开发低煤阶煤层气的径向水平井技术

2016-03-13李东鹏国家知识产权局专利局专利审查协作天津中心天津300304

化工管理 2016年24期

李东鹏（国家知识产权局专利局专利审查协作天津中心，天津 300304）

开发低煤阶煤层气的径向水平井技术

李东鹏（国家知识产权局专利局专利审查协作天津中心，天津 300304）

低煤阶煤层气的开发由于受其储层特点、开发技术、施工作业等各种因素的影响，长期以来开发效率一直较低。为提高低煤阶煤层气开发效率，提高煤层气井产量，本文在简要分析低煤阶煤层气的特点之后，对径向水平井技术的技术特点及其在低煤阶煤层气开发中的应用进行了详细论述。

低煤阶；煤层气；径向水平井技术；应用

在我国高中低煤阶煤层气所有资源储备中，低煤阶煤层气资源量约占40%，是三种煤阶中占有比例最高的，拥有非常广阔的勘探前景与开发潜力。在今天全球能源匮乏的背景下，提高低煤阶煤层气开发效率，改进开发技术，对提高煤炭资源产量，提高煤炭资源利用率，缓解能源供需矛盾具有十分重要的现实意义。这就需要使用径向水平井技术来开发低煤阶煤层气资源。

1 低煤阶煤层气的特点

低煤阶煤层气主要具有储层压力低、渗透性较高、煤岩强度低、密度小等特点。低煤阶煤层气储层压力低的特点使得其在开发过程中很容易受到外来流体的污染，即使储层压力较高也一般不会超过1MPa/hm。我国最典型的低煤阶煤层气区块是阜新刘家区块，中间层、太平层压力分别为0.831MPa/hm、0.971MPa/hm，两者都不超过1MPa/hm［1］。低煤阶煤层气割理一般较为发育，渗透性较高，在钻完井及储层改造等施工过程中极易出现滤失量大、漏井等不良现象，严重影响煤层气井产量与开发效果。较之高中煤阶煤层气，低煤阶煤层气的机械强度普遍偏低，体积密度、弹性模量也较小，这一特点使得其在施工时容易出现岩壁塌落等危险情况，影响气井正常作业。整体而言，低煤阶煤层气的诸多特点都在不同程度上增加了其开发的难度。

2 径向水平井技术的技术特点与优势

以水力喷射径向水平井技术为例，对径向水平井技术的技术特点进行说明。利用该项技术对低煤阶煤层气资源进行开发时，通过在煤层部位实施套管开窗，借助高压水的射流喷射作用在煤层岩壁不同方位破出多个小型水平井眼，使待开发煤层形成通道网络结构形式，以便在小直径垂直井段中实现从垂直向水平的转换，从而确保水平井眼精确的进入目的层，进而实现对低煤阶煤层气的高效开发［2］。

径向水平井技术作为一种新型煤炭资源开发技术，与其他技术相比不需要钻压与钻杆旋转，且适应性强，可以替代多种开发方法对煤层气井进行开发。同时，径向水平井技术还具有进入目的层准确性高，避免因施加钻压困难所带来的一系列问题，减少井下事故发生，提高煤层气井开发效率与产量等优势。

3 径向水平井技术在低煤阶煤层气开发中的应用

从理论层面分析，径向水平井技术具有的多种优势可以有效改善低煤阶煤层气井的作业环境，提高煤层导通能力，减小流体流动摩擦阻力，实现增产目标。从国内外现有实践应用效果层面来看，径向水平井技术在低煤阶煤层气井中的应用切实提高了煤层气井的产水量与气产量，并克服了传统技术带来的诸多问题［3］。而且通过对低煤阶煤层气井施工现场的观察分析，都表明径向水平井技术在低煤阶煤层气开发中的应用是切实可行的。下面本文将通过一个具体应用实例来进一步说明径向水平井技术在低煤阶煤层气开发中的应用及所取得的成果。

某地区低煤阶煤层矿井储层压力与渗透率较低，且部分气井受钻井液、煤粉等物质污染，开发效率低，产量不高。为改善这一状况，决定采用水力喷射径向水平井技术来开发这些煤层气井。鉴于不同气井水平井施工目的层不同，煤层控制厚度不同，所以对于水力喷射的井深也不相同，对以中间层为目的层的气井水力喷射径向水平井施工，当喷射深度在669.5至789.5m之间时，水平井眼部署在垂直于北东方向面割理的8个方向上，且所有井眼全部部署完毕后即可开始高压喷射水平井眼施工［4］。对于以中间层为目的层的径向水平井施工，当煤层喷射深度在789.8m至935.96m之间时，水平井眼部署在垂直于面割理的4个方向上破岩15个井眼。

在水力喷射径向水平井技术的应用下，这些煤层气井的开发效率均有了明显的改善。8个井眼的水平井施工，水力喷射后较之前产水量与日气产量均有一定幅度提高，如产水量从原来的2m3/d提升至当前的7m3/d。15个井眼的水平井施工，产水量较之前有小幅提高，而气产量较之前有明显提高，由原来的360m3/d提升至当前的2650m3/d。可见，径向水平井技术在低煤阶煤层气开发中的应用可以有效改善煤层气井的产量与开发效率［5］。