深部煤层(岩)气压后焖井及控压排采机理与实践
周立宏1
闫霞1
陈明2
王伟2
张纪远3
尹泽松1
马千理3
孙俊义2
李宜广3
李春虎1
冯延青1
1.中联煤层气国家工程研究中心有限责任公司,北京 100095;中石油煤层气有限责任公司,北京 1000282.中石油煤层气有限责任公司,北京 1000283.深层油气全国重点实验室,山东青岛 266580;中国石油大学(华东)石油工程学院,山东青岛 266580
摘要：深部煤层气(又称煤岩气)已成为我国天然气增产的重要增长极.实践证实深部煤层(岩)气必须通过大规模水力压裂获得高产,其排采规律和开发特征与中浅层煤层气存在显著差异,但背后产气关键机理和定量化排采指标界限尚不明确.与中浅层煤层气相比,研究提出了深部煤层(岩)气井因其地质特殊性决定了二者在压裂改造强度及资源动用范围、渗吸置换效应、排采理念及方式等开发领域的三大差异,基于物理模拟试验、数值模拟、机理剖析、现场试验等多种方法,首次揭示了深层煤层气压后焖井及控压排采的内在机理,明确了科学焖井时间、返排及投产后的控制制度关键定量指标与优化策略,建立了深部煤层(岩)气井全生命周期"五步六阶段"制度体系与开发模式,现场验证效果显著.结果表明:①深部煤层(岩)气科学开发理念是通过"合理焖井、控压生产、保持气液两相流、延长自喷期",充分发挥压裂改造"缝控范围"(SRV)内压裂液的"压驱-渗吸-置换"效应,最大化泄气体积(DRV)内气液两相协同高效产出,从而使单井最终可采储量(EUR)最高;②深部煤层(岩)压裂焖井过程中存在显著的气水置换效应,基于渗吸置换核磁共振试验、长岩心压力传导试验及矿场尺度数值模拟,估算压裂液焖井时间下限为2.5 d、上限为15 d,结合大吉区块深部煤层(岩)气现场开发实践,综合确定深部煤层(岩)气井合理焖井时间为3～11d;③微流控试验和在线核磁共振试验均表明,若生产过程中排采过快,气相极易沿优势大通道"窜流"突进,导致大量水相滞留于次级裂隙,且有效应力越大,水相滞留量越大、产出效率越低,进而堵塞与次级裂缝相连的基质孔隙中气体产出通道;核磁试验表明,相比"快速降压"方式,采用"逐级降压"控制方式的深部煤层(岩)气采收率提升了 39.1％(从41.6％至80.7％),表明"逐级降压"控制方式既能避免气相突进、保障气水稳定协同产出,也能通过"吸附态解吸补充-游离态持续供采"的良性循环,大幅提升采收率;④速敏和应敏试验表明,自支撑裂缝和支撑裂缝导流能力在有效应力5～20 MPa区间内呈指数型急剧下降(降幅超94％),且流速超过某临界值后会因煤粉运移或支撑剂嵌入、返吐等导致导流能力严重损伤,表明需通过控压排采方式防控渗流通道导流能力损伤,综合多种方法确定返排阶段直井单层合理返排液量为20～23 m3/d,推广至水平井(以压裂10段为例)最大日产液量不超过230m3/d;⑤综合数值模拟与动态监测,明确了大吉区块不同排采阶段的合理排采制度,定量确定了千米日产气量(日配产量)为4×104～5× 104m3/d,建议返排阶段、上产阶段、稳产阶段、递减阶段的压降速度分别控制在0.60、0.70、0.04、0.07 MPa/d阈值以内;⑥基于深部煤层(岩)气焖井与控压排采试验和模拟结果,构建了以"焖井扩散促解吸、控压稳流防闭合、调控促排提产量、精细管控延自喷、举升解堵保稳产、补能解吸控递减"为核心的"五步六阶段"新型全生命周期排采制度体系.理论指导应用大吉区块31 口井,实践证实新试验井的产液、产气、压力等生产指标均显著优于同生产阶段"几乎未主动焖井+快速返排放产的生产井",实际焖井时长7～10d,返排阶段的返排率由20.0％提升至30.1％,投产时的初始井口压力由6.45 MPa提升至11.64 MPa,相比增幅80.5％,预测自喷稳产周期延长至400～500 d,单井EUR预计提升30％以上.研究成果可为深部煤层(岩)气井排采制度优化、提升单井产量和提高采收率等提供科学理论依据.
关键词：深部煤层气煤岩气压后焖井控压排采工作制度机理实践意义
分类号：TE122(石油、天然气地质与勘探)
资助基金：国家科技重大专项(2025ZD1405700)中国石油天然气股份有限公司攻关性应用性科技资助项目(2023ZZ18YJ04)中石油煤层气有限责任公司科技资助项目(25MQCTSC001)
论文发表日期：2026-01-31
在线出版日期：2026-03-27（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：22( 591-612 )
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