(Sucursal Langfang del Instituto de Investigación para la Exploración y el Desarrollo del Petróleo de China, Langfang 065007)
Resumen: El El modelo de acumulación de metano en capas de carbón se puede dividir en tipo de autogeneración y autoalmacenamiento, tipo de adsorción, tipo de autogeneración y autoalmacenamiento y tipo de almacenamiento endógeno y externo. El período de acumulación de metano en las capas de carbón se puede dividir en período de acumulación temprana, período de transformación estructural tardía y período de minería, y se señalan particularmente las condiciones para la generación de acumulación en el período de minería. Se utilizaron facies sedimentarias para analizar los microciclos en vetas de carbón gruesas, y las secciones ricas en gas de vetas de carbón de alta calidad se dividieron en secciones finas para explorar el tipo de material parental que forma el carbón y su control; el alto rendimiento y enriquecimiento del metano de los yacimientos de carbón; el campo de tensión estructural y el mecanismo de la fuerza hidrodinámica sobre la acumulación de metano en los yacimientos de carbón. Se resumen las características de la extracción de metano en lechos de carbón y se señalan las tres etapas de la extracción de pozos de metano en lechos de carbón: etapa bloqueada, etapa no bloqueada y etapa subsaturada. Se cree que la etapa subsaturada se puede dividir en varias etapas decrecientes. Hay tres tipos de características mineras: autarquía, exportación e importación. Con base en las condiciones geológicas, se analizaron la aplicabilidad y los efectos de la aplicación doméstica de las tecnologías de perforación sísmica bidimensional AVO, pozos horizontales de pluma direccional, chorro hidráulico de radio ultracorto, pozos en forma de U y pozos en forma de V.
Palabras clave: Características de la minería enriquecida y de alto rendimiento de material formador de carbón en el modelo de acumulación de metano en lechos de carbón; tecnología aplicable
Acerca del autor: Zhao Qingbo, nacido en 1950; , ingeniero superior a nivel de profesor, PetroChina Experto técnico superior de la empresa del grupo, profesor a tiempo parcial de la Universidad de Geociencias de China (Wuhan); líder adjunto del grupo de metano de yacimientos de carbón del Instituto del Petróleo de China, que se dedica principalmente a la exploración y el desarrollo de metano de yacimientos de carbón; , fue autor de 17 monografías y publicó más de 50 artículos académicos. Dirección: Instituto de Investigación de Metano de Capas de Carbón, Box 44, Wanzhuang, Ciudad de Langfang, Provincia de Hebei. Número de contacto: (010) 69213108. Correo electrónico: zhqib@petrochi-na. com. Communication Network (abreviatura de Communicating Net)
Análisis de las condiciones de formación de yacimientos de metano en capas de carbón, características de producción y tecnologías aplicables
Zhao Qingbo, Sun Fenjin, Li Wuzhong, Wang Bo, Sunkong
(Instituto de Investigación de Exploración y Desarrollo de Petróleo de PetroChina de Langfang Branch, Langfang 065007)
Resumen: Los modelos de acumulación de metano en capas de carbón se pueden dividir en tres tipos: yacimientos autigénicos de gas adsorbido, yacimientos autigénicos de gas libre y Rocas generadoras autigénicas de reservorio externo. Las tres etapas de acumulación son la etapa de acumulación temprana, la etapa de acumulación tardía sujeta a transformación estructural y la etapa de acumulación secundaria durante el proceso de desarrollo. Se destacan particularmente las condiciones para la agregación secundaria durante el desarrollo. Análisis de la microcirculación en gruesas vetas de carbón mediante facies sedimentarias. Se clasificaron las secciones de vetas de carbón con alto contenido de gas y se discutieron más a fondo los tipos de fuentes de formación de carbón y sus efectos de control sobre la producción y el enriquecimiento de metano de los yacimientos de carbón. Se expuso el mecanismo del campo de tensiones tectónicas y la dinámica de fluidos en la acumulación de metano en capas de carbón. Se resumen las características de producción de los pozos de metano en lechos de carbón: se señalan las etapas de producción obstruidas, desbloqueadas e insaturadas, y la etapa insaturada se puede dividir en varias etapas de agotamiento, la localización de la estructura y la heterogeneidad de la capa interna conducen a la auto-agotamiento; operado y de tipo exportador e importado tres características de producción. Con base en los antecedentes geológicos, se analizan la aplicabilidad y los efectos de las tecnologías de perforación sísmica bidimensional AVO, pluma de pozos horizontales, chorro hidráulico de radio ultracorto y perforación en forma de U y V.
Palabras clave: metano en yacimientos de carbón; modelo de acumulación; fuente de formación de carbón; características de producción y abundancia; tecnología aplicable;
1 Análisis de las condiciones de acumulación de metano en yacimientos de carbón. Modo de acumulación de metano en lechos de carbón y período de acumulación
1.1.1 El modo de acumulación de metano en lechos de carbón se divide en tres categorías.
Tipo de adsorción de autogeneración y autoalmacenamiento: la mayor parte del metano del lecho de carbón existe en la veta de carbón en estado adsorbido y se concentra en la zona de la pendiente con una estructura relativamente estable. Por ejemplo, la producción media diaria de gas de un solo pozo en el pozo horizontal Panzhuang en la cuenca sur de Qinshui es de 30.000 m3, el carbón número 3 en el pozo Zhengshi 60 está enterrado a 1.337 metros de profundidad y tiene una producción diaria de gas de 2.000 metros cúbicos; .
Tipo libre autogenerado y autoalmacenado: el gas adsorbido en la veta de carbón y el gas libre son relativos y en su mayoría provienen de la misma fuente de interacción. Parte del metano del lecho de carbón existe en la veta de carbón en estado libre, y otra parte está ubicada en puntos altos estructurales locales. En la etapa inicial, las vetas de carbón estaban profundamente enterradas y tenían una alta producción de gas. Más tarde, la veta de carbón ascendente se vuelve menos profunda y la compactación se debilita. Las cornamusas secundarias tienen buena permeabilidad y sus alas están guiadas por fuentes de hidrocarburos. En condiciones de confinamiento favorables, los puntos altos locales forman áreas de enriquecimiento de alta permeabilidad y alto rendimiento.
El pozo Cai 504 en el área de Cainan de la cuenca de Junggar ha desarrollado bloques de fallas, puntos altos, buenas propiedades físicas, el gas libre y el gas adsorbido se almacenan en la misma fuente, la profundidad de la veta de carbón es de 2575 m y la producción diaria de gas es 6500m3.
Tipo de almacenamiento endógeno y externo: Como roca generadora, el gas generado por la veta de carbón migra a la parte superior o a las rocas circundantes, y en condiciones favorables de trampa, se forman reservorios de gas libre en las areniscas y calizas. , permitiendo que el gas adsorbido y el gas libre provengan de la misma fuente, se acompañen, se transformen y se superpongan, pudiendo superponerse en un plano para formar una gran área de distribución. El espesor de la piedra arenisca del techo del pozo WL2015 en el área de Hancheng en el borde oriental de la cuenca de Ordos es de 14,1 m, la presión en boca de pozo después de la fracturación es de 2,32 MPa y la producción diaria de gas es de 2400 m3.
Figura 1 Modelo de acumulación de metano en capas de carbón
1.1.2 El período de acumulación de metano en capas de carbón se divide en tres categorías.
Acumulación temprana de gas: a medida que avanza la sedimentación, la profundidad de enterramiento de las vetas de carbón aumenta gradualmente y se continúa generando una gran cantidad de gas. Un entorno de generación de gas suficiente, una buena migración y acumulación de energía potencial, una adsorción suficiente y condiciones de sellado favorables, una alta saturación y una acumulación de alta permeabilidad han sentado las bases para una acumulación temprana. El δ13c 1 de este tipo de yacimiento de gas es relativamente pesado (Tabla 1), lo que muestra las características de los yacimientos de gas primarios.
Formación de yacimientos en la última etapa de transformación estructural: una vez que el equilibrio dinámico del sistema se rompe por la actividad de la falla estructural, es decir, el agua abre el depósito de metano del lecho de carbón y se llenan las fisuras de la veta de carbón. por vetas de calcita, luego se reajusta la energía y se redistribuyen los hidrocarburos. El antiguo yacimiento de metano de la capa de carbón fue destruido y comenzaron a formarse nuevos bloques enriquecidos y de alto rendimiento (Figura 2).
Después de ser levantadas por la estructura, aparecen localmente estructuras anticlinales de falla, lo que reduce la presión de la veta de carbón y desorbe el gas. Las grietas generadas por el movimiento tectónico se comunican con el gas inferior, provocando su migración. y acumularse hacia puntos altos estructurales locales. A medida que la cuenca se hunde y acepta sedimentación, la presión aumenta gradualmente, el gas natural se regenera y el gas natural en las alas del anticlinal se reabsorbe y acumula. La mayoría de estos yacimientos de gas son secundarios y δ13C1 es relativamente ligero (Tabla 1).
Tabla 1 Contenido de CH4 y distribución de δ13C1 en diferentes tipos de yacimientos de gas
Figura 2 Proceso de migración y acumulación de metano en capas de carbón.
Reservorios secundarios durante la minería: El estado original del metano de las capas de carbón es un estado de adsorción. Cuando la presión cae a un punto crítico durante la minería, el estado de equilibrio original se rompe y pasa a un estado libre. Los canales de inhalación de gas de solución se redistribuirán o desplazarán, formando así depósitos secundarios en la minería de metano de carbón, que es una condición que el petróleo y el gas convencionales no tienen. Estos yacimientos de gas en las zonas mineras de carbón tienen un bajo contenido de CH4 cerca del pozo.
(1) Migración de metano de capas de carbón en yacimientos secundarios
La canalización se refiere a la migración de gas a lugares altos o zonas de alta permeabilidad, y el movimiento de agua a lugares bajos, formando El El flujo trifásico de carbón en polvo, gas y agua entra en un estado residual después de desarrollarse durante varios años, produciendo una gran cantidad de microporos y gas profundo. En el proceso de extracción de metano de yacimientos de carbón, algunos pozos en la misma zona tienen alta producción y otros tienen baja producción, lo que está relacionado con su ubicación estructural. El gas desorbido fluye en diferentes direcciones en la parte superior de la estructura o canales de alta permeabilidad o "se disocia en depósitos", y el metano del lecho de carbón se desplaza, lo que resulta en menos gas en el punto alto e incluso flujo artesiano en la etapa posterior. y menos sinclinal agua y atmósfera. Por ejemplo, el caso del desarrollo de metano en capas de carbón en el anticlinal de Puchi (Fig. 3, Tabla 2).
En la etapa inicial, el área tenía flujo monofásico con reducción total de la presión de descarga, y flujo trifásico de gas, agua y carbón pulverizado en el período posterior, se redujo la presión. en la parte inferior, y en el pozo superior de gas de alto rendimiento de autoinyección se produjo un flujo monofásico. Básicamente, el status quo se mantuvo después de 4 años. En este bloque se han explotado 477 pozos verticales y 57 pozos horizontales durante más de 4 años. Actualmente, el número de pozos verticales y pozos horizontales que producen gas pero no agua es 29 y 11 respectivamente, y el número de pozos verticales y pozos horizontales que producen agua pero no gas es 12 y 19 respectivamente.
(2) Canalización en la acumulación secundaria de metano de yacimientos de carbón.
La capa transversal se refiere a la acumulación de gas desorbido a otras capas a lo largo de fallas, fisuras o canales desarrollados posteriormente durante el proceso de extracción de metano del lecho de carbón o cuando la parte superior de la goaf colapsa. Hay cinco situaciones principales: ① La falla original se cerró en la etapa inicial y se abrió después de que la presión cayó al punto crítico; ② El pozo horizontal penetró en el techo y el piso y la fractura abrió el techo y el piso; ) Las grietas generadas por la liberación de la tensión minera causaron la desorción de El gas penetra en el techo y el piso y entra en la arenisca y la piedra caliza para formar gas libre ⑤ Después de que se extrae la veta de carbón, la tensión de colapso del techo se libera y se forma una zona de grieta; aparece en la parte inferior.
Análisis de ejemplo típico:
① La liberación de estrés minero en el área minera de Fuxin conduce a la formación de yacimientos secundarios de petróleo y gas.
Zonas mineras y de explotación: Se han perforado 7 pozos en Fuxin.
Después del colapso del goaf, la producción diaria de gas de un solo pozo en la zona de fractura de arenisca en la parte superior de la veta de carbón fue de 15.000 m3 a 215.000 m3, y el contenido de CH4 fue superior a 50. Después de un año de producción, la producción acumulada de gas de un solo pozo alcanzó los 2,6 millones de m3. La producción anual de gas de Yangquan es de 765.43806 millones de m3, de los cuales el 90% se produce a partir de capas adyacentes. Tiefa CBM 70 se produce en la zona minera (Figura 4).
Figura 3 Mapa de características de desarrollo de metano en capas de carbón del Anticlinal de Puchi
Tabla 2 Estado de desarrollo de los pozos de desarrollo en Anticlinal de Puchi
Nota: Los valores en el diario columnas de producción de gas y producción diaria de agua El numerador es la producción de hace cuatro años y el denominador es la producción actual.
Figura 4 Diagrama esquemático de la extracción de metano en yacimientos de carbón en minas y zonas de goaf
② Canalización de fracturas de pozos verticales.
La fracturación del pozo Punan 38 mostró una presión de fractura ultrabaja de 9,6 MPa, que es más de 10 MPa inferior a la de los pozos adyacentes. La producción diaria inicial de agua fue de 62 m3 y, cuatro años después, ahora es de 54,8 m3. La producción acumulada de gas es de sólo 38.000 m3.
③ Canalización de pozo horizontal
La veta de carbón del Pozo FZP031 se perforó a 4084m, con una velocidad de perforación de 81. El ramal principal y los ramales encontraron 4 fallas, obviamente perforando en la capa de agua inferior, y el efecto de desarrollo fue pobre (Figura 5): la producción diaria máxima intermitente de gas es 65,438 392m3, la producción acumulada de gas es 290,000m3 y la producción acumulada de gas es de 290,000m3. La producción es de 43.000m3. La producción diaria actual es pobre. Los puntos altos estructurales de la capa de agua bruta están ocupados por gases desorbidos. El pozo FZP03-3, que está 75 m menos profundo que este pozo, tiene una producción diaria de gas de 3783 m3 y una producción diaria de agua de 5 m3.
En la exploración y desarrollo de metano de yacimientos de carbón, se debe formar una red de pozos de desarrollo primario para buscar gas adsorbido en la veta de carbón, y se debe formar una red de pozos de desarrollo secundario para buscar gas adsorbido en producción. Debido a la caída de presión durante el proceso minero, los hidrocarburos La idea de exploración y desarrollo de redistribuir el gas y el agua del estado adsorbido al estado libre rompe el estado de equilibrio original y resuelve el problema de la canalización o canalización del gas para formar reservorios de gas libre. acumulación secundaria.
1.2 Entorno favorable para la formación de carbón y ciclo de enriquecimiento de alto rendimiento del metano de yacimientos de carbón
En la exploración de petróleo y gas, las fases sedimentarias se han utilizado para analizar las características de cambio de los cuerpos de arena en el pasado. A través de una gran cantidad de análisis de minerales arcillosos de vetas de carbón, identificación de plantas, características de registro de pozos, especialmente observación del núcleo de vetas de carbón, calidad del carbón y análisis de gases, se cree que la influencia del ambiente sedimentario en la generación, almacenamiento, preservación y La permeabilidad del metano del lecho de carbón se logra mediante el control del depósito. Realizado por la composición del material, el ambiente de depósito controla la heterogeneidad dentro de la capa y los microciclos de la calidad del carbón, y controla la heterogeneidad del contenido de gas y la permeabilidad dentro de la capa.
Plano: la veta de carbón de la facies de Hejianwan es gruesa, la calidad del carbón es buena, el contenido de gas es alto, la producción de un solo pozo es alta y las tierras altas junto al río están opuestas a la depresión junto al lago (Tabla 3) .
Figura 5 Diagrama esquemático de los pozos horizontales fzp 031 y FZP03 3.
Tabla 3 Datos de producción y calidad del carbón de las diferentes litofacies de carbón de C-P en el campo de gas de Edong
Vertical: Afectadas por el ambiente sedimentario, las gruesas vetas de carbón a menudo forman múltiples ciclos sedimentarios, incluidas vetas. Piedra, hulla oscura y hulla brillante, la hulla brillante tiene un alto contenido de vitrinita, alta permeabilidad y alto contenido de gas. Los diferentes componentes de la roca de carbón están controlados por el tipo de material parental que forma el carbón, y abundan las plantas superiores. El carbón brillante formado por gelificación tiene un bajo contenido de cenizas, un alto contenido de vitrinita, una escisión desarrollada y un alto contenido de gas. Lo contrario ocurre con los clastos, los iones solubles en agua o el carbón oscuro en ambientes herbáceos donde se forma carbón.
El carbón #9 en el Pozo Wushi 1 se puede dividir en cuatro microciclos intracapa (Figura 6). Contenido de cenizas: carbón oscuro 14 ~ 15, carbón brillante 3,7 ~ 5,1; contenido de vitrinita: carbón oscuro 23 ~ 49, carbón brillante 66 ~ 79.
1.3 Control de la acumulación de metano en capas de carbón mediante campos de tensión tectónica
Las áreas de alto valor del campo de paleoestrés han desarrollado fallas, hidrodinámica activa, mineralización severa de vetas de carbón y bajo contenido de gas; valores Las vetas de carbón en el área han desarrollado escisión, se encuentran en un ambiente de agua presurizada, tienen buenas condiciones de conservación y tienen un alto contenido de gas. Los puntos altos estructurales locales son a menudo áreas con campos de tensión relativamente bajos, alta permeabilidad de las vetas de carbón, alta producción de un solo pozo, buenas condiciones de conservación de metano en los lechos de carbón y alto contenido de gas sin lavar.
1.4 Control de la evolución térmica en la estructura de los poros del metano del lecho de carbón
El carbón de alto rango está dominado por microporos inferiores a 0. 01μm y mesoporo 0, 01 ~ 1μm, generalmente por encima de 80. Los mesoporos y microporos son los principales espacios de adsorción del metano de las capas de carbón, y la escisión secundaria y las grietas los eliminan.
Figura 6 Diagrama del ciclo sedimentario del carbón #9 en el pozo Wushi 1
Bajo rango de carbón>: macroporos y mesoporos de 1 μm son dominantes, el grado de evolución es bajo y las fisuras son no desarrollado. Los macroporos son el principal espacio de almacenamiento y canales de difusión, filtración y producción de gas adsorbido y gas libre.
El carbón de calidad media está dominado por poros medianos y grandes, que son los canales de difusión y filtración del metano de las capas de carbón.
Resonancia magnética nuclear: El espectro del tiempo de relajación T2 de yacimientos de metano en capas de carbón tiene características bimodales. En comparación con el espectro de tiempo de relajación T2 de los yacimientos convencionales de baja permeabilidad, existe un intervalo obvio entre los dos picos de los yacimientos de metano de los yacimientos de carbón, lo que indica que el agua unida y los fluidos móviles no pueden comunicarse eficazmente con los yacimientos de metano de los yacimientos de carbón. Sin embargo, las estructuras del espectro T2 de yacimientos con diferentes rangos de carbón son diferentes, lo que se debe a diferentes estructuras de poros (Figuras 7 y 8). El carbón de bajo rango está dominado por los macroporos, mientras que el carbón de alto rango está dominado por los microporos. El pico izquierdo de la curva de rango alto del carbón es alto, el pico derecho es bajo y el pico medio es cero, mientras que ocurre lo contrario para el rango bajo del carbón. El pico de la izquierda son los poros que no fluyen y el pico de la derecha es el reservorio de fractura de escisión secundaria fluido. Cuanto mayor sea el valor máximo del pico derecho del carbón de alto rango (con tacos desarrollados), mayor será la producción del pozo de gas (Figura 9).
1.5 El efecto de control del campo hidrodinámico en los depósitos de metano de lechos de carbón
Figura 7 Características de la estructura de poros de los rangos altos y bajos de carbón
La producción de áreas estancadas de agua en los puntos altos estructurales locales, el agua está baja y el gas está alto, y el área que soporta presión sinclinal produce agua alta. El agua subterránea generalmente está activa en laderas y valles, de acuerdo con el mecanismo del agua que fluye hacia abajo y el gas que migra hacia arriba. La mayoría de las áreas de estancamiento y flujo débil en el bloque Fanzhuang son: pozos de alto rendimiento de 2500 m3/d; contenido de gas en el área de recarga de aguas subterráneas del este
Figura 8 Características de distribución de poros de diferentes rangos de carbón
Fig. 9 Espectro de tiempo de relajación T2 de yacimientos de carbón con diferentes rangos de carbón
2 Características de la extracción de metano en lechos de carbón
Para vetas de carbón de permeabilidad media y baja en mi país, la distancia entre pozos de metano en capas de carbón es generalmente de 300 mx 300 m, y un solo pozo El período de producción estable es de 4 a 6 años, incluso más corto para los pozos horizontales. La minería se puede dividir en tres etapas: período de auge, período de producción estable y período de declive. El período de declive se puede dividir en varias etapas de declive gradual.
2.1 Los tres tipos de características mineras están formadas por las diferencias de heterogeneidad en posiciones y capas estructurales.
Tipo autosuficiente: suelen ubicarse en zonas con estructura plana y fuerte homogeneidad. La producción de gas es el gas desorbido dentro del radio de despresurización del pozo. Los pozos de drenaje y los pozos de producción generalmente se ubican en partes estructurales suaves con una fuerte homogeneidad intracapa. Hay tres etapas en la producción diaria de gas: aumento, producción estable y disminución. La mayoría de estos pozos son pozos de bajo rendimiento (Fig. 11).
Figura 10 La relación entre el agua subterránea, el alto contenido de gas y las áreas de producción de metano de yacimientos de carbón en el bloque Fanzhuang
Figura 11 Mapa de características de extracción de metano de un solo pozo de yacimientos de carbón
Tipo de exportación : Ubicado en el ala de la estructura, tiene una fuerte heterogeneidad. Parte de la producción de gas se produce desde el pozo a través del radio de desorción de despresurización del pozo, y la mayor parte del gas se produce a través de canales de alta permeabilidad o difusión desde otros pozos a lo largo de la tendencia ascendente. Los pozos de drenaje generalmente se ubican en alas estructurales con fuerte heterogeneidad. La producción diaria de gas es baja o nula, aumenta y cae lentamente. La mayoría de estos pozos tienen baja producción y una rápida disminución de la producción.
Los pozos P111, PN11, PN25, HP110 y HP2113 del anticlinal de Puchi están ubicados en las alas del anticlinal y son estructuralmente bajos.
Tipo de entrada: mayoritariamente situadas en puntos altos de la estructura. En la etapa inicial, el gas desorbido despresurizado del pozo se produjo desde el pozo a través del embudo despresurizado. En la etapa posterior, el gas desorbido de la parte inferior de la estructura se transportó al pozo para su producción. Los pozos de drenaje y producción están ubicados en puntos estructurales altos y estos pozos generalmente tienen una producción alta y estable durante un período prolongado. La producción diaria de gas aumenta - producción estable - aumenta - disminuye.
Los pozos PN14, P13, PN27 y P15, ubicados en el punto alto de la estructura anticlinal de Puchi, tienen alta producción de gas y baja producción de agua, los cuales están relacionados con la difusión y aporte de gas en ubicaciones bajas y tienen características típicas de producción de insumos.
2.2 Diferentes tasas de reducción de presión crean tres efectos mineros.
2.2.1 Desorción desbloqueada
El nivel del líquido de bombeo está razonablemente controlado, la velocidad de reducción de presión es cercana a la velocidad de desorción, el efecto negativo causado por la tensión efectiva es menor que el positivo. efecto causado por la contracción de la matriz y la permeabilidad. A medida que la generación de agua y gas ligados aumenta y se estabiliza, las burbujas extraen parte del agua ligada y el rendimiento es ideal (Figura 12i). Tomando como ejemplo el antiguo pozo X1, el sistema de drenaje de este pozo es razonable. Después de medio año de drenaje de líquido y reducción de presión, el nivel de líquido se ha mantenido básicamente estable y la producción diaria de gas se ha estabilizado en más de 4320 m3/d. Aún mantiene una producción alta y estable.
Figura 12 Curva característica del impacto de diferentes medidas en la producción de gas en pozos de metano en lechos de carbón
Desorción supercrítica
La tasa de desorción es menor que la tasa de reducción de presión, y el nivel de líquido de reducción de presión cae demasiado rápido, lo que lleva al cierre de las fisuras de las vetas de carbón y a las tensiones de los listones, un fuerte aumento-disminución repentina en la producción diaria de gas, una disminución constante de la permeabilidad y un efecto deficiente de la producción de gas (Figura 12ⅱ). Tomemos como ejemplo el pozo Guy2. Después de más de 30 días de drenaje y reducción de presión, el nivel de líquido en el pozo cayó por debajo de la veta de carbón. Debido a la rápida velocidad de extracción, el efecto de recuperación de gas en la etapa inicial es deficiente. Después del segundo ajuste del sistema de drenaje por fracturamiento en julio de 2010, la producción diaria de gas alcanzó un máximo de 4.000 m3/d, y luego se estabilizó en más de 1.600 m3/d. Durante el período de máxima producción de gas, el nivel de líquido diario del pozo PzP03 cayó de 63 a 87 m, lo que resultó en la producción de pozo individual inicial más alta del país (6,5438 millones) y actualmente la producción de pozo individual más baja del área.
Desorción obstaculizada
La velocidad de goteo del líquido es demasiado lenta, la tasa de desorción es mayor que la tasa de reducción de presión, el efecto negativo causado por la tensión efectiva es mayor que el efecto positivo de la matriz. contracción, es difícil deformar las burbujas y la reducción de presión es difícil en la etapa inicial. La desorción está bloqueada por el polvo de carbón, la resistencia del nivel del líquido no es suave, la producción diaria de gas es inestable y el efecto de desarrollo es pobre ( Figura 12ⅲ). Bueno, FzP03-3 se cerró más de 26 veces en 770 días y el efecto de desarrollo fue muy pobre.
2.3 Tipos de agua de veta de carbón y sus características mineras
El agua de veta de carbón se puede dividir en agua intracapa, agua entre capas y agua de fuente externa; las áreas de alta producción de gas son; agua intracapa e intercapa, las aguas con fuentes externas son áreas de baja producción de gas.
(1) Agua de formación: agua en fisuras y escisiones de vetas de carbón. La producción diaria de agua es pequeña. En las etapas media y tardía de la minería, la producción alta de agua es casi improductiva, mientras que la producción baja de agua está disminuyendo. El agua en la formación se puede dividir a su vez en agua móvil (grietas), agua adsorbida (superficie de las partículas de carbón) y agua húmeda (
(2) Agua entre capas: el agua entre capas finas penetra en la veta de carbón. Durante minería La producción de agua se reduce significativamente y se puede controlar.
La despresurización continua de los pozos de gas con agua entre capas puede controlar la producción de agua y mejorar el efecto de desarrollo. El metraje total de la veta de carbón del pozo Qinshui Fanzhuang FzP11 fue de 4710 m. Abril de 2009. Se puso en producción con una producción máxima diaria de agua de 175 m3. La producción diaria actual de gas es de 21.436 m3, la producción diaria de agua es de 20,7 m3, la presión de la carcasa es de 0,15 MPa, el nivel del líquido es de 4 m y el agua acumulada. La producción es de 37.000 m3 y la producción acumulada de gas es de 814 m3. Se puede ver que cuando el agua entre capas ingresa al pozo de metano del lecho de carbón, el desplazamiento de agua aumenta en el corto plazo, la producción diaria de gas continúa aumentando y los resultados de desarrollo son buenos. /p>
(3) Agua exógena: las fallas o fracturas están relacionadas con agua de piedra caliza del Ordovícico de alta permeabilidad y otras capas de agua. El volumen de agua es grande y difícil de controlar.
3 Análisis aplicable. tecnologías para la exploración y el desarrollo de metano en capas de carbón
3.1 La tecnología sísmica AVO predice áreas de enriquecimiento de alto rendimiento
Diferencias en la impedancia de las ondas entre las vetas de carbón y la roca circundante La propia veta de carbón tiene una fuerte reflexión. y la diferencia entre el contenido de gas y el contenido de agua es prominente localmente: después de un alto contenido de gas, la amplitud disminuye con el aumento del desplazamiento del disparo, lo que resulta en una anomalía AVO (punto brillante), que es diferente a la del gas natural convencional con una amplitud de alta impedancia. El concepto de puntos brillantes que aumentan con la distancia es diferente y tiene las siguientes características: los pozos de alto rendimiento tienen fuertes anomalías AVO (alto contenido de gas y bajo contenido de agua), las intersecciones del perfil de la veta de carbón y los gradientes son anormalmente grandes, es decir, los puntos brillantes son fuertes; los pozos de bajo rendimiento tienen anomalías AVO débiles (bajo contenido de gas, alto contenido de agua) se caracterizan por un bajo contenido de gas, baja saturación y baja permeabilidad.
El contenido de gas del Pozo 1. en el área de anormalidad fuerte de AVO en el área de alta producción de metano de capas de carbón es de 21 m3/t, y la producción diaria de gas es de 2847 m3 (Figura 13); , una producción diaria de gas de 64 m3 y una producción de agua de 90 m3. Según esta teoría, la tecnología sísmica AVO se puede utilizar para predecir áreas de enriquecimiento de alto rendimiento.
Figura 13 Mapa característico de AVO del carbón No. 5 en el pozo Jishi 1
3.2 Condiciones geológicas aplicables para la perforación de pozos horizontales de pluma direccional
Se han perforado más de 160 pozos horizontales de pluma direccional en mi país Bueno, la producción máxima diaria de gas. de un solo pozo es de 105.000 m3.
La tecnología de pozos horizontales de pluma direccional es adecuada para extraer metano de capas de carbón en yacimientos de baja permeabilidad. Integra medidas de perforación, terminación y estimulación de la producción. Puede maximizar la comunicación de los sistemas de fractura naturales en las vetas de carbón y aumentar la producción de un solo pozo en el. misma área entre 5 y 10 veces, las condiciones geológicas aplicables son las siguientes:
(1) Estructura estable, sin fallas importantes: FzP031 ha encontrado 4 fallas, con una producción máxima diaria de gas de 1366 m3, y una producción diaria de agua actual de 687 m3 de 32 ~ 75 m3 Hancheng 04, 07, 09 La producción diaria de agua del pozo es de 20 ~ 48 m3 y la producción diaria de gas es inferior a 60 m3.
(2) Las condiciones de sellado lejos de la capa de agua son mejores; el espesor de la lutita del techo triple es
(3) El carbón estructural bituminoso no se desarrolla: el promedio. La producción diaria de gas de los pozos Hancheng y Heshun 12 es de 720 m3.
(4) La profundidad de la veta de carbón es inferior a 1.000 metros; la producción diaria de gas de los pozos Wum11 y Fz151 con profundidades de veta de carbón de 800 a 1.000 metros.
(5) Veta de carbón espesor>; 5m: Liulin La veta de carbón en el Pozo CL3 tiene 4m de espesor, con una producción máxima diaria de gas de 950.000 m3, con una producción estable decreciente durante 1,60 días, y una producción diaria de gas de 2807m3, totalizando 1.21.000 m3.
(6) Contenido de gas>; 15m3/t en el este de Panzhuang: 8m3/t (espesor de roca de cubierta 2~5m), 15~22m3/t en el norte (espesor de roca de cubierta>: 100~200m ), Aunque la parte oriental está entre 100 y 200 m menos profunda que la parte norte, la producción media diaria de gas de 6 pozos en el norte es de 30.000 m3 y la producción media diaria de gas de 7 pozos en el este es de 65.438
(7) La rama principal es paralela a la veta de carbón o ascendente: pozo único Producción promedio diaria de gas, acumulación de formación y análisis del efecto de la producción de gas en la etapa de descenso de 1MPa, trayectoria del pozo horizontal: las vetas de carbón paralelas son las mejores, seguidas por hacia arriba y pobre hacia abajo; los tipos "convexos" y "cóncavos" son los peores.
(8) Metraje efectivo de la veta de carbón> 3000 metros: metraje de la veta de carbón horizontal
(9) Distribución razonable de las ramas: la rama principal tiene aproximadamente 1000 m de largo, el espacio entre ramas es de 200 ~ 300 m, y la distancia de la rama es 200 ~ 300 m. Ángulo 10 ~ 20.
(10) Tasa de perforación efectiva de la veta de carbón>: 85: Tasa de perforación de la veta de carbón del pozo 10 <85, puesta en producción durante más de 1 año, producción diaria promedio de gas de un solo pozo de 800 m3, la más alta
3.3+ Condiciones aplicables para la perforación por chorro hidráulico de radio corto
Esta tecnología ha perforado más de 23 pozos de metano en lechos de carbón en China, pero el efecto no es ideal. Las razones principales son la baja permeabilidad, el diámetro pequeño de la boquilla, la curvatura grande y el bloqueo después de la pulverización. El diámetro de la ventana del chorro hidráulico es de 28 mm y la abertura es pequeña, lo que se bloquea fácilmente con el polvo de carbón y el agua durante el drenaje y la minería. . Se puede utilizar para boquillas giratorias de gran diámetro y pruebas de pulverización en orificios abiertos.
3.4 Condiciones aplicables para la perforación de pozos "Montaña", "U" y "V".
Dado que los yacimientos de metano en capas de carbón de mi país tienen las características de baja permeabilidad, y la mayoría de ellos son fallas. bloque de gas El área de la veta de carbón conectada por el pozo horizontal en forma de U es pequeña y el efecto de la aplicación es deficiente. En China se han perforado más de 16 pozos horizontales en forma de U, pero el efecto de aumento de la producción no es evidente.
La producción diaria de gas del Pozo SJ12-1 se mantiene estable en 1.750 m3, y la producción acumulada de gas es de 1.910.000 m3 y lleva tres meses y medio en descenso desde su puesta en operación. Los oleoductos y los tubos de fibra de vidrio tienen éxito en secciones horizontales, pero el efecto es pobre en yacimientos de gas de baja permeabilidad. La zona de alta permeabilidad [(1,0 ~ 3,6)×10-3 μm 2] tiene un mejor efecto: la producción diaria de gas de los pozos individuales en Changbin y Sihe es de 5600 ~ 1400 m3.
En el futuro, un pozo horizontal puede pasar a través de varios pozos verticales del grupo de pozos "Shan". Actualmente, los países extranjeros han desarrollado con éxito rocas de sal utilizando esta tecnología.
4 Conclusiones
(1) Según las prácticas de exploración y desarrollo de metano en capas de carbón de mi país, los modelos de acumulación de metano en capas de carbón se dividen en tipo de adsorción de autogeneración y autoalmacenamiento, autogeneración y tipo libre de autoalmacenamiento y tipo endógeno y externo. Al mismo tiempo, se cree que el período de acumulación de metano en capas de carbón se puede dividir en tres tipos: acumulación temprana, transformación estructural tardía y acumulación secundaria. durante la minería. La acumulación secundaria durante la minería será el pozo secundario en el desarrollo de metano en capas de carbón, la principal área de producción de la red.
(2) Utilice facies sedimentarias para analizar vetas de carbón gruesas, vetas de carbón de alta calidad y áreas de enriquecimiento de alto rendimiento. Al analizar la microcirculación en vetas de carbón gruesas, se descubre que el material original que forma el carbón; controla la composición de la roca de carbón y la producción de un solo pozo, y la formación de gelificación. El carbón brillante tiene un bajo contenido de cenizas, un alto contenido de vitrinita, tacos bien desarrollados y un alto contenido de gas, lo que lo convierte en una sección enriquecida y de alto rendimiento.
Lo contrario ocurre con los clastos, los iones solubles en agua o el carbón oscuro en ambientes herbáceos donde se forma carbón.
(3) Área con bajo valor del antiguo campo de tensión, se desarrolla la escisión de la veta de carbón, se encuentra en un ambiente de agua presurizada, tiene buenas condiciones de conservación y tiene un alto contenido de gas en el área de agua estancada que produce poca agua; y gas alto, y el área presurizada sinclinal produce agua alta.
(4) Las diferencias de heterogeneidad en las partes estructurales y estratos han formado tres características mineras: autosuficiente, producción e insumos, y diferentes tasas de despresurización han formado tres efectos mineros: suave, bloqueado y supercrítico.
(5) Las anomalías AVO fuertes en pozos de alto rendimiento son puntos fuertes entre los puntos brillantes; las anomalías AVO débiles en pozos de bajo rendimiento se caracterizan por un bajo contenido de gas, baja saturación y baja permeabilidad. Los pozos horizontales de pluma direccional solo pueden lograr buenos resultados de desarrollo bajo condiciones geológicas y métodos de perforación adecuados; el chorro hidráulico de radio ultracorto debe ser adecuado para vetas de carbón con alta permeabilidad al gas, estructura de vetas de carbón relativamente estable y alto contenido y saturación de gas. Las tecnologías de perforación de pozos horizontales en forma de U y V son menos efectivas en yacimientos de gas de baja permeabilidad, pero mejores en áreas de alta permeabilidad.
Referencia
Chen Gang, Zhao Qingbo, Li Wuzhong, et al. Efecto de control del campo de tensión in situ en la zona de alta permeabilidad en el área de Daning-Jixian [J] Geological Science, 2002. China Coalbed METANO, 6 (3): 15 ~ 20.
Chen, Jia Chengzao, et al. Efectos del levantamiento estructural sobre las propiedades físicas de los yacimientos de metano de capas de carbón de alto y bajo rango [J]. Exploración y desarrollo de petróleo, 34 (4): 461 ~ 464.
Chen, Yang Jiaosheng, et al. Análisis de factores clave que afectan la producción de pozos de metano en capas de carbón, tomando como ejemplo el bloque Fanzhuang en la cuenca sur de Qinshui [J Acta Petroleum Sinica, 30 (3): 409 ~ 412.
Deng Ze, Kang, et al. Características de cambio dinámico de la permeabilidad de los yacimientos de carbón durante el desarrollo [J]. Journal of Coal Science, Volumen 34, Número 7: 947 ~ 951.
Kang, Deng Ze,. 2008. Discusión sobre el sistema de drenaje de pozos de metano en capas de carbón en China [J Natural Gas Geoscience, 19 (3): 423 ~ 426.
Li Jinhai, Su Xianbo, Lin Xiaoying, et al. La relación entre la producción y la productividad de los pozos de metano en lechos de carbón [J]. Journal of Coal Science and Technology, Volumen 34, Número 3: Páginas 376 ~ 380
, Shen, Huang Hongchun et al. Investigación sobre la tecnología de perforación de pozos horizontales de múltiples ramas de metano en capas de carbón [J Acta Petroleum Sinica, 28(3): 112 ~ 115.
Xi'an Bao'an, Li, et al. Análisis de aplicación y mecanismo de extracción de pozos horizontales de columna de metano de lecho de carbón [J Natural Gas Industry, 25(1): 14 ~ 117.
Zhao Qingbo, Chen Gang, Li Guizhong. 2009. Enriquecimiento de metano en capas de carbón de China y alto rendimiento, características mineras y tecnologías aplicables para la exploración y el desarrollo [J] Industria del gas natural, 29 (9): 13 ~ 19.
Zhao Qingbo, Li Guizhong, Sun Fenjin, et al. Teoría de evaluación de selección geológica y tecnología de exploración de metano en lechos de carbón [M Beijing: Petroleum Industry Press.
Coste del diésel más precio del flete 1992. Sistema sedimentario carbonífero: facies de carbón y entorno sedimentario. Springer-Verlag. 19 ~ 22