要求
1. 一種高煤階煤層氣井排水采氣的方法，包括排水階段、憋壓階段、控壓階段、穩產高產階段和衰減階段，不同階段采用不同的壓力控制步驟1、排水階段從高煤階煤層氣井開始排水到井底壓力等于解吸壓力的階段為排水階段；在排水階段井口的套管間門全部關閉，油管間門打開排水，高煤階煤層氣井井底壓力下降速度控制在0. 05 0. 07MPa/d，通過井下壓力計進行監測；并且高煤階煤層氣井動液面下降速度控制在5 7m/d ；控制方法有手動控制或自動控制兩種方法；當套管環空壓力的壓力值為0. 101 0. 2MPa的時候進入憋壓階段；步驟2、憋壓階段在憋壓階段，待油管與套管之間的環形空間壓力升高到0. 7 2. OMPa，開啟井口的套管閘門放出煤層氣；穩定井底流壓，日降動液面0 3m/d，井底流壓波動控制在0 0. 03MPa以內，進入控壓階段；步驟3、控壓階段控壓階段水相滲透率降低，解吸面積擴大，氣量供給能力逐漸增強； 該階段近井地帶地層壓力主要由氣體壓力平衡，開啟套管間門放氣，控壓階段初始放氣量控制在100 200m3之間，然后逐漸增大放氣量，連續觀察油管與套管之間的環形空間壓力值的變化30 60分鐘，并記錄油管與套管之間的環形空間壓力變化、井底流壓力變化、井下動液面的深度變化、水質的變化情況；如果油管與套管之間的環形空間壓力值下降速度在0 0. 015MPa/h之間，繼續開啟閥門，增大放氣量到200 300m3之間；當套管閘門全開、 油管與套管之間的環形空間壓力值的波動范圍在0. 01 0. 02MPa時進入穩產階段；步驟4、穩產高產階段高煤階煤層氣井下動液面的高度維持在煤層頂板以上15 30m之間，確定動液面后，保持動液面上下浮動在0 an之間；井底流壓力波動控制在0 0. 02MPa以內；當日產氣量一個月內連續下降500 1000m3/d時，進入衰減階段；步驟5、衰減階段生產井井控范圍內的地層壓力下降，井口套壓和井底流壓的壓力值為0. 101 0. llMPa，產氣量自然下降；衰減階段的套管閘門全部打開或采用下入抽汲泵進行間歇抽汲采氣。
全文摘要
高煤階煤層氣井排水采氣的方法，應用于煤層氣井采氣技術領域。包括排水階段、憋壓階段、控壓階段、穩產高產階段和衰減階段，不同階段有不同的壓力控制要求。排水階段煤層氣井動液面下降速度控制在5～7m/d。憋壓階段穩定井底流壓，日降動液面0～3m/d，井底流壓波動控制在0～0.03MPa以內。控壓階段增大放氣量到200～300m3之間。穩產階段井下動液面的高度維持在煤層頂板以上15～30m之間。衰減階段井口套壓和井底流壓的壓力值為0.101～0.11MPa，衰減階段的套管閘門全部打開或采用下入抽汲泵進行間歇抽汲采氣。效果是通過控制井底壓力實現地層壓力穩定下降并與解吸壓力匹配，有效擴大了解吸范圍，實現了面積降壓。
文檔編號E21B47/06GK102493788SQ20111042119
公開日2012年6月13日 申請日期2011年12月15日 優先權日2011年12月15日
發明者張建國, 李仰民, 李夢溪, 王立龍, 白建梅, 秦義, 胡書寶 申請人:中國石油天然氣股份有限公司