新雨隊沁端區(qū)塊煤層氣開發(fā)方案

1、沁端區(qū)塊沁端區(qū)塊煤層氣開發(fā)方案設計煤層氣開發(fā)方案設計隊 名：新雨隊隊 員：董新秀 喬雨朋指導老師：邵先杰一、氣田概況二、煤儲層特征三、試采分析四、煤儲層地質建模五、井型選擇與合理井網論證與合理井網論證及布署及布署六、壓裂改造方案與合理采氣速度壓裂改造方案與合理采氣速度七、煤層氣數(shù)值模擬八、經濟評價九、創(chuàng)新點匯報提綱 沁端區(qū)塊位于沁端區(qū)塊位于沁水盆地南部沁水盆地南部，構造總體為走向構造總體為走向北北東、傾向北北北東、傾向北西西的單斜構造。西西的單斜構造。巖層傾角一般巖層傾角一般小小于于15，斷層不斷層不發(fā)育，規(guī)模較大發(fā)育，規(guī)模較大的斷層的斷層僅一條僅一條。總體屬地質構造總體屬地質構造簡單類。簡單

2、類。一、氣田概況區(qū)塊構造綱要圖一、氣田概況 本區(qū)主要可采煤層本區(qū)主要可采煤層為為3#和和15#煤層煤層為。為。煤系地層綜合柱狀圖（1）3#煤層煤層3#煤層位于山西組下部，平均煤層位于山西組下部，平均厚厚6.24m，干燥無灰干燥無灰基氣含量多在基氣含量多在9.0-21.3m3/t之間之間。 （2）15#煤層煤層 15#煤層位于太原組一段頂部，煤層平均煤層位于太原組一段頂部，煤層平均厚厚4.14m，干燥無灰基氣含量一般在干燥無灰基氣含量一般在10.8-22.5m3/t之間之間。二、煤巖特征 經經測定測定， 3#煤層煤層Ro平平均均3.06%，屬屬高變質階段高變質階段無煙煤三號。無煙煤三號。 15#

3、煤層煤層Ro平均平均3.02%，屬于無煙煤，屬于無煙煤三號。三號。 煤變質程度直接關系到煤層的生氣量以及煤儲層特性等問題。鏡煤變質程度直接關系到煤層的生氣量以及煤儲層特性等問題。鏡質組最大反射率作為衡量煤化程度的最好標志，可以很好地反映有機質組最大反射率作為衡量煤化程度的最好標志，可以很好地反映有機質的生烴過程。質的生烴過程。鏡質組反射率分布直方圖（一）變質程度（一）變質程度 該區(qū)該區(qū)3#煤層孔隙度為煤層孔隙度為4.0%-6.0%，滲透率在，滲透率在0.96-2.04 mD之間之間；15#煤層孔隙度為煤層孔隙度為5.1%-6.0%，滲透率滲透率0.67-1.74 mD之間。之間。氣水兩相相對滲

4、透率（二）孔滲特性（二）孔滲特性（三）吸附特性（三）吸附特性 該區(qū)域蘭氏體積較高，該區(qū)域蘭氏體積較高，平均平均37.9m37.9m3 3/t/t，反映出較大的開發(fā)潛力反映出較大的開發(fā)潛力，蘭氏蘭氏壓力普遍較低，壓力普遍較低，平均平均2.2MPa2.2MPa。煤儲層在低壓區(qū)煤儲層在低壓區(qū)較易較易吸附，而在高壓區(qū)隨著吸附，而在高壓區(qū)隨著壓力增大煤的吸附量增加減少，壓力增大煤的吸附量增加減少，若若投入開發(fā)，當壓力降到一定程度后，產投入開發(fā)，當壓力降到一定程度后，產氣量和產氣速率會迅速提高。因此該區(qū)塊具有良好的開發(fā)條件氣量和產氣速率會迅速提高。因此該區(qū)塊具有良好的開發(fā)條件。蘭氏體積分布直方圖蘭氏體積分

5、布直方圖三、試采分析 W2井位于斷層附近，井位于斷層附近，W2井的井的產水量大，產水量大，峰值產量較小，約為峰值產量較小，約為550m3/d，達到峰值產量后產量遞減較快，這是因為達到峰值產量后產量遞減較快，這是因為斷層附近的壓裂斷層附近的壓裂措施導致了地層水竄流，產水量增加，影響了煤層氣的排出。措施導致了地層水竄流，產水量增加，影響了煤層氣的排出。 W2井排采曲線 W3井的為井的為3#、15#煤層合采，煤層合采，當壓力降低到當壓力降低到1.5MPa左右時，達到左右時，達到峰值產量，約為峰值產量，約為3200m3/d，穩(wěn)定生產一段時間后，井底流壓繼續(xù)降低，穩(wěn)定生產一段時間后，井底流壓繼續(xù)降低到到

6、0.5MPa，產氣量在，產氣量在2000 m3/d穩(wěn)定生產，穩(wěn)產期長。從穩(wěn)定生產，穩(wěn)產期長。從W3井的排采井的排采情況可以看出，情況可以看出， 3#、15#兩煤層兩煤層可以作為一套開發(fā)層系進行開發(fā)。可以作為一套開發(fā)層系進行開發(fā)。W3井排采曲線W9井為井為3#、15#煤層合采，煤層合采，加大排量后，井加大排量后，井底 流 壓 降 低 到底 流 壓 降 低 到0.7MPa左右，左右，產量達到峰值產產量達到峰值產量，約為量，約為2100m3/d，其后，其后穩(wěn)定生產較長一穩(wěn)定生產較長一段時間。段時間。W9井排采曲線 從從W3井與井與W9井的排采情況可以看出，將井底流壓控制在井的排采情況可以看出，將井底

7、流壓控制在0.50.7MPa，日產水控制在，日產水控制在0.7m3/d時，穩(wěn)產期長。時，穩(wěn)產期長。四、煤儲層地質建模 本次建模本次建模采用了隨機性建模方法，采用了隨機性建模方法，利用利用序貫高斯模擬和截斷高斯模擬序貫高斯模擬和截斷高斯模擬，針對煤儲層幾何特性（厚度及空間展布）、煤質屬性（包括灰分、揮發(fā)分、針對煤儲層幾何特性（厚度及空間展布）、煤質屬性（包括灰分、揮發(fā)分、水分等）以及含氣量屬性進行煤儲層地質建模。水分等）以及含氣量屬性進行煤儲層地質建模。3#煤層頂面構造圖15#煤層頂面構造圖（一）構造模型（一）構造模型3#煤層孔隙度模型 3#煤層滲透率模型 3#煤層含氣量模型（二）屬性模型（二）

8、屬性模型15#煤層孔隙度模型15#煤層含氣量模型15#煤層滲透率模型 慮到計算機內存和速度的限制，綜慮到計算機內存和速度的限制，綜合數(shù)值模擬的精度，將模型的平面網格合數(shù)值模擬的精度，將模型的平面網格密度由密度由50m50m粗化為粗化為100m100m?？v向網格由縱向網格由0.5m粗化為粗化為1m。3#煤層粗化后孔隙度模型3#煤層粗化后滲透率模型3#煤層粗化后滲透率模型3#煤層粗化后含氣量模型（三）模型粗化（三）模型粗化15#煤層粗化后含氣量模型15#粗化后孔隙度模型15#粗化后孔隙度模型四、井型選擇與四、井型選擇與合理井網論證合理井網論證及布署及布署15#煤層3#煤層3030（一）井型的選擇

9、目前目前，我國煤層氣規(guī)?；虡I(yè)開發(fā)仍以直井為主，我國煤層氣規(guī)?；虡I(yè)開發(fā)仍以直井為主，故本區(qū)塊選用直井故本區(qū)塊選用直井作為主要井型。但作為主要井型。但根據(jù)斷層附近根據(jù)斷層附近W2井的排采情況，決定在斷層附近井的排采情況，決定在斷層附近500m內采用雙層多分支水平井，有效避免直井的壓裂造成地層水竄流。內采用雙層多分支水平井，有效避免直井的壓裂造成地層水竄流。 經過調研，對水平井的相經過調研，對水平井的相關參數(shù)進行了優(yōu)選：關參數(shù)進行了優(yōu)選：（1）水平井單支長度在水平井單支長度在1000m左右。左右。（2）水平井的最佳分支角度水平井的最佳分支角度為為30左右左右。（3）分支異側分支異側，分支間距為分

10、支間距為350m。雙層多分支水平井示意圖井網布署主要包括對井網布署主要包括對井網樣式、井網方位以及井網密度井網樣式、井網方位以及井網密度的設計的設計。1. 井網樣式井網樣式 菱形井網菱形井網適合適合我國煤儲層我國煤儲層特征，且特征，且區(qū)域控制程度高區(qū)域控制程度高，對地形的適應對地形的適應性性強強。（二） 井網布署2. 井網方位井網方位 研究區(qū)的壓裂裂縫方位為研究區(qū)的壓裂裂縫方位為120 135，故本次實際井網方位確，故本次實際井網方位確定為定為120方向，沿此方向進行布線、布井。方向，沿此方向進行布線、布井。3. 井網密度井網密度 合理的井距既能形成連片的壓降區(qū)，又不浪費資源，有利于煤層氣合理

11、的井距既能形成連片的壓降區(qū)，又不浪費資源，有利于煤層氣的大面積高效合理開發(fā)。本次的大面積高效合理開發(fā)。本次設計主要設計主要采用類比法、單井合理控制儲量采用類比法、單井合理控制儲量法、經濟極限井距法對合理井距進行了論證。法、經濟極限井距法對合理井距進行了論證。 據(jù)黑勇士盆地據(jù)黑勇士盆地調研，當井距為調研，當井距為400m400m時，中心井生產十多時，中心井生產十多年后可采出年后可采出60%的地質儲量的地質儲量，故本區(qū)塊選用，故本區(qū)塊選用400m400m的井距。的井距。 考慮公路、管線等考慮公路、管線等區(qū)塊地形，區(qū)塊地形，布署得到第布署得到第一套方案：一套方案：直井采用菱直井采用菱形 井 網 ，

12、井 距 為形 井 網 ， 井 距 為400m400m，井網方，井網方位為位為120 ，水平井井，水平井井距為距為1000m。經過布署，。經過布署，沁端區(qū)塊共水平井沁端區(qū)塊共水平井10口，口，直井直井140口?？?。（1）類比法方案一井網布署圖（2）單井合理控制儲量法 開發(fā)井距的確定應當考慮單井的合理控制儲量，使低豐度區(qū)單井控開發(fā)井距的確定應當考慮單井的合理控制儲量，使低豐度區(qū)單井控制儲量應大于經濟極限儲量制儲量應大于經濟極限儲量：ErNdgtqG 氣藏單井服務期氣藏單井服務期取取15年，穩(wěn)產期內單井產能年，穩(wěn)產期內單井產能取取2300m3/d，氣藏穩(wěn)產，氣藏穩(wěn)產期為期為8年，穩(wěn)產期末采出程度為年

13、，穩(wěn)產期末采出程度為62.5，采收率為，采收率為54.6，則單井控制地，則單井控制地質儲量為質儲量為3978374.4m3，儲量豐度為，儲量豐度為1.21108m3/km2，可求得單井泄氣，可求得單井泄氣面積面積54798.54545m2，以菱形井網進行開發(fā)部署，則長軸為，以菱形井網進行開發(fā)部署，則長軸為468m，短軸，短軸為為234m。式中：式中：Gg單井控制地質儲量，單井控制地質儲量，m3； q穩(wěn)產期內單井平均產能，穩(wěn)產期內單井平均產能，m3/d； t氣藏穩(wěn)產年限，年；氣藏穩(wěn)產年限，年； N穩(wěn)產期末可采儲量采出程度；穩(wěn)產期末可采儲量采出程度； Er氣藏采收率；氣藏采收率； d每年產氣天數(shù)，

14、一般取每年產氣天數(shù)，一般取330天。天。（3）經濟極限法經濟極限法單井控制經濟極限儲量，是選擇合理井距的一個重要經濟指標。單井控制經濟極限儲量，是選擇合理井距的一個重要經濟指標。 ErAPTCGgg 式中：式中：Gg單井控制經濟極限產量，單井控制經濟極限產量，m3； C單井鉆井和氣建合計成本（包括鉆井、儲層改造、地面單井鉆井和氣建合計成本（包括鉆井、儲層改造、地面建設系統(tǒng)工程投資分攤），元建設系統(tǒng)工程投資分攤），元/井；井； P單井年平均采氣操作費用，元單井年平均采氣操作費用，元/年年井；井； T開采年限，年；開采年限，年； Ag煤層氣售價，元煤層氣售價，元/m3。 由于經濟極限井距的大小同時

15、受資源豐度的影響很大，在不考由于經濟極限井距的大小同時受資源豐度的影響很大，在不考慮井網密度對于采收率的影響時，根據(jù)單井控制經濟極限儲量，可慮井網密度對于采收率的影響時，根據(jù)單井控制經濟極限儲量，可以算出經濟極限井距以算出經濟極限井距。 單井鉆井和氣建合計成本采用單井鉆井和氣建合計成本采用170萬元萬元/井，單井年平均采氣操作費井，單井年平均采氣操作費用用16.7萬元萬元/年年井，開采年限井，開采年限15年，煤層氣售價年，煤層氣售價1.3元元/m3，煤層氣采收率，煤層氣采收率54.6%。則單井控制經濟極限儲量為。則單井控制經濟極限儲量為5924204.001m3，在資源豐度為，在資源豐度為1.

16、21億億m3/km2，則單井經濟極限控制儲量面積，則單井經濟極限控制儲量面積48960.4m2，經濟極限井的長，經濟極限井的長軸為軸為442 m，短軸為，短軸為221m。FGAgA單井經濟極限控制儲量面積，單井經濟極限控制儲量面積，m2；F資源豐度，億資源豐度，億m3/km3。 綜合方法（綜合方法（2）（）（3），得到第二套井網方案：菱形井網，井），得到第二套井網方案：菱形井網，井網方位確定為網方位確定為120方向，井網長軸為方向，井網長軸為460m，短軸為，短軸為230m。考慮?？紤]該區(qū)塊的公路、管線等區(qū)塊地形，對沁端區(qū)塊進行了如下井網布該區(qū)塊的公路、管線等區(qū)塊地形，對沁端區(qū)塊進行了如下井網

17、布署，共署，共水平井水平井11口，直井口，直井378口口。方案二井網布署圖 五、五、壓裂改造方案與合理采氣速度壓裂改造方案與合理采氣速度 （一）壓裂改造方案 從從試采曲線可以看出，試采曲線可以看出，壓裂壓裂后后產氣增加產氣增加。這是因為壓裂措施有效地分這是因為壓裂措施有效地分配井孔附近的壓降，加速了排水降壓過程，使得煤層氣有效解吸，增加了配井孔附近的壓降，加速了排水降壓過程，使得煤層氣有效解吸，增加了產能產能。通過調研，建議該區(qū)塊使用活性水伴注氮氣壓裂液，支撐劑選擇常用通過調研，建議該區(qū)塊使用活性水伴注氮氣壓裂液，支撐劑選擇常用的石英砂，水力壓裂伴注的石英砂，水力壓裂伴注N N2 2不僅不僅增

18、加了煤儲層能量，同時，在一定程度上提高增加了煤儲層能量，同時，在一定程度上提高了導流能力。了導流能力。（二）合理采氣速度地質儲量地質儲量108m3采氣速度采氣速度穩(wěn)產期（年）穩(wěn)產期（年）503%5%1010505%左右左右58505%6%58不同儲量大小的氣藏采氣速度和穩(wěn)產年限表計算所得的沁端區(qū)塊地質儲量為計算所得的沁端區(qū)塊地質儲量為75.38108m3，考慮到煤儲層的，考慮到煤儲層的實際情況，將采氣速率降低為實際情況，將采氣速率降低為3%。六、煤層氣數(shù)值模擬 歷史歷史擬合擬合是數(shù)值模擬中很重要的一個環(huán)節(jié)，關系到后期產能預測的準是數(shù)值模擬中很重要的一個環(huán)節(jié)，關系到后期產能預測的準確性。確性。圖

19、為圖為W3井的定氣擬合效果圖井的定氣擬合效果圖與與井底流壓擬合效果圖井底流壓擬合效果圖。（一）歷史擬合W3井產水量擬合效果圖W3井井底流壓擬合效果圖 煤儲層基質的收縮效應使得歷史擬合精度不可能達到煤儲層基質的收縮效應使得歷史擬合精度不可能達到100%。從圖中可。從圖中可以看到，歷史擬合達到了一定的效果，可以對產量進行預測。以看到，歷史擬合達到了一定的效果，可以對產量進行預測。（二）產量預測 選取選取W1-1井、井、W10-10井進行產量預測，假定煤層氣井的生產年限為井進行產量預測，假定煤層氣井的生產年限為15年，將第一年的產量定為年，將第一年的產量定為2000m3/d，井底流壓為，井底流壓為1

20、Mpa。 圖為圖為W1-1井井的的生產預測曲線生產預測曲線、累積產量累積產量預測曲線。預測曲線。W1-1井生產曲線W1-1井累積產量曲線W10-10井累積產量曲線W10-10井生產預測曲線從圖中可以看出，煤層氣井的穩(wěn)產期可以達到從圖中可以看出，煤層氣井的穩(wěn)產期可以達到8年，之后開始遞減。年，之后開始遞減。七、經濟評價方案方案建設投資建設投資流動資金流動資金建設建設期期利息利息項目項目總總投資投資鉆鉆前前準備準備鉆井鉆井工程工程采采氣氣工程工程地面地面工程工程方案一方案一91252776069000480004050886.6158821.6方案二方案二324656503217894012448

21、0972521697.5432339.5 本次經濟本次經濟評價評價的的內容主要包括投資估算、總成本內容主要包括投資估算、總成本與與經營費用經營費用以及以及產產品銷售收入和稅金品銷售收入和稅金。 建設期利息建設期利息=建設期借款本息累計建設期借款本息累計年利率年利率項目固定投資項目固定投資40%為自有資金，其它為自有資金，其它60%申請銀行貸款。貸款年利率為申請銀行貸款。貸款年利率為7.89%。項目建設期為。項目建設期為2年年。 流動資金是指為維持生產所占用的全部周轉資金，它是流動資產與流動資金是指為維持生產所占用的全部周轉資金，它是流動資產與流動負債的差額。此次評價按建設投資的流動負債的差額。此次評價按建設投資的2%測算流動資金，流動資金總測算流動資金，流動資金總額為額為25萬元萬元/井