煤系地层多层合压射孔层位及高度的优化

作者:孙伟;熊远贵;王倩;张天翔;王小华;甄怀宾;朱卫平; 刊名:天然气地球科学 上传者:杨延砚

【摘要】基于多层水力压裂三维模型,采用MFrac软件数值模拟求得裂缝形态和导流能力,结合模糊数学综合评判和专家估测加权法,考虑煤系地层各层物性和生产特性,优化了煤系多层合压射孔层位和射孔段高度。研究发现,射孔层位决定能否实现煤系多层合压,射孔段高度决定合压效果好坏。提出射孔层位优选的原则:射孔层位应避免煤层或在煤层少射孔,以降低煤层裂缝的过度优势扩展;对高应力层段适当射孔,以保证合压施工顺利和合压效果;考虑到支撑剂的重力沉降,合压裂缝尽可能从合压层段上部起裂;在满足前3个原则的基础上,尽可能以最大的射孔密度射开目的储层,增加目的储层压裂效果。认为通过射孔方案的加权优化,可保证煤层具有更高的裂缝面积导流能力。研究结果为煤系气共采多层合压射孔优化设计提供了新的方法和依据。

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doi:10.11764/ ji.ssn.1672-1926.2019.01.002 天然气开发 煤系地层多层合压射孔层位及高度的优化 孙 伟1,熊远贵2,王 倩3,张天翔3,王小华2,甄怀宾1,朱卫平3 ( 1.中联煤层气国家工程研究中心有限责任公司,北京100089; 2.中国石油大学(北京)石油工程学院,北京102249;3.中石油煤层气有限责任公司,北京100028) 摘要:基于多层水力压裂三维模型,采用 MFrac软件数值模拟求得裂缝形态和导流能力,结合模糊数学综合评判和专家估测加权法,考虑煤系地层各层物性和生产特性,优化了煤系多层合压射孔层位和射孔段高度。研究发现,射孔层位决定能否实现煤系多层合压,射孔段高度决定合压效果好坏。提出射孔层位优选的原则:射孔层位应避免煤层或在煤层少射孔,以降低煤层裂缝的过度优势扩展;对高应力层段适当射孔,以保证合压施工顺利和合压效果;考虑到支撑剂的重力沉降,合压裂缝尽可能从合压层段上部起裂;在满足前3个原则的基础上,尽可能以最大的射孔密度射开目的储层,增加目的储层压裂效果。认为通过射孔方案的加权优化,可保证煤层具有更高的裂缝面积导流能力。研究结果为煤系气共采多层合压射孔优化设计提供了新的方法和依据。 关键词:煤系地层;多层合压;射孔优化;模糊综合评判;三气共采;射孔层位中图分类号:TE377   文献标志码: A   文章编号:1672-1926(2019)04-0566-08 引用格式:Sun Wei,Xiong Yuangui,Wang Qian, et al .Optimization of perforated interval of mul- tilayer commingled fracturing in coal measure strata[ J].Natural Gas Geoscience,2019, 30( 4):566-573. [孙伟,熊远贵,王倩,等.煤系地层多层合压射孔层位及高度的优化[ J].天然气地球 科学,2019,30( 4):566-573. ] 0 引言 煤系天然气是我国非常规天然气的重要组成部分。煤系中煤层气、致密砂岩气和页岩气叠置组合且具备开发潜力,学者们相继提出煤系“三气”共采理念[ 1-6],以降低勘探开发成本、提高气井使用效率。多层合压是实现煤系气共采的重要手段,是将相邻储层视作一个整体,然后进行射孔和压裂增产的工艺措施。工程实践发现,射孔层位、射孔段高度等对能否实现均衡改造合压目标层具有重要影响,甚至决定合压成败。为此,学者们开展了相关研究[ 7-12]。但是,目前合压射孔层位及高度优化研究多局限于泥页岩和砂岩的叠置组合。煤系各层 物性差异大,不同射孔层位导致裂缝不同的起裂位置,影响合压裂缝能否穿过地层界面沟通相邻储层,实现纵向多层合压改造[10]。射孔高度一方面要满足压裂施工进液要求,使支撑剂对裂缝进行有效充填;另一方面应尽可能小以降低压裂液滤失量,保证射孔压裂效率[13, 14]。此外,目前对射孔层位和高度优化的评价多从合压裂缝形态简单判断合压效果。煤系各层物性和气体产出机理不同,要求合压射孔优化评价应考虑各层的物性和生产特性差异。为此,本文基于多层水力压裂三维模型,采用 MFrac软件求得裂缝形态和导流能力,结合模糊数学综合评判及专家估测加权方法,考虑煤系各层物性和生产特性,建立了合压射孔层位和高度 第30卷 第4期2019年4月 天然气地球科学 NATURAL GAS GEOSCIENCE Vol.30No.4Apr. 2019 收稿日期:20

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