沁水盆地南部煤層氣田棗園煤層氣開發示範工程專案
煤層氣井壓裂總體技術方案
中聯煤層氣有限責任公司
沁水盆地南部煤層氣田棗園煤層氣開發示範工程專案
壓裂總體技術方案
設計人：
審核人：
審批人：
中聯煤層氣有限責任公司
目錄前言
一、地質概況
二、基本資料
三、地質設計
四、施工工藝技術要求
五、安全環保及質量要求
六、應提交的資料報告
七、附錄：
附錄1、主要施工工序**
附錄2、壓裂施工應上主要裝置、材料
附錄3、井身結構示意圖
前言棗圓煤層氣開發試驗區總體布置40口井，2023年首先實施第一批井—「9+1方案」，即以tl-003井為基礎，再打9口井，組成10口井的井網。井網呈菱形分布（圖3），菱形的短軸/長軸約為0.6；井網井距沿主裂縫方向（以tl-003井壓裂資料為依據，主裂縫方位為n45°e。
）約400m，垂直主裂縫方向不小於300m 。
「9+1方案」菱形井網周邊上共布置有7口井，中心位置布有三口井。
井網其它各井鑽井工程全部結束後，統一對煤層進行射孔壓裂和排水採氣試驗。以整體改造，面積降壓為基礎，採取同步實施，單井監測，綜合評估的方法評價煤層在井間干擾條件下的地層壓力變化，吸附氣的脫附情況以及出水產氣能力。
在壓裂工藝上，選取不同型別的壓裂液，目的是通過壓裂改造和測試手段，評價不同液體對煤層的改造程度和增產效果，從中優化出適合本地區儲層特徵的壓裂液體系。
地質概況
沁水南部-該區為煤田普查區、詳查區和精查區。西部和北部主要為普查區和遠景區。目前共有煤層氣井20口，其中16口排採井。
已完成的煤田勘探（87口井）和煤層氣勘探（21口井）能夠比較好的控制了煤層的分布、主要煤層的厚度變化、埋深和煤巖煤質的變化；煤層氣井資料比較好地揭示了煤層含氣量滲透率和儲層壓力的分布特徵。勘探結果表明，該區總體上為乙個高滲富集區。該區主要地質特徵如下：
1、煤層分布與沉積環境
勘探結果表明，該區煤層厚度大，區域上分布穩定，3號煤層厚度5~7m，平均6m；15號煤層厚度2~4m，平均厚度3m。煤田地質勘探所獲得的煤層厚度及分布特徵基本是可靠的。
煤層分布狀態與其沉積環境密切相關。c3t早期主要為大範圍的分流間灣相環境，p1s早期主要為湖泊~沼澤相環境，上述沉積環境有利於成煤。
2、煤層實際含氣量
近期煤層氣井實測氣含量資料表明，採用現代方法測得的含氣量結果比煤田勘探提供的瓦斯含量高1/3~3/5。
根據tl-003井、tl-006井、tl-007井、晉試1井、潘2井和cq-9井的實測結果，一般在20~30m3/t，平均23~25m3/t之間。在寺頭斷層以東地區，煤層含氣量高，表現出由北向南含氣量逐漸增高的趨勢。煤層實際含氣量高於煤田勘探成果。
3、含氣飽和度
根據目前所掌握的資料，該區自北向南含氣飽和度由低向高。tl-003井3號煤的含氣飽和度只有85.6%，到潘莊地區則呈飽和或超飽和狀態。這種變化規律，主要受控於儲存條件。
對於這種構造特別穩定的煤層，煤層頂板的封蓋性起到不可忽視的作用，高含氣量井的3號煤層直接頂板主要為泥岩。
沁水南部3號煤層頂板岩性
4、地層能量與排採
該區地層處於欠壓狀態，壓力係數0.5-0.76。
測試結果表明，該區煤層臨界解吸壓力比較高，如：tl-003井3號煤為2.49(mpa)，15號煤為1.
6(mpa)；tl-007井3號煤為1.74(mpa)，15號煤為1.35(mpa)，比較高的臨界解吸壓力對產氣有利。
實際排採結果表明，tl-003井3號煤臨界產氣井底壓力為1.732(mpa)；預計tl-007井3號煤臨界產氣井底壓力為1.24~1.
63(mpa)，液面深度260~300m，均表現出較高的地層能量，對產氣有利。
5、良好的煤體結構——原生結構
近年的煤層氣勘探時實踐取得了許多初步認識，從tl-003井~ tl-004井 ~ tl-007井 ~ 潘莊井組，煤的硬度由弱到強。tl-003井煤層較南邊的煤層軟一些，成芯率低一些；而tl-007井煤層成芯率非常高。煤體結構往往對煤層的裂隙滲透率影響很大。
6、煤層滲透率
總的看來，沁水盆地南部勘探區煤層滲透率都很高，除個別情況外（tl-004井，3煤0.06md，15煤，0.0265md），大多數在1~2md之間，顯示出高滲的特點。
沁水盆地南部3號煤層滲透率統計表
綜上所述，沁水盆地南部是我國目前得天獨厚的煤層氣勘探開發有利區。主要表現在地層能量高、煤層厚度大（總厚7~8 ）,分布穩定，埋藏深度淺（<1000m），構造簡單，煤層頂板封閉性好（泥岩，粉沙質泥岩等），煤層含氣量高（20~30m3/t），煤層滲透效能好（一般》1.0md），含氣飽和度高，煤體結構好（原生結構煤），是我們公司近期開發的首選區。
其中，寺頭斷層以東地區約550km2的含氣範圍，已初步得到控制，是準備立項的重點區塊。
二、基本資料
（一） 鑽井基本資料
見表1。
表1鑽井基本資料表
（二） 煤層資料
見表2。
表2煤層深度、厚度表
（三） 室內分析資料
見表3。
表3解吸/吸附分析成果表
（四）注入/壓降測試及原地應力測試資料
表4注入/壓降測試及原地應力測試資料表
（五）煤層頂底板資料
表5煤層頂底板岩性表：
（六）地球物理測井解釋資料
表6地球物理測井解釋資料表
三、地質設計
（一）壓裂目的：
1、通過壓裂改造煤層，有效地將煤層天然裂隙系統與井孔連通起來；
2、解除井眼附近因鑽井、固井可能造成的儲層汙染，增加產氣能力；
3、通過壓裂後排採，進一步認識煤層氣儲層特徵。
（二）壓裂射孔層位：
見表7。
表7煤層射孔基本資料表
（三）壓裂施工要求：目的層： m；壓裂液： ；支撐劑：天然石英砂
四、施工工藝程式及技術要求
（一）通井
1、目的
檢查井筒質量
2、要求
（1）通井規外徑小於套管內徑6～８mm，大端長度不小於0.5m，射孔完成的井應通至人工井底；裸眼、篩管完成的井，用通井規通至套管鞋以上10～15m，然後用油管通至井底。
（2）通井時要平穩操作，下管柱速度控制為10～20m/min，下到距離設計位置或人工井底100m時下放速度不得超過5～10m/min。當通到人工井底懸重下降10～20kn時，重複兩次，使測得人工井底深度誤差下於0.5m。
（3）通井時，若中途遇阻，懸重下降控制不超過20～30kn，並平穩活動管柱、迴圈沖洗，嚴禁猛礅、硬壓。
（4）對遇阻井段應分析情況或實測列印證實遇阻原因，並經整修後再進行通井。
（二）洗井
1、目的
清洗井筒,為後序工作準備良好的井筒條件
2、要求
（1）洗井液水質要求
a.固體懸浮物含量小於2mg/l；
b.總含鐵量小於0.5mg/l；
c.含油量小於30mg/l；
值為6.5～8.5。
e.洗井液的相對密度、粘度、ph值和新增劑應符合施工設計要求。
（2）洗井液儲備量為井筒容積的兩倍以上。
（3）洗井開幫浦時應注意觀察幫浦注壓力變化，控制排量由小到大，同時注意觀察出口返出液情況。若正常洗井，排量一般控制在25～３0m3/h。
（4）洗井過程中，隨時觀察並記錄幫浦壓、排量、出口量及漏失量等資料。幫浦壓公升高，洗井不通時，應停幫浦及時分析原因進行處理，不得強行憋幫浦。
（5）洗井過程中加深或上提管柱時，洗井液必須迴圈兩周以上方可動管柱，並迅速連線好管柱，直到洗井至設計深度。
（6）進出口相對密度應一致，出口液體乾淨無雜質汙物。
（7）洗井液不得漏入地層，最大限度地減少對地層的汙染和損害。
（8）洗井施工中，提公升動力裝置要連續運轉不得熄火。
（9）出口管線連線應平直，末端用地錨固定。
（三）射孔
1、目的
射穿套管、水泥環,射開煤層,溝通產層與井筒
2、要求
（1）認真選擇射孔壓井液，應採用對地層無傷害的無固相優質壓井液。
（2）射孔時應連續施工，並採取防噴、防掉、防卡、防火等安全措施。
（3）以綜合測井圖為準,用自然伽瑪和磁性定位進行較深.
（四）刮削：
1、目的
刮削套管內壁,清除套管內壁上水泥、炮眼毛刺等
2、要求
（1）下管柱時要平穩操作，下管柱速度控制為20～30m/min，下到距離設計要求刮削井段前50m左右時，下放速度控制為5～10m/min。接近刮削井段並開幫浦迴圈正常後，邊緩慢順螺紋緊扣方向旋轉管柱邊緩慢下放，然後再上提管柱反覆多次刮削，直到下放懸重不再下降為止。
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