潘庄区块煤层气排采工作制度对产能影响分析

武玺

摘要：煤层气井的排采工作日益复杂，涵盖了煤储层脱气、完井后控制防喷等各个过程，对排采工作的细致性和长期性提出了更高的要求。以潘庄区块为例，在煤层气实际排采工作中，产气速度、排液速度以及压力传递速度在一定程度上取决于煤层深度、动液面高度以及井底压力之间所具有的关系。同时，产气速度和排液速度会对其渗透率产生严重的影响，从而间接地影响到煤层气的开采量，所以深入分析排采工作制度对煤层气产能的影响及其关系具有重要的实际意义。

关键词：排采；工作制度；煤层气

中图分类号：TB

文献标识码：A

文章编号：16723198（2014）02018302

1潘庄区块工程概况

晋城寺河潘庄区块位于山西省晋城市西北，为山西晋城无烟煤矿业集团有限责任公司的寺河矿的一部分。区内稳定发育的主要煤层有3号煤层、9号煤层和15号煤层，其中3号和15号煤层最稳定。3号煤层埋深变化范围250～600m，15号煤层埋深变化范围350～700m。通过系统的煤田钻孔煤层气含量（瓦斯含量）测定得出煤层气含量（可燃基）很高，一般在10～30m3/t之间，最高可达40m3/t。山西蓝焰煤层气集团有限责任公司在潘庄区块实现了煤层气的大范围商业开发。

2煤层气井排水采气生产的基本原理

煤层气在地层煤基质中通常是以吸附态存在的，要想解吸出煤层气，必须确保其压力不超过临界解吸压力，在当前生产和开采过程中一般是借助于排水降压来完成的。

在实际排水采气过程中，会对煤层应力产生较大和长期的影响。在煤层气中具有大量的甲烷，其一般是以物理吸附态存在，如果在煤层气中持续排水将会使得压力不断降低，一旦其临界解吸压力高于裂缝和孔隙压力，就会解吸出一部分煤层气，在浓度差与压力差的影响下，解吸的那部分气体不断渗流、位移和扩散到煤气层的裸眼井眼和裂隙之中，然后借助于井筒被开采出来。

煤岩的主要成分是固定碳，甲烷分子不仅吸附在煤岩石的表面，也吸附在其内部，通过煤层之间所具有的裂隙和孔隙持续降压，使得甲烷从煤岩中源源不断地产出，在浓度差与压力差的影响下，推动了甲烷分子从煤岩内部不断向表面转移，从而使得甲烷不断解吸出来，一直到整个煤层的甲烷开采完为止。

3排采对储层渗透率的影响

在煤层气井生产和开采中，其应力的改变是一个较长期的过程。随着排水工作的不断开展，煤层气井的动液面会随之降低，借助于压力传导原理，煤层中的孔隙、裂隙所具有的压力也会有所降低；如果确保围岩压力保持恒定，那么孔隙、裂隙与煤岩之间的压力差会相应增加。在气井产量控制、压力控制、速度控制中，压差具有重要的作用。如果煤层气井通过水力压裂进行改造，从应力分布上讲，虽然不会出现大范围的重新分布，然而，小范围的应力变化是难以避免的，从而对裂缝导流水平和能力产生较大的影响。

对于储层渗透性而言，煤层气井的排采起着非常关键的作用，因为在排采工作中极易引起煤体结构和储存应力出现不同程度的变化，这样就会对裂缝闭合造成一定影响，从而导致渗透率出现变化。

4排采速率对煤层气井产能的影响

为了提高煤层气井的产气量，必须不断优化和改进排采工艺。煤层气井的气、水产量变化可分为三个阶段：排水降压阶段、稳定生产阶段和气产量下降阶段。通过改进排水工艺，一方面能够降低储层压力，另一方面还可以降低水饱和度，从而提高相对渗透率，这样有助于提高产气量。

在排采过程中要严格控制排采速率，如果液面下降速度太快或者排采速率过大，就会造成煤层气井渗透率不断降低、裂缝闭合情况频繁、出现速敏作用以及排采半径有所减少，从而导致产气效率降低，严重时造成整井报废。一般，在实际排水生产过程中，在生产流量的控制上一般采用先小后大的方法，通过对排出流体连续观察分析，逐步提高生产排量，最终找到合理的排采速率。

5不连续排采对煤层气井产能的影响

若由于修井、卡泵和关井导致排采中断的，不能连续排采直接影响煤层气井产能产能，究其原因主要是速敏效应造成的。一旦停泵，就会导致液面回升，那么压力差就会相应降低，从而造成速敏效应相应减缓。如果重启抽采，则液面会有所降低，再次造成速敏效应出现，有可能比先前更加强烈，这样会对储层造成严重伤害。

不连续排采所具有的影响主要体现在如下几个方面：（1）导致压力波及范围缩小，此外还可能造成降压漏斗不能够顺利扩展，如果恢复排采，则需要较长的排水时间，这样就导致产气效率有所降低；（2）水极易将煤层裂隙填充，从而导致气流阻隔；（3）由于地层压力回升，在煤层中容易使得甲烷被再次吸附。

6排采工作制度对煤层气井产能的影响

煤层产期前，首先必须了解气体解吸需要降低多少压力，换而言之就是动液面变化量。通过表1中临界产气压力、原始储层压力，制定适宜的排采强度，并且一定要控制住动液面的下降幅度。在潘庄区块的排采强度一般控制在2～5冲次，动液面下降幅度控制在5～15m/d左右。防止动液面下降多块，造成吐砂、吐粉。

当煤层开始产气之后，因为井筒流相的变化，也就是由开始的单相流转变成两相流，使得产液量大幅度降低，如果不改变工作制度，就会使得排采强度相应增加。此时如果要想降低排采强度，必须借助于工作制度的改进和优化，来完成对气水产量、井底压力以及套管压力的管理和控制。因此气水产量、动液面以及套管压力经常发生变化，一般以控制井底压力作为主要的控制方式。通常体现在对压降速度、产气高峰时间以及峰值的控制等。在产气后，要稳定的控制好动液面，实现稳步的定压排采。

通过表2可以分析出，潘庄区块煤层气井产气后日产水量都很小，而且平均日产气量都较高，再加之该区块地应力值小，排采时对储层渗透率的影响小，气井产气后可通过煤储层的自调节效应使煤储层渗透性逐渐变好，排采工作制度有一定的可调性和容错性。

7结束语

综上所述，我们在晋城寺河潘庄区块煤层气开发的实际生产工作中，根据潘庄区块煤层埋藏浅、煤储层原始渗透性好和地应力小的特点，我们的排采工作制度要保持“连续、缓慢、稳定”的六字方针，即煤层气井一定要保持连续运行、缓慢降低动液面、稳定实现区域范围内的整体下降，形成大范围有效井间干扰的工作制度，并以此来提升煤层气井的产能的有利影响，提高煤层气井产量。