APP下载

难动用煤层气资源的高产开采技术研究——论煤层气资源的特殊性及其开发工程中的“窗-尾效应”

2016-04-18

煤炭学报 2016年1期
关键词:开采长尾煤层气

杨 陆 武

(北京奥瑞安能源技术开发有限公司,北京 100195)



难动用煤层气资源的高产开采技术研究
——论煤层气资源的特殊性及其开发工程中的“窗-尾效应”

杨陆武

(北京奥瑞安能源技术开发有限公司,北京100195)

摘要:针对中国煤层气产业发展中,工程成功率和产量达成率双底以及开采难动用资源缺乏有效技术的两大难题,提出了解决两大难题的基本技术思路,建立了1套新的资源认识标准,并在这个标准指导下探讨如纠偏并设计更有效的开发技术路径和实施办法。研究发现了煤层气在赋存规律和开采技术要求上不同于其他天然气资源的三大特殊性,第一“非气”,典型意义上的煤层气以特殊的固流体状态赋存,独立相态的气体资源是不存在的,依据耦合动力的不同把煤层气资源分为四大类;第二“育采”,开采煤层气从来都不是直接采气,采气之前必须先通过解构工程把气培育出来,要么先“采水(排水)”,要么先“采煤(掏煤)”;第三“窗-尾效应”,难动用煤层气资源的开采工艺的有效性取决于储层改造“时间窗”和排水“长尾”的管控效率。

关键词:煤层气;固流体;耦合;时间窗;长尾;开采

从2012年开始,中国煤层气产业发展进入新一轮平台期,两大难题在拷问科学家:① 工程成功率和产能转化率双低的原因究竟在哪里?统计发现,大量工程在投产的第1天就注定成为气田开发的负资产,目前全国16 000口井中只有约1/3正常生产;各大气田虽然设计总产能超过了100亿m3,但投产后实际总产量不到40亿m3。尴尬的数据背后是深度的技术困惑和基于这些技术困惑的管理错配。② 开采难动用资源的有效技术是什么?拥有37万亿m3总资源量,但用了20 a也仅涉足了其中不到20%的资源量,产量突破也仅限于这些资源的极小范围内(沁水盆地南部和鄂尔多斯东缘北部),各种跳出这个范围的努力基本上都以失败告终[1-2]。

限于篇幅,笔者不准备展开描述这2个问题,本文要讨论的是如何解决以上两大难题的最基本的内核技术逻辑:重新检讨从美国经验继承下来的关于煤层气资源的认识和技术逻辑,重新思考技术路径选择和研发的有效性[3-5]。

研究有3个重要发现: ① 长期以来关于煤层气资源的认识被扭曲了,至少资源认识的视角有问题,错误的资源认识使得很多影响资源开发的关键问题被忽略,造成了关键开发工艺的严重缺位或者错位。② 长期以来的工程手段偏离了地质目的,尤其在地质目的被曲解的情况下,工程手段基本上都是在盲目试错,甚至工程设计都是错误的,丢失了“解决地质问题需要借力地质条件”的最大工程利器。③ 长期以来的工程实施方式错误地陷入了对大量孤立细节的过度关注,奔行在无限制降低成本轨道上的切割分包快车驶入了死胡同,当“不厌其细”地醉心于切割细分工程的时候,初心已失,甚至已经忘记了为什么要做这些细分。

本文将在重点论述以上3个问题的基础上建立1套新的资源认识标准,并在这个标准指导下探讨如何纠偏并建立更有效的开发技术路径和实施办法,但限于篇幅本文不能展开讨论非常具体的定量标准和设计方案,将以阐述基本的理论逻辑为主。相关研究仍在进行中,还有很多需要继续完善的地方,但现在已揭示的规律以及被验证的成果应该可以基本确立一个有效的技术坐标用于生产组织和技术研发参考。

文中出现的相关专有名词解释如下:

(1)固流体:在给定的温度条件下,受压力变量和应力变量的共同作用,煤、水、气不再保持独立的相态结构而互相耦合形成一种新型的地质体,这个地质体对压力和应力这2个变量高度敏感,敏感的程度和耦合物的状态也会随着煤的变质程度和无机矿物组成、水中的化合物成分,以及气体的组分结构而叠加变化。

(2)固流解构:通过改变压力和应力变量引导打破煤水气耦合平衡,分解固流体实现煤水气独立相态回归的过程。目前常用的手段包括排水降压、移煤泄压、脱附强化等。

(3)解吸硬化:在解构工程的作用下,煤体结构因甲烷解吸而释放吸附应变进而实现基质收缩而硬化的变化。

(4)裂隙再造:煤体在解除了应力应变和吸附应变以后会出现大规模的裂隙再生以及基质收缩,完成裂隙再造。

(5)显性工程:解构工程的一种,特指透过压力管控打破煤水气耦合实现三相分离。显性工程的关键工艺包括洞穴、多分支无限导流、支撑压裂等,显性工程大多数情况下是线性解构,当地层的应力敏感性增加的时候,可能会部分启动循环解构。

(6)隐性工程:解构工程的一种,特指透过应力管控打破煤水气耦合实现三相分离,隐性工程的关键工艺包括冲击压裂、应力重置、移煤泄压、脱附强化、解吸硬化、裂隙再造、以及井内干扰等。隐性工程一定会启动循环解构。

(7)支撑压裂:以创建压降通道的压力管控为主要目的,通过实施主干裂缝并充填有效支撑剂实现主干裂缝与煤体的自然裂隙长期有效连通。

(8)冲击压裂:以尽可能实现最大范围应力重构的应力管控为主要目的,通过实施可以推进应力释放和应变恢复的冲击性网状裂隙为体积解吸和煤体裂隙再造创造条件。

(9)移煤泄压:特指利用冲击压裂尽可能大体量地塑造煤体变形和位移甚至从近井筒向地面转移煤体体积,达到降低作用于单位体积煤体的应力实现大强度的应力释放。这里的泄压是指泄放地压,也就是地应力。移煤泄压可以释放应力应变,间接促进吸附应变的释放。

(10)脱附强化:以电磁振荡改变影响分子极性或者物理振动干扰弱化气体与煤体的吸附强度进而强化脱附作用的工程手段。

(11)最佳解构时间窗:主要指应力管控的最佳时间段。由于受无限地质边界压力和应力环境趋同作用的控制,依靠外来工程实现的应力干涉和影响会随着工程的结束快速消失,从钻井到形成稳产之前的这段时间是应力影响最敏感的时间段,需要合理设计从应力重置直到裂隙再造和滚动扩张的工艺衔接以及速度。

(12)解构扩张与最大解构边界:主要指应力管控所能实现的最大井控面积,与科学的排采设计关系密切。

(13)井内干扰:受应力耦合的影响,冲击压裂或者类似工程所能影响的体积解吸范围非常有限,需要加大体积解吸单元之间的干扰密度,这个大密度干扰只能透过水平井内部的近距离分段压裂来实现。

(14)井间干扰:在正常的显性工程和隐性工程都能边界最大化的条件下,发挥井与井之间的降压沟通,实现最大能力的导流产气。

1关于煤层气资源的再认识

煤层气作为资源常被拿来和常规天然气做对比,对比的基点是2者都是以甲烷为主要成分的资源,都是赋存在地下储层/藏里的气态天然气,在以往的认知里2者主要的不同在于煤层气的吸附属性。由此各种关于煤层气成藏的研究和开采工艺技术也就在这样的异同对比中展开了,煤层气也从常规油气行业调用并逐步修正完善形成了自己的理论框架,其中最著名是“排水降压—解吸—扩散—渗流”技术路线图,在这个路线图引导下建立了现在的“钻井—压裂—排采”的基本工程配置。

从以往的开发实践来看,这个技术配置确实支撑了美国煤层气产业的繁荣,也支持了中国前2个阶段非常显著的勘探开发部署和成果。但问题在于同样的技术逻辑,何以美国用55 000口井支持了约476亿m3的年产量,澳洲也仅用6 000口井获得了96亿m3的年产量,而我国用16 000口井仅支持了不到40亿m3的年产量(表1,根据文献[6]和王鑫锦、赵庆波教授统计数据修订)。

沿着这个巨大反差开展的研究揭开了过去关于煤层气资源认识的严重不足,需要修正的资源认识主要表现在3方面(图1的“资源认识”部分):

(1)尽管希望开采出煤层气资源,但地下的煤层气并不以严格意义上的独立气态存在,煤层甲烷、水以及煤一起耦合共生形成了1种为固流体(Soluids)的特殊物质形态,离开这个特殊形态开展的煤层气资源研究和开发工程实际上不能完全覆盖开发这个特殊类型资源的技术需求。大部分情况下开采的甲烷资源在地下其实既不是聚集气也不是简单的吸附于孔隙之中的流态气,而是被束缚在1种煤、水、气三相物质在压力和应力作用下相变为“你中有我、我中有你”的特殊固流体中,气体甲烷、固体煤以及液体水都是这个固流体的固定组成部分。在给定温度条件下,流体中的水和甲烷分别与固体中的有机组分无机矿物在压力及应力作用下产生耦合。对这样的耦合体,并不存在1个把气体从煤表面分离出来的通用而简单的办法。固流体的极端状态是固流完全松散耦合依托构造高点形成圈闭气和固流彻底耦合构成固流一体的流态煤。

表1 各主要煤层气生产国煤层气年产量与生产井数量对比[6]

(2)这个特殊的固流体受压力和应力的双重作用,并且随着压力和应力状态的不同而呈现不同的赋存状态。其中,压力是影响流体体积和流动能力的主要因素,应力是控制固体结构和力学性质的关键要素。高应力使煤体产生应力应变、孔隙结构产生变异,同时使甲烷从裂隙赋存走向孔隙赋存;高压力一方面提升甲烷赋存总量,另一方面刺激煤体产生吸附应变继续改变甲烷赋存状态和流动性[7]。压力和应力互相影响,他们之间的互动决定了固流体的固流耦合状态。

在这个特殊的固流体中,流体包含了气和水2种流态的物质,固体则以有机组分为主并在不同的变质程度条件下呈现不同的孔径结构组合;除了有机组分以外,还含有各种不同成分的无机矿物。有机组分决定了煤体与气体的结合状态和结合能力,无机矿物则与水有着不同形式的化学反应。气体在由承压水贡献的流体压力作用下吸附在煤体孔隙表面或以游离状态聚集在裂隙裂缝中;固体则由于有机显微组分极其丰富的孔径结构表现出与地应力的高度敏感性。特定的地质环境下,压力和应力会表现出有规律的互动,应力作用下的应力、应变与压力作用下的吸附应变会互相叠加,这个叠加会随着固体变质程度及其孔径结构和裂隙状态不同而对吸附于其中的流体流动性产生不同影响,也对固体的导流能力产生影响,在工程参数上表现为含气量和渗透率的深度差异[8]。

(3)由于最终的开采对象煤层气资源和其特殊的载体固流体其实不可分割,对煤层气资源的评估必须从过去简单地关注气态资源转移到对固流体的评估上来。以下是固流体评估的2个原则(图1):① 围绕实际的地下资源对象——“固流体”展开评估。煤层气资源以固流体的状态赋存,评估气体资源,需要首先评估固流体的体积、边界以及内在的固流耦合控制条件,由此构成三元评估:流体、固体、固流耦合关系;依据三元评估把煤层气固流体资源分为两大类(压力耦合、应力耦合)、四小类(I/II型压力气、I/II型应力气)。② 围绕工程目的——“如何从固流体中分离出天然气”展开评估。研究资源的最终目的是开采,因此评估结果必须能够延伸为可实施工程和可管控工艺,评估的关键要聚焦到可解构的耦合关系上;固流耦合的过程就是地质演化的过程,固流解构的过程就是工程开采的过程;这个延伸会重新检讨过去开采工艺的盲点——严重忽略了以解构应力耦合为标志的着力于放大解吸和扩散能力并引导实现渗流反作用于解析扩散过程的技术手段。

考虑到温度在地质环境中强烈趋同能力,本文仅讨论给定温度环境下压力和应力对固流体的改造作用,但显然深部地层或者特殊地热环境下的温度变异必然带来巨大的固流体内部作用变化,这个变化留待今后研究和论述。

2关于煤层气开发技术的再理解

开采煤层气的过程就是解构固流耦合的过程,鉴于地下固流体的特殊赋存状态和赋存特点,解构活动贯穿于煤层气生产的全周期,解构工程除了钻井和压裂等短周期作业以外,煤层气的排采活动所表现的解构效应长周期活跃,是煤层气解构工程中的长尾工程。研究发现,过去的短周期作业基本忽略了时间窗效应,长周期工程错误地放弃了长尾效应。

解构工程本质上是对地质过程的逆向回放(图1的“解决方案”部分)。围绕固流耦合的控制要素,解构工艺有两大类,一类管控压力,负责解构压力耦合,直接管控对象是流体;一类管控应力,负责解构应力耦合,直接管控对象是固体。对于典型的压力耦合固流体,解构工程可以非常简单,I型压力气采用显性工程通过简单的线性解构就可以完全释放地层产能(线性解构表现为直接管控流体通过强化渗流作用推进“排水降压—解吸—扩散—渗流”过程,典型的压力耦合条件下依靠地层自身导流能力即可实现快速的压降传递和气体流动);II型压力气部分激发循环解构(图1)就会有非常显著的产能释放效果。而应力耦合固流体则必须借助隐性工程(图1)充分激发循环解构,循环解构实际上是一个联动的双循环系统[1,9],内外2个循环分别在应力释放和流压突变的时候被激发。但由于无限地质边界强大的耦合趋同能力,有限井控范围内通过应力管控实现解构效应最大化是存在非常有限的时间窗,这个时间窗已经被奥瑞安在山西里必的高产4G工程完全证实,里必的4G高产井位于沁水深部,该井充分利用了地层能量设计和实施了隐性工程,不但解构了应力耦合而且最大程度地实现了滚动解构扩张,获得了单井日产25 000 m3的稳定气流。

图1的循环解构示意图中,双循环模型由内循环和外循环2个系统构成。红色的内循环是应力应变循环,由压降、应力应变以及渗透率变化互动构;蓝色的外循环是吸附应变循环,透过压降、解吸、吸附应变、以及渗透率变化实现。在这个模型中温度、压力、以及应力3个外部参数的任意一个变化理论上都可以带动内外2个循环。如果固流体没有应力耦合,图中最下端的直线P-C-q就是线性解构。

当固流体处在应力耦合状态的时候,只有在有效时间窗内启动内外2个循环并透过足够规模的应力释放,才能实现解构扩张。

有5个长期以来被错误理解并且大规模推广实施的行业问题:① 为解构工程设计错误,张冠李戴地为应力气配置显性工程是过去大面积犯错的地方。② 为忽略隐性工程时间窗,浪费了可以最大程度释放产能的机会,因为这个时间窗的直接作用对象是固流体中的固体部分。③ 为片面追求切割分包,追求低成本工程效益,完全不顾分包工程的核心质量要求以及分包工程之间的输入输出关系,造成了大量病/废工程。④ 为理解排采在解构作用中的长尾效应,一味求快或求慢,造成了因为排采解构的错误配置彻底葬送了上游解构工程的成果。⑤ 为以井间干扰代替井内干扰,不但彻底抑制了单井产量,而且导致工程报废。

表2是对当前煤层气行业主要开发技术及其适应性的描述。经过30 a的试错沉淀,大概有六大类有效开采技术已经或正在被行业广泛应用。表2中第5和第6项技术是中国的重大技术创新。对比这些技术和发现,由于北美和澳洲特殊的煤层气生产和储存的地质历史,几乎全部的产量都来自相对依托简单线性解构的显性工程,美国约50%以上的产量来自圣胡安盆地,澳洲更是70%以上的年产量来自苏拉特盆地,他们的共同特点是开采工艺简单、开采成本低、单井产量高。本文研究的应力管控在有着煤层气规模产量的国家是见不到的,至少在当前的天然气供需关系条件下是不必要的。通常强调的中国煤层气资源条件,不同于北美和澳洲的说法,深层的原因是耦合条件的差异,这个差异要求必须正视中国约2/3以上资源对特殊开采技术的需求,基于应力管控的隐性工程创新是面临的重大产业任务。

图1 煤层气固流体分类与开采关键技术逻辑关系Fig.1 Classification of CBM soluids and key developing technologies

技术体系技术描述解构要求关键技术要点适用资源特点(三元评估)气体资源丰度储层结构压力/应力耦合应用实例经验教训垂直井/(丛式)定向井1煤层段裸眼完井+洞穴双循环解构压力收放与水力循环单层丰度高原生结构高压耦合中国境内暂无成功实例,考虑到压力耦合资源的稀缺性,这套工艺大规模使用的前景不大1.20世纪90年代初河南荥巩错误地选择了应力耦合资源2.20世纪90年代末依兰简易造穴工艺缺陷3.2000年准南错误地选择了造穴工艺2煤层段裸眼+砾石充填完井线性解构没有难度丰度高,不要求垂向集中原生结构且天然裂隙发育压力耦合中国暂无可适用的资源发现,也没有相应的应用实践3套管完井+顶底坐封压裂+(定向井无杆泵)智能化排采+井间干扰单循环解构支撑压裂与降压扩张速度丰度高且垂向集中,不超过2个单层最好煤体结构完整压力耦合为主沁心盆地南部、鄂尔多斯东缘北部应用成功,单井日产量超过2000/3000m3是我国主要产量贡献技术之一沁水盆地北部寿阳和中深部郑庄、夏店、鄂东南缘韩城应力耦合影响严重区域几乎全军覆没,约5000口单井平均日产量不到300m34套管完井+连续管拖动压裂+(定向井无杆泵)智能化排采+井间干扰单循环解构连续油管连续压裂、支撑压裂与降压扩张速度丰度高但垂向分散,有超过3个以上的单层/段或者煤系产层无论是否破碎至少保留层理压力耦合为主新疆准南阜康单井高产平均6000m3以上二连霍林河连续管压裂在解构工艺上出现了失误,不但不能解构反而由于入井材料不当改变了流体属性加剧了耦合5裂隙带筛管悬挂+负压抽采双循环解构井筒抗变形与负压叠加强度与速度控制煤矿采煤工作面煤厚大或者上覆煤系气发育不要求不要求辽宁铁法和安徽淮南单井日产都超过10000m3(丛式)水平井/顺煤层斜井62.5G:多分支+清水进尺+主井眼非金属筛管+(单井筒无杆泵)智能化排采+井间干扰单循环解构依赖多分支无限导流系实现持续解构扩张单层丰度高最好煤体结构完整压力耦合为主占全国2%的水平井贡献了超过20%的产量,其中发挥作用最大的井型是2.5G,8年前创下的全国最高产的日产10万m3记录仍由这个井型保持。潘庄以及三交地区当之无愧的主力井型潘庄从2014年开始错误地抛弃了行之有效的高产井型2.5G、两年来大量投资的各种新井型未竟一功。樊庄因为解构工艺设计和解构扩张控制的失误造成了大约1/3的2.5G产能抑制甚至灭失;郑庄深部应力耦合环境下不当实施的同类井型成功率不到1/374G:单支钢套管+连续管多级压裂+(单井筒无杆泵)智能化排采+井内干扰+井间干扰双循环解构在应力管控时间窗内完成应力重置和移煤泄压以及脱附叠强并通过科学排采实现续解构扩张单层丰度高煤体破碎但保留层理(碎裂煤)或者层理完全灭失(糜棱煤)应力耦合或者应力耦合为主沁水中深部里必实现了25000m3日产,赵庄构造煤获得了6000m3稳产,鹤壁粉煤通过移煤泄压获得了稳定的3000m3产量。这套技术是各类难动用资源将来大规模投入开发的希望所在马必、柿庄北4G在解构应力耦合以及解构连续性、特别是应力管控的时间窗管理上出现了失误造成产能释放被完全抑制;里必同类井在时间窗管理不同的情况下出现了巨大的产能释放反差

3结论

煤层气资源及其开采有三大特殊性:

(1)“非气”,煤层气以特殊的固流体状态赋存,独立相态的气体资源是不存在的。

从开采评估的角度来说,既不能把煤层气资源看作是煤孔隙中聚集的游离气,也不能简单地理解为吸附在煤基质颗粒表面的气态膜。煤层气资源是一种非常特殊的资源,在通过工程手段开采之前,这种资源以一种特殊的固流体状态在地下赋存。极端情况下固流体演变为固流分离的圈闭气和固流合一的流态煤,前者是以煤为储层的常规天然气,后者是煤矿瓦斯突出的最大危险目标。

固流体作为煤层气资源的开采价值取决于固流体的体积、边界以及固流耦合的物理或化学条件。可以按照固体、流体以及固流耦合关系对固流体3个维度对固流体展开地质评估(三元评估),并依据耦合关系把煤层气资源划分为4类。

(2)“育采”,开采煤层气从来都不是直接采气,采气之前必须先把气培育出来,要么先“采水”,要么先“采煤”。

“采水育气”工程称之为显性工程,它依靠强化渗流作用促进提产;“采煤育气”工程称之为“隐性工程”,它依托激发解吸扩散过程启动渗流并开启解吸和渗流双循环实现提产。

应力作用于固体,压力作用于流体,应力和压力互动共同决定固流耦合关系。固体中的有机组分和无机矿物分别在压力/应力作用下与流体中的气体和水发生物理吸附或者化学反应,这些物理吸附或者化学反应反过来又改变固体结构和力学性质;流体内部的气体和水在高压环境中也会形成水溶气。耦合关系的不同将决定未来煤层气资源的开采对象具体是气、还是气+水、或是气+水+煤,采出对象越多,开采工艺越复杂。

煤层气资源开采工程实际上就是对煤水气耦合物的解构,这个解构过程是煤层气成藏地质过程的逆向反演。压力耦合条件下,采用显性工程开采,采出物主要是气或气+水,解构过程是通过先采水然后采气在渗流阶段实现线性扩张的;应力耦合条件下,采用隐性工程开采,采出物多是气+水+煤,解构过程通过先移煤在解吸扩散阶段激发双循环从而实现循环扩张,典型应力气的开采依赖于双循环解构的滚动扩张。排水降压和移煤泄压是线性解构和循环解构的典型工艺代表。

(3)“窗尾效应”,煤层气开采工程既要关注“时间窗”,又要关注“长尾”。

循环解构存在非常重要的时间窗,离开这个时间窗,隐性工程实施效果大打折扣甚至毫无价值。开采以应力耦合为主的煤层气资源,需要全周期的解构管控,尤其需要管控隐性工程时间窗。排采活动是解构工程非常重要的长尾,钻井压裂排采需要一体化组织并且排采活动需要借助智能化工具做科学管控,重视时间窗和长尾工程是煤层气资源开发完全不同于其他油气资源的又一个典型特点。

冲击压裂和移煤泄压工艺是应力气开采的主要技术,也是未来推翻深部、软煤、高应力3座大山的主力技术。以移煤泄压和循环解构为主要标志的隐性工程特别强调工程实施的连续性,唯有连续性和一体化设计施工才能有效利用地质环境解决地质问题,从而降低成本提高开采活动的经济空间,长期以来大量过度的切割细分低价分包的工程组织方式是煤层气特别是应力气开采的人祸。

参考文献:

[1]杨陆武.中国煤层气资源类型与递进开发战略[J].中国煤层气,2007,4(3):3-7.

Yang Luwu.CBM resources classification and progressive development strategy in China[J].China Coalbed Methane,2007,4(3):3-7.

[2]杨陆武,孙茂远.中国煤层气藏的特殊性及其开发技术要求[J].天然气工业,2001,21(6):17-19.

Yang Luwu,Sun Maoyuan.Peculiarities of China CBM reservoirs and their dictation on CBM production technology[J].Natural Gas Industry,2001,21(6):17-19.

[3]Jeffery R Levine.Model,study of the influence of matrix shrinkage on absolute permeability of coal bed reservoirs[J].Geological Society,London,Special Publications,1996,109(1):197-212.

[4]Mavor M J.Increasing absolute permeability in the San Juan Basin Fruitland Formation[A].Symposium of International Coalbed Methane[C].Alabama USA:the University of Alabama Tuscalllsa,1997:33-45

[5]Scott S,Anderson B,Crosdale P,et al.Revised geology and coal seam gas characteristics of the Walloon Subgroup-Surat Basin,Queensland[A].PESA Eastern Australasian Basins Symposium II[C].Adelaide,2004:345.

[6]Radix.Wells,wells and more fracking wells[R/OL].http://frack-off.org.uk/wells-wells-and-more-fracking-wells,2015-06-08.

[7]周世宁,林柏泉.煤层瓦斯赋存与流动理论[M].北京:煤炭工业出版社,1999.

[8]秦勇.中国煤层气地质研究进展与述评[J].高校地质学报,2012,18(3):405-418.

Qin Yong.Advances and reviews on research of coalbed gas geology in China[J].Geological Journal of China Universities,2012,18(3):405-418.

[9]杨陆武,孙茂远,胡爱梅,等.适合中国煤层气藏特点的开发技术[J].石油学报,2002,23(4):46-50.

Yang Luwu,Sun Maoyuan,Hu Aimei,et al.New technology series favorable to develop coal bed methane reservoirs in China[J].Acta Petrolei Sinica,2002,23(4):46-50.

Produce high rate gas from poor CBM reservoir-Study on CBM resource types and “Window-Longtail Effects” of reservoir during delivering gas

YANG Lu-wu

(BeijingOrionEnergyTechnologyDevelopmentCo.,Ltd.,Beijing100195,China)

Abstract:It is found that there are two difficult problems in China CBM industry.The one is that not only the success rate of drilling and fracking is very low but also gas rates from more than 50% of those producing wells are far less than they are originally designed.The other is that almost all the production activities happen in a very concentrated small area,leaving more than 80% of China CBM resources far away from commercial potentials.A new model of CBM resource classification is established after a full discussion is made on how a soluid of coal-water-gas is built in the long geology history.And technologies applicable to produce gas from the 4 types of reserves in the model is accordingly recommended.Further studies in this paper concludes that CBM resources are different from other natural gas by three aspects.Firstly it is “Non-gas” in underground.Typical CBM is presented in four kinds of Soluids,in which coal-water-gas are coupled together driven by a combination energy of “pressure” and “stress”.Secondly gas has to be “Separated and Fostered” before it is drained to the surface.Actually a real independent gas flow cannot be normally delivered from seam until an effective process of “dewater” or “de-coal” is done.Thirdly there is a strong “window-longtail effects” in poor CBM reservoir.No appreciable gas could be drained if there is no good engineering control over “time window” on reservoir stimulation,neither is there any sustainable gas flow if “pumping longtail” is not well managed.

Key words:coalbed methane;soluids;coupling process;time window;longtail

中图分类号:P618.11

文献标志码:A

文章编号:0253-9993(2016)01-0032-08

作者简介:杨陆武(1968—),男,安徽池州人,高级工程师,博士。Tel:010-52707777,E-mail: yangluwu@vip.163.com

收稿日期:2015-07-07修回日期:2015-09-28责任编辑:许书阁

杨陆武.难动用煤层气资源的高产开采技术研究——论煤层气资源的特殊性及其开发工程中的“窗-尾效应”[J].煤炭学报,2016,41(1):32-39.doi:10.13225/j.cnki.jccs.2015.9011

Yang Luwu.Produce high rate gas from poor CBM reservoir-Study on CBM resource types and “Window-Longtail Effects” of reservoir during delivering gas[J].Journal of China Coal Society,2016,41(1):32-39.doi:10.13225/j.cnki.jccs.2015.9011

猜你喜欢

开采长尾煤层气
2019年《中国煤层气》征订单
煤层气吸附-解吸机理再认识
长尾直销产品图鉴
长尾豹马修
追踪长尾豹马修
DFS-C02V煤层气井高产因素简析
解堵性二次压裂在樊庄煤层气井的应用