搜索
Chinauniversityofminingandtechnology学院名称资源与地球科学学院专业名称地质工程2012-8班学生姓名朱宇学号05122045任课教师黄华州二〇一五年六月煤层气井不同井型的地质类型煤层气井不同井型的地质适用朱宇（中国矿业大学资源与地球科学学院地质2012-8班朱宇）摘要：根据渗透率、压力、含气量等参数，可将煤层气储层分为I类储层（好储层），II类储层（中等储层）、III类储层（差储层）3大类。其中，I类储层又分为高压高渗厚层状储层、高压高渗多层储层、高压高渗富气储层、高压高渗低含水储层；II类储层又分为高压中渗薄层状储层、低压高渗中等含气储层、低压高渗贫气储层；III类储层又分为低压低渗薄层储层、低压低渗厚层储层、低压低渗多层储层、低压低渗高起伏储层、低压低渗高含水储层。而煤层气井的井型主要分为直井，定向井以及U型井。直井若想获得合适的产能，储层应属于I类储层或采取压裂措施改善储层物性。定向井又可分为丛式井和多分支水平井。多分支水平井中的一分支和二分支水平井其适应储层主要为I、II类储层；三分支水平井与四分支水平井适应储层类似，其适应的储层渗透率中等或较差、含气量高、压力低，更为重要的是储层非均质性[包括渗透率及割理系统的非均质性(II类储层)]不能太强；羽状分支水平井一般在煤层比较厚而且煤层分布连续的储层。关键词：煤层气煤储层直井定向井U型井地质适用1前言煤层气，是指赋存在煤层中以甲烷为主要成分、以吸附在煤基质颗粒表面为主、部分游离于煤孔隙中或溶解于煤层水中的烃类气体，是煤的伴生矿产资源，属非常规天然气，是近一二十年在国际上崛起的洁净、优质能源和化工原料。随着我国煤层气产业的不断发展，除了早期技术成熟且操作简单的垂直井钻井技术外，越来越多的井型包括羽状水平井、U形井等也逐渐应用到煤层气开发领域中。目前的煤层气井的开发井型主要有直井、定向井以及U型井。不同的井型也有其所适用的地质条件。2煤层气储层的地质类型根据渗透率、厚度、原始地层压力、含水量等参数，可将煤层气储层分为工类储层（好储层），II类储层（中等储层）、III类储层（差储层）。I类储层：高压（高于对应深度静水压力）、高渗（大于0.5md）、厚度（5m以上），含气量可高可低，可细分为高压高渗厚层状储层、高压高渗多层储层、高压高渗富气储层、高压高渗低含水储层Ⅱ类储层：三个关键参数渗透率、压力及含气量有一项或两项不是太高，但仍然算较好的储层，可细分为高压中渗薄层状储层、低压高渗中等含气储层、低压高渗贫气储层。Ⅲ类储层：渗透率、压力较低，含气量较低，煤储层可能较薄，可细分为低压低渗薄层储层、低压低渗厚层储层、低压低渗多层储层、低压低渗高起伏储层、低压低渗高含水储层[1]。3煤层气井的不同井型及其地质适用3.1直井直井的特点是井口、井底在同一条铅垂线上，井眼沿铅直方向钻进并在规定的井斜角和方位角范围内钻达目的层位。除此之外，直井可分为地面采动区井和地面垂直井。目前的煤层气钻井方式中，直井技术(包括丛式井)最为成熟，费用较低，操作简单，也没有太大的使用限制，应用范围广，是国内煤层气开发活动中普遍采用的方式。水力压裂是直井储层改造的最重要的技术手段。但是水力压裂技术仅适用于那些相对坚硬的裂缝性储层，对于煤储层这类较软的孔裂隙型储层，仅会产生极少量裂缝，在压裂裂缝周围还会产生应力集中区，而成为煤层气开采的屏障区。所以在实际的煤层气开发中，水力压裂的效果又是并不是特别理想，还需要更多的研究。因此，赵阳升等(2001)研究认为进行煤储层割缝，使煤层卸压的同时，产生大量裂缝，是改造低渗煤层的最有利技术方向。3.2定向井定向井包括丛式井与多分支水平井。丛式井又称密集井、成组井，是在一个位置和限定的井场上向不同方位钻数口至数十口定向井，使每口井沿各自的设计井身轴线分别钻达目的层位的钻井方式。该技术最大的优点是整体钻井场地占用小、对植被破坏小，应用前景好。但是需要研究与之相应的排采设备匹配问题，减小排采设备磨损、降低排采设备维护费用、减少检泵作业次数[2]。多分支水平井包括简单的水平井（一分支、二分支、三分支、四分支）和复杂的羽状水平井。一分支水平井即通常所说的水平井，同直井相比，一分支水平井可大幅增加井眼同储层的接触面积，沟通更多的割理系统，能够在很短的时间内排出煤层中的水，迅速开采出煤层气，因此可以适用比直井储层稍差的储层，但由于只有一个分支，沟通割理系统有限，所以适应储层物性要优于多分支水平井，通常是I、II类储层。二分支水平井包括二维及叠状两种形式，区别是:二维的两个分支位于同一个平面内，而叠状的位于不同平面，可同时开采两个目的储层。与一分支水平井相比，二分支水平井与储层有更大的接触面积，穿过的裂缝更多，导流能力更强，其适应储层与一分支水平井类似，主要为I、II类储层。同样的，三分支水平井的三个分支可以在同一平面或分在三个平面。四分支水平井可分为垂向和径向，分支夹角分别为90o和120o。三分支水平井与四分支水平井适应储层类似，因其有多个分支沟通割理系统，但又没有更多的次级分支完全控制储层，其适应的储层渗透率中等或较差、含气量高、压力低，更为重要的是储层非均质性【包括渗透率及割理系统的非均质性（II类储层）】不能太强[3]。羽状多分支水平井是指一个或多个主分支井眼侧钻出多个分支井眼，山于其形状类似鱼骨或羽毛，又称为鱼骨状水平分支井或是羽状分支水平井。山于其具有大量水平分支沟通割理，增大了与煤层的接触面积，提高了导流能力，增大了煤层气采收率和开采程度。张洪等（2010）认为，鉴于其强大的沟通能力，羽状分支水平井适用于III类储层，地面采动区井丛式井尤其是适用于厚度薄、非均质性相对较强的储层，而且储层非均质性越强，主分支数应该越多[4]。除此之外，鲜保安等（2005)则认为羽状分支水平井一般在煤层比较厚而且煤层分布连续的储层中能起到比较好的效果，特别是低渗透储层中。但是在排水孔隙特别发育的煤层中或煤层零星分布在砂岩或石灰岩的储层中开发效果并不太好。煤层气多分支水平井的产能主要受分支水平井长度、煤层厚度、水平分支数、煤层非均质性、水平段位置、分支水平井眼的方向、面割理方向等的控制。综合的来看，是否采用羽状水平井，或者说多分支水平井，我认为一个重要的前提就是煤储层的连续性，其次还需要较为完整的煤体结构，以防止井壁失稳，影响导流。3.3U型井U型井技术即U型水平连通井技术，是沿煤层倾向从高端向低端钻进的一种井型。其采气功效相当于单分支水平井与洞穴井的结合，适用于渗透率中等或较强、施工难度高、煤层稳定的储层。但有两种储层特别适合这种井型:一种是含水量比较大的储层，可以保证水平井排水和洞穴直井采气同时进行;另一种是面割理和端割理只有一种相对发育的储层，水平井垂直于较为发育的割理方向，可起到最大的沟通作用[5]。在高陡构造煤层气资源区，储层倾角大、渗透率高，受煤层气羽状井或多分支水平井技术特点限制，钻煤层气羽状井或多分支水平井意义并不大(高德利等，2007)，设计成沿煤层的U型定向斜井，结合相应的U型井钻完井技术、欠平衡钻井工艺及地面采气技术(黄勇等，2009)，利用流体势能原理实现储层排水降压采气，能够合理优化钻井液排量，有效地保护煤储层。同时，采用组合U型井钻采技术，可实现多口U型井共用一口直井排采，发挥一井多用的作用[6]。4总结煤层气井的不同井型的地质适用，有其不同点也有其相同点。针对某一条件的煤储层可能有多种井型可供选择，需要我们不仅考虑地质条件，还要考虑经济条件、交通运输条件以及现场施工条件等等。下面的表格是针对某一煤储层所能适用的井型编制的。摘自张洪等，U”型井开发煤层气适应性研究摘自张洪等，U”型井开发煤层气适应性研究典型煤层气U型井井身立体结构典型煤层气U型井井身平面结构摘自鲜保安等，煤层气U型井钻井采气技术研究参考文献：[1][3][4][5]张洪，覃成锦.煤层气储层类型及配套钻井方案概述.2010[2]刘贻军，李曙光.我国煤层气勘探开发工艺技术展望,中国石油煤层气有限责任公司，北京[6]鲜保安，夏柏如，张义，鲍清英，王海军，刘建伟.煤层气U型井钻井采气技术研究.2010.7摘自张洪，覃成锦.煤层气储层类型及配套钻井方案概述