煤层气井开发动态监测方法研究课件

2010年10月

煤层气井开发动态监测方法研究中国煤层气行业处于商业化开发初期，主要的研发经历了三个阶段：一、资源认识与地质论证阶段（1990－2003年）二、技术试验阶段（2004－2006年）三、规模化开发阶段（2007年以来）煤层气开发历史现状重点开发区域现状开发工艺现状水平井开发工艺现状典型水平井产能开发工艺现状典型水平井井组产能开发工艺现状典型水平井井组产能主要研究成果开发一项技术开发形成煤层气井动态监测技术

形成一套系统形成一套煤层气井开发动态监测与预警系统开发一种工具、申请一项专利开发出判断煤层气井煤粉浓度级别的专用传感器申请《一种煤层气井监控方法和装置》发明专利一项企业规范起草了《煤层气井生产动态监测技术》企业规范取得的主要进展和成果（2）BHP及煤粉产出能力确定评估排采引起有效应力波动对井眼及产层稳定性影响，依据煤粉产出机理预测不同排采制度下煤粉产出能力；储层压力系统动态渗透率应力变化规律含气饱和度气、水产量井间干扰取得的主要进展和成果1、排采制度制定依据类别资料明细压力原始地层压力、井底流压、套管压力、计量系统压力、管线压力、关井压力、输气系统压力等产量产气量（日产量及累计产量）、产水量（日产量及累计产量）、煤粉浓度及产量流体性质水、气成分及物性温度产层温度、产气温度、产水温度工程监测地面设备磨损腐蚀、井下油管断落数据、磨损、腐蚀情况及描述、产层波动及垮塌分析、煤层气开发动态监测与预警系统通过最大程度地控制煤粉，精细化控制排采速度，自动化录取排采信息；实现其减少修井，减少排采人员及成本，连续稳定排采，气体产量及采收率最大化等目的。2煤粉浓度与压力波动预警系统取得的主要进展和成果监测与预警系统实现判断煤粉危险等级数据传输过程井底煤粉数据获取预警显示产水量数据煤粉浓度数据携粉能力井底压力压力波动预警使用传感器采集井底煤粉、井底压力数据，通过数据传输电缆传递至地面煤粉浓度分析仪及控制仪器，经过综合分析煤层气井产水量数据计算携粉能力，对比预警指标判断井底煤粉危险等级、井底压力波动危险等级，实现煤层气井生产动态预警。2煤粉浓度与压力波动预警系统取得的主要进展和成果预警数据传递示意图

2煤粉浓度与压力波动预警系统监测与预警系统实现取得的主要进展和成果预警数据传递示意图

井口仪器与设备智能流量计井底传感器水管压力开关气流量测量井底压力测量煤粉浓度测量套压测量水管线压力测量气体温度测量高压关闭控制系统流量计算单元差速驱动(VSD)电机流量与液位计算通过电机控制速度与扭矩主机人机界面热温调节器VSD和无线交流远控室井口无线控制主机无线控制主机传送生产数据接受生产数据存储生产数据与生成报告接受从远控室的指令从主机发送命令远程控制井口计算机系统主机报警系统转发器需要网络链接2煤粉浓度与压力波动预警系统监测与预警系统实现取得的主要进展和成果依据煤粉的产出规律及其对生产的影响分为四个阶段阶段产气前初期产气阶段产气中期产气后期煤粉产出特征产气前以中、粗颗粒煤粉为主，粗颗粒煤粉沉积到井底口袋内，中等颗粒煤粉达到一定浓度易造成卡泵。初期产气阶段多受到煤粉干扰，致使产气增长势头被不断打断，出现起伏；初期产气阶段以中、细颗粒煤粉为主，细颗粒煤粉以悬浮液形式排出井筒，由于产水量下降，中等颗粒煤粉往往造成卡泵，或煤粉在井底口袋内沉积造成埋泵产气中期以细颗粒煤粉为主，一部分以悬浮液形式排出井筒，另一部分沉积到井底口袋内产气后期基本无水产出，以微细颗粒为主，可随气体以粉尘形式排出，位于大宁煤矿的DNP02井排采两年半以后出现该情况，高速气体携带微细颗粒煤粉对干煤层微孔隙、裂隙孔道具有疏通、打磨作用，使水平井井筒周围煤层透气性明显提高，有利于充分释放煤层气产能典型井FZP01-3SJP02SH01、FZP01-3、FZP02-1、FZP02-2PZP02-1SJ11-1DNP02卡泵煤粉浓度3%~8%2煤粉浓度与压力波动预警系统取得的主要进展和成果（2）初期产气阶段以中、细颗粒煤粉为主，细颗粒煤粉以悬浮液形式排出井筒，由于产水量下降，中等颗粒煤粉往往造成卡泵，或煤粉在井底口袋内沉积造成埋泵三交水平井排采5个月井筒聚集的煤粉颗粒

沁南水平井排采3～9个月井筒聚集的煤粉颗粒

依据煤粉的产出规律及其对生产的影响分为四个阶段2煤粉浓度与压力波动预警系统取得的主要进展和成果SH01井煤粉含量超过3%后卡泵，第二天即完成解卡，处理及时，继续降压。典型井第一次第二次连续降压2煤粉浓度与压力波动预警系统取得的主要进展和成果（3）产气中期以细颗粒煤粉为主，一部分以悬浮液形式排出井筒，另一部分沉积到井底口袋内沁南水平井排采9～24个月井筒聚集的煤粉颗粒依据煤粉的产出规律及其对生产的影响分为四个阶段2煤粉浓度与压力波动预警系统取得的主要进展和成果（4）产气后期基本无水产出，以微细颗粒为主，可随气体以粉尘形式排出，位于大宁煤矿的DNP02井排采两年半以后出现该情况，高速气体携带微细颗粒煤粉对干煤层微孔隙、裂隙孔道具有疏通、打磨作用（部分井眼气体流速大于10m/s），使水平井井筒周围煤层透气性明显提高，有利于充分释放煤层气产能图中红色曲线为气产量，蓝色为水产量，绿色为液柱高度，粉色为套管压力，坐标横轴为时间，单位为天，纵轴分别为产气量、产水量和井底压力。该井排采18个月后产量上升至32000立方米/天依据煤粉的产出规律及其对生产的影响分为四个阶段2煤粉浓度与压力波动预警系统取得的主要进展和成果判断煤粉危险等级数据传输过程井底煤粉数据获取预警显示产水量数据煤粉浓度数据携粉能力4、专利申请井底煤粉危险等级评价流程图取得的主要进展和成果4、专利申请危险级煤粉浓度预警处理数据传递示意图

取得的主要进展和成果充分释放水平井产气潜能，需要在排采中最大程度地控制煤粉，精细化控制排采速度。SH01井排采初期以0.02MPa/d的速度降压，排采20天后开始出现煤粉干扰，排采25天水色变黑，煤粉浓度增加至3%，卡泵停机，经检泵作业，捞出煤粉1～10mm粒径煤粉36L。随后采用控制煤粉浓度的精细管理方式，优化产气设备和系统合理控制煤粉产出浓度，将煤粉浓度控制在0.5%以下，一旦煤粉浓度超标即刻加大排液速度，以加大油管内溶液流速加大携粉能力，促使排采连续稳定进行，排采140天该井气产量上升至16000m3/d。水平井生产动态特征6、煤层气井生产动态变化特征取得的主要进展和成果在鄂尔多斯盆地韩城区块、三交区块选择典型井开展了煤层气井监测技术应用。7、成果应用情况取得的主要进展和成果SH01井排采初期以0.02MPa/d的速度降压，排采20天后开始出现煤粉干扰，排采25天水色变黑，煤粉浓度增加至3%，卡泵停机，经检泵作业，捞出煤粉1～10mm粒径煤粉36L。随后采用控制煤粉浓度的精细管理方式，优化产气设备和系统合理控制煤粉产出浓度，将煤粉浓度控制在0.5%以下，一旦煤粉浓度超标即刻加大排液速度，以加大油管内溶液流速加大携粉能力，促使排采连续稳定进行，排采140天该井气产量上升至16000m3/d。在鄂尔多斯盆地韩城区块、三交区块选择典型井开展了煤层气井监测技术应用。7、成果应用情况取得的主要进展和成果7、成果应用情况取得的主要进展和成果对于示范区煤层气井预警包括煤粉浓度预警和压力波动预警，现场监测与煤样力学特性测试，提出煤粉浓度预警指标和压力波动预警指标。煤粉浓度预警指标：（1）煤粉浓度小于1%，生产井安全；（2）煤粉浓度1%～3%，生产井存在卡泵危险