沁水盆地寿阳区块煤层气井高产水影响因素

摘要/Abstract

摘要：

为揭示沁水盆地寿阳区块煤层气井产水异常高的主控因素,对该区的区域水文地质条件、煤层与顶底板及其含水层岩性组合关系以及不同压裂工艺对煤层气井产水特征的影响进行了系统分析,指出了导致寿阳区块煤层气井高产水的地质风险和工程风险,并提出了相应的规避措施。研究结果表明:压裂施工排量过大(>7 m³/min)形成的压裂缝高过大,沟通了煤层附近的含水层,这是导致煤层气井高产水的直接原因;煤系地层中发育的高角度裂缝性含水砂岩层以及断层是导致煤层气井高产水的关键地质风险。此外,顶底板岩性厚度以及区域水文地质条件也是造成该区煤层气井高产水的重要因素。因此,降低压裂施工排量、规避围岩中的高角度裂缝性含水层、远离断层、选择厚层的顶底板泥岩发育区是降低煤层气井高产水的重要手段。

关键词: 煤层气, 高产水, 地质, 工程, 寿阳

Abstract:

In order to reveal the controlling factors causing high water production of coalbed methane (CBM) wells in Shouyang block, Qinshui Basin, this paper makes a systematic analysis of the impacts of regional hydrogeological conditions, lithological association of coal seams and roofs and floors as well as aquifers, and fracturing techniques on water production of CBM wells, summarizes the geological risk and engineering risk leading to high water production, and finally brings in measures to avoid those risks. Results show that too high fracturing pumping rate is the immediate cause of high water production of CBM wells due to hydraulic connection between coal seams and aquifers, and high angle fractured aquifers nearby coal reservoirs in coal measure strata is the critical geological risk causing high water production of CBM wells. Additionally, unfavorable lithological association and regional hydrogeological conditions are the important factors causing high water production of CBM wells. Therefore, decreasing fracturing pumping rate, avoiding high angle fractured aquifers, and choosing coal seams which develops thick argillaceous roof and floors are the important measures to limit water production of CBM wells.

Key words: coalbed methane, high water production, geology, engineering, Shouyang

中图分类号:

TE132.2

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图/表 10

图1 沁水盆地及研究区位置图

Fig.1 Map of the Qinshui Basin and the position of the studyarea

图2 沁水盆地不同区块煤层气井平均产水对比图

Fig.2 Comparison of average water production of different blocks, Qinshui Basin

图3 研究区煤层气井平面产水对比图

Fig.3 Spatial comparison of average water production in study area

表1 区域性含水层特征

Table 1 Characteristics of regional aquifers

类型	层位	岩性	赋存空间	pH值	水型	矿化度/(mg/L)
松散孔隙含水层	N+O	砂砾岩	孔隙	7.2~7.6	Na₂SO₄ NaHCO₃	430~600
裂隙含水层	T C-P	砂岩砂岩、页岩煤	裂隙裂隙割理、裂隙	7.6~9.4	NaHCO₃ NaHCO₃	700~1 100
裂隙岩溶含水层	C₃t O₂m	灰岩灰岩	裂隙、孔洞裂隙、孔洞	8.0~9.1 7.3~8.6	NaHCO₃ NaHCO₃,Na₂SO₄	800~1 500 <500~1 400

图4 SY04井排采水水质特征

Fig.4 Water quality of produced water from well SY04

图5 煤层顶底板及其围岩砂岩厚度图

Fig.5 Comparison of the thickness of roof, floor and nearby sandstone in coal seams

图6 SY01井3#煤层附近含水层测井解释特征

Fig.6 Logging interpretation of aquifers nearby 3# coal seam in well SY01

图7 断层附近含水层及气井产水特征

Fig.7 Characteristics of aquifers and water productions near the fault

表2 不同压裂强度对产水差异的影响

Table 2 Impacts of different fracturing strength on water production

压裂强度	统计数	平均产水量/ (m³/d)	最大产水量/ (m³/d)	单位厚度产水量/ (m³/d)
强	72	32.81	76.30	6.44
中等	8	30.34	55.50	5.77
弱	6	12.34	21.07	2.89

表3 不同压裂强度对15#煤层产水差异的影响

Table 3 Impacts of different fracturing strength on water production from 15# coal seam

压裂强度	统计数	平均产水量/ (m³/d)	最大产水量/ (m³/d)	单位厚度产水量/ (m³/d)
强	25	30.07	58.40	7.15
中等	3	31.64	58.73	6.85
弱	6	12.34	21.07	2.89

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