多層疊置煤層氣系統(tǒng)開采井設(shè)計(jì)方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種多層疊置煤層氣系統(tǒng)開采井設(shè)計(jì)方法。該設(shè)計(jì)方法包括以下三個(gè)方面：第一方面將具有相同視儲層壓力的儲層劃分為同一含氣系統(tǒng)層，第二方面選擇產(chǎn)能較高的煤層作為煤層氣開采的主要目的層，第三方面根據(jù)多煤層區(qū)含氣系統(tǒng)層的數(shù)量確定鉆井平臺需要鉆進(jìn)的垂直鉆井?dāng)?shù)量，并據(jù)此確定各垂直鉆井的射孔及非射孔層位。使用該層疊置煤層氣系統(tǒng)開采井設(shè)計(jì)方法，不僅結(jié)合直井及叢式井的優(yōu)點(diǎn)，而且提出一種新的叢式井井型設(shè)計(jì)，即在同一鉆井平臺上，分別向各個(gè)含氣系統(tǒng)層各鉆進(jìn)一口煤層氣垂直井，各煤層氣井間互不干擾，從而在一定程度上最大限度地開采出區(qū)域內(nèi)的煤層氣，達(dá)到提高煤層氣井產(chǎn)能的效果。
【專利說明】多層疊置煤層氣系統(tǒng)開采井設(shè)計(jì)方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種煤層氣藏開采的井型設(shè)計(jì)，尤其是能夠在多煤層區(qū)含多層疊置煤層氣系統(tǒng)開采井設(shè)計(jì)方法。

【背景技術(shù)】
[0002]目前，我國貴州省織金-納雍煤田是南方煤層氣勘探開發(fā)的熱點(diǎn)后備地區(qū)?？椉{煤田上二疊統(tǒng)龍?zhí)督M煤層群廣泛發(fā)育，煤層氣藏呈現(xiàn)出與單一煤層條件下不同的成藏特征。一些人通過對織金-納雍煤田水公河向斜煤層氣地質(zhì)條件垂向上分布規(guī)律研究，提出并初步論證了“多層疊置獨(dú)立含氣系統(tǒng)層”的學(xué)術(shù)觀點(diǎn)。一些人對“多層疊置獨(dú)立含氣系統(tǒng)層”又進(jìn)行了深入的研究，提出在“多層疊置獨(dú)立含氣系統(tǒng)層”內(nèi)，各獨(dú)立含氣系統(tǒng)層之間相互獨(dú)立，各含氣系統(tǒng)層內(nèi)部相互統(tǒng)一。多煤層發(fā)育區(qū)實(shí)施分層壓裂、合層開采是降低煤層氣勘探開發(fā)成本、提高產(chǎn)氣量的重要舉措，其是否適合合層開采主要取決于不同煤層的臨/儲壓力差、煤層埋深差、供液能力、壓力梯度及煤儲層滲透率等。然而，在實(shí)際生產(chǎn)中合層排采煤層氣井產(chǎn)能低于單層排采的情況屢見不鮮。在合層排采過程中，不同含氣系統(tǒng)層之間由于臨界解吸壓力不同，造成不同系統(tǒng)內(nèi)部儲層排水產(chǎn)氣時(shí)間不同；臨界解吸壓力高的系統(tǒng)先解吸產(chǎn)氣，臨界解吸壓力低的系統(tǒng)解吸產(chǎn)氣較晚，勢必導(dǎo)致不同含氣系統(tǒng)層內(nèi)部存在干擾現(xiàn)象。因此，基于不同含氣系統(tǒng)層內(nèi)產(chǎn)能特征，多煤層區(qū)域內(nèi)煤層氣開發(fā)技術(shù)也將不同于單煤層條件下煤層氣的開發(fā)。有人提出在“多層疊置獨(dú)立含氣系統(tǒng)層”下實(shí)行遞進(jìn)開發(fā)的煤層氣開采模式。但到目前為止，不同含氣系統(tǒng)層內(nèi)部干擾機(jī)理尚不清晰，不同含氣系統(tǒng)層之間是否一定適合合層排采尚未得到清晰的認(rèn)識，針對多煤層區(qū)煤層氣的開發(fā)是否存在更加適合的開采方式，也沒有得到統(tǒng)一的認(rèn)識。因此，設(shè)計(jì)一種新型的適合在多煤層區(qū)含多層疊置煤層氣藏的井型具有重要意義。
[0003]現(xiàn)有的煤層氣開采井型主要有地面垂直井、地面采動(dòng)區(qū)井、叢式井、羽狀水平井和U型井等方式，但各煤層氣井開采方式較為局限，尤其是在多煤層含多多層疊置煤層氣藏地區(qū)，嚴(yán)重的層間干擾導(dǎo)致煤層氣井排采效果較差。
[0004]綜上，可以看出，目前對于煤層氣井開采井型設(shè)計(jì)方面取得了很多成果，但是上述井型在多煤層含多多層疊置煤層氣藏地區(qū)還存在很多不足，未能有效開采煤層氣藏。因此，需要設(shè)計(jì)這樣一種新的適合在在多煤層含多多層疊置煤層氣藏地區(qū)開采的煤層氣井井型，以便于能夠高效開采在多煤層含多多層疊置煤層氣藏地區(qū)煤層氣資源。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為了克服現(xiàn)有井型在多煤層含多層疊置煤層氣藏地區(qū)不能很好開采煤層氣資源的不足，本發(fā)明提供了一種多層疊置煤層氣系統(tǒng)開采井設(shè)計(jì)方法，該層疊置煤層氣系統(tǒng)開采井設(shè)計(jì)方法不僅結(jié)合直井及叢式井的優(yōu)點(diǎn)，而且提出一種新的叢式井井型設(shè)計(jì)，即在同一鉆井平臺上，分別向各個(gè)含氣系統(tǒng)層各鉆進(jìn)一口垂直鉆井，各煤層氣井間互不干擾，從而可以在一定程度上最大限度地開采出區(qū)域內(nèi)的煤層氣，達(dá)到提高煤層氣井產(chǎn)能的效果。
[0006]本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:該多層疊置煤層氣系統(tǒng)開采井設(shè)計(jì)方法包括確定含氣系統(tǒng)層，確定構(gòu)建垂直鉆井的數(shù)量及垂直鉆井的結(jié)構(gòu)形式，含氣系統(tǒng)層從下往上的構(gòu)造依次為直接底板、開采煤層、直接頂板和上部巖層；下面結(jié)合三層含氣系統(tǒng)層結(jié)合垂直鉆井進(jìn)行詳細(xì)描述，各垂直鉆井垂直鉆進(jìn)相應(yīng)的含氣系統(tǒng)層的直接底板層，并只在相應(yīng)的含氣系統(tǒng)層內(nèi)開通射孔，然后再進(jìn)行排采。
[0007]該多層疊置煤層氣系統(tǒng)開采井設(shè)計(jì)方法包括以下三個(gè)方面:
第一方面:根據(jù)多煤層區(qū)各煤層水頭高度計(jì)算各煤層視儲層壓力，以視儲層壓力作為煤層氣藏含氣系統(tǒng)層劃分的依據(jù)，將具有相同視儲層壓力的儲層劃分為同一含氣系統(tǒng)層。
[0008]第二方面:利用C0MET3煤層氣藏?cái)?shù)值模擬軟件確定各含氣系統(tǒng)層中各煤層的煤層氣產(chǎn)能貢獻(xiàn)，選擇產(chǎn)能較高的煤層作為煤層氣開采的主要目的層。
[0009]第三方面:根據(jù)多煤層區(qū)含氣系統(tǒng)層的數(shù)量確定鉆井平臺需要鉆進(jìn)的垂直鉆井?dāng)?shù)量，并據(jù)此確定各垂直鉆井的射孔及非射孔層位；其中鉆井平臺密度利用C0MET3煤層氣數(shù)值模擬軟件進(jìn)行模擬計(jì)算，以貴州省織納煤田為例，地層最大水平地應(yīng)力方向?yàn)镾E (北東)-NW (北西)向，最小水平主應(yīng)力為NE (北東)-SW (南西)向，這煤層氣布井時(shí)應(yīng)以NE(北東)-SW (南西)向?yàn)橹鞣较?，則布井方式為NE (北東)向距離XSW (南西)向距離，分別設(shè)計(jì)了 380 X 300m、300 X 380m、300 X 300m、300 X 250m、250 X 300m、250 X 250m 共 6 組不同井間距井網(wǎng)，經(jīng)排采10年后，通過數(shù)值模擬軟件得到排采后煤儲層壓力分別為926.048KPa、1002.82KPa ,890.231KPa、525.074KPa、724.433KPa、905.572KPa,對比發(fā)現(xiàn) 300X250m 井間距井網(wǎng)密度10年排采后煤儲層壓力最小，則以此井間距作為鉆井平臺密度確定的依據(jù)，即在NE (南西)向每隔300m、SW (南西)向每隔250m布置一個(gè)鉆井平臺。
[0010]該多層疊置煤層氣系統(tǒng)開采井設(shè)計(jì)方法包括以下步驟:
第一步:根據(jù)多煤層區(qū)各煤層地下水水頭高度，利用公式p=0.01.P.g.h計(jì)算各煤層視儲層壓力，式中P—視儲層壓力，單位MPa ； P 一地下水密度,單位cm3/g ；g一當(dāng)?shù)刂亓铀俣龋瑔挝籱/s2 ;h—水頭高度，單位m，接下來以含氣系統(tǒng)層c為例，計(jì)算該含氣系統(tǒng)層是儲層壓力大小，該含氣系統(tǒng)層地下水位起始深度Hl=333.2m,終止深度H2=422.4m,則地下水平均埋深為H3= (H2+H1 )/2=377.8m ;鉆穿該含氣系統(tǒng)層的一口水文地質(zhì)井顯示，地下水靜止水位深度為H4=26.6m,則該含氣系統(tǒng)層水頭高度H5=H3_H4=351.2m,則該含氣系統(tǒng)層是儲層壓力 P=0.01.P.g.H5=0.01.lcm3/g.0.98 m/s2.351.2m=3.43MPa。
[0011]第二步:根據(jù)視儲層壓力大小，即水頭高度高低將具有統(tǒng)一水頭高度的煤層劃分為同一含氣系統(tǒng)層；以貴州省織納煤田為例，將多煤層區(qū)分為四個(gè)含氣系統(tǒng)層，但僅前三個(gè)含氣系統(tǒng)層具有產(chǎn)能，分別為含氣系統(tǒng)層a、含氣系統(tǒng)層b、含氣系統(tǒng)層c,其中含氣系統(tǒng)層a的視儲層壓力為1.42MPa，水頭高度為145.23m，含氣系統(tǒng)層b的視儲層壓力為2.08MPa，水頭高度為212.6m，含氣系統(tǒng)層c的視儲層壓力為3.43MPa，水頭高度為351.2m。
[0012]第三步:利用C0MET3煤層氣藏?cái)?shù)值模擬軟件分別確定各含氣系統(tǒng)層煤層氣產(chǎn)能貢獻(xiàn)特征；C0MET3煤層氣藏?cái)?shù)值模擬軟件是美國ARI公司(Advanced ResourcesInternat1nal, inc.)研制開發(fā)的用于煤層氣儲層模擬的商業(yè)性軟件；該軟件運(yùn)用三重孔隙/雙重滲透率模型，能夠模擬煤層氣吸附、擴(kuò)散和穿過雙重滲透率網(wǎng)格的達(dá)西流的釋放和傳輸機(jī)理；該軟件有三個(gè)假設(shè)條件:1)煤層的溫度是恒定不變的；2)有限差分網(wǎng)格中所有基質(zhì)塊性質(zhì)都是均一的；3)在基質(zhì)和裂縫中每時(shí)每刻都存在擬穩(wěn)態(tài)流動(dòng)；C0MET3煤層氣藏?cái)?shù)值模擬軟件充分考慮了煤層孔隙體積的可壓縮性、壓力和孔隙度、滲透率間的關(guān)系、煤巖基質(zhì)收縮系數(shù)、氣體吸附作用、重力影響和水中溶解氣對煤層氣產(chǎn)出的影響，能夠科學(xué)地反映煤層氣解吸、產(chǎn)出規(guī)律。
[0013]第四步:根據(jù)各含氣系統(tǒng)層各煤層產(chǎn)能貢獻(xiàn)，確定各含系統(tǒng)中具有煤層氣開采價(jià)值的煤層，各含氣系統(tǒng)層煤層是否具有開采價(jià)值以穩(wěn)產(chǎn)期達(dá)到10年以上，且穩(wěn)產(chǎn)期產(chǎn)量不低于600m3/d為標(biāo)準(zhǔn)。
[0014]第五步:結(jié)合多煤層區(qū)地形、地質(zhì)、含氣系統(tǒng)層數(shù)量，確定合適的鉆井平臺及該平臺需要鉆進(jìn)的煤層氣垂直井?dāng)?shù)量；其中，多煤層區(qū)地形選擇坡度以小于25°的斜坡、緩坡及平坡地形，以保證鉆井平臺能夠順利建設(shè)，并保證鉆井過程中安全施工；多煤層區(qū)地質(zhì)條件以煤厚>0.5m、含氣量>6m3/t、煤層滲透率>0.1mD為宜；多煤層區(qū)含氣系統(tǒng)層以第一、二步方法計(jì)算，并確定具有產(chǎn)能的含氣系統(tǒng)層數(shù)量，鉆井平臺中布置煤層氣垂直鉆井井?dāng)?shù)量與具有產(chǎn)能的含氣系統(tǒng)層數(shù)量保持相同。
[0015]第六步:確定鉆井平臺中各煤層氣垂直鉆井中需要射孔的層位，不具有開采價(jià)值的煤層不射孔，不開采該含氣系統(tǒng)層的煤層不射孔，反之均射孔，射孔工作完成后，各煤層氣井進(jìn)行排采，并在地面進(jìn)行煤層氣收集。
[0016]第七步:排采結(jié)束后，進(jìn)行煤層氣井封井作業(yè)。
[0017]本發(fā)明的有益效果是:使用該層疊置煤層氣系統(tǒng)開采井設(shè)計(jì)方法，不僅結(jié)合直井及叢式井的優(yōu)點(diǎn)，而且提出一種新的叢式井井型設(shè)計(jì)，即在同一鉆井平臺上，分別向各個(gè)含氣系統(tǒng)層各鉆進(jìn)一口煤層氣垂直井，各煤層氣井間互不干擾，從而在一定程度上最大限度地開采出區(qū)域內(nèi)的煤層氣，達(dá)到提高煤層氣井產(chǎn)能的效果。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明進(jìn)一步說明。
[0019]附圖為本發(fā)明的剖面示意圖。
[0020]圖中1.含氣系統(tǒng)層a, 2.垂直鉆井a(chǎn), 3.垂直鉆井b,4.含氣系統(tǒng)層b, 5.垂直鉆井c,6.含氣系統(tǒng)層c, 7.直接底板,8.開米煤層,9.直接頂板,10.上部巖層。

【具體實(shí)施方式】
[0021]在圖中，該多層疊置煤層氣系統(tǒng)開采井設(shè)計(jì)方法包括確定含氣系統(tǒng)層，確定構(gòu)建垂直鉆井的數(shù)量及垂直鉆井的結(jié)構(gòu)形式，含氣系統(tǒng)層從下往上的構(gòu)造依次為直接底板7、開米煤層8、直接頂板9和上部巖層10 ;下面結(jié)合三層含氣系統(tǒng)層結(jié)合垂直鉆井進(jìn)行詳細(xì)描述，各垂直鉆井垂直鉆進(jìn)相應(yīng)的含氣系統(tǒng)層的直接底板7層，并只在相應(yīng)的含氣系統(tǒng)層內(nèi)開通射孔，然后再進(jìn)行排采。
[0022]該多層疊置煤層氣系統(tǒng)開采井設(shè)計(jì)方法包括以下三個(gè)方面:
第一方面:根據(jù)多煤層區(qū)各煤層水頭高度計(jì)算各煤層視儲層壓力，以視儲層壓力作為煤層氣藏含氣系統(tǒng)層劃分的依據(jù)，將具有相同視儲層壓力的儲層劃分為同一含氣系統(tǒng)層。
[0023]第二方面:利用C0MET3煤層氣藏?cái)?shù)值模擬軟件確定各含氣系統(tǒng)層中各煤層的煤層氣產(chǎn)能貢獻(xiàn)，選擇產(chǎn)能較高的煤層作為煤層氣開采的主要目的層。
[0024]第三方面:根據(jù)多煤層區(qū)含氣系統(tǒng)層的數(shù)量確定鉆井平臺需要鉆進(jìn)的垂直鉆井?dāng)?shù)量，并據(jù)此確定各垂直鉆井的射孔及非射孔層位；其中鉆井平臺密度利用C0MET3煤層氣數(shù)值模擬軟件進(jìn)行模擬計(jì)算，以貴州省織納煤田為例，地層最大水平地應(yīng)力方向?yàn)镾E (北東)-NW (北西)向，最小水平主應(yīng)力為NE (北東)-SW (南西)向，這煤層氣布井時(shí)應(yīng)以NE(北東)-SW (南西)向?yàn)橹鞣较?，則布井方式為NE (北東)向距離XSW (南西)向距離，分別設(shè)計(jì)了 380 X 300m、300 X 380m、300 X 300m、300 X 250m、250 X 300m、250 X 250m 共 6 組不同井間距井網(wǎng)，經(jīng)排采10年后，通過數(shù)值模擬軟件得到排采后煤儲層壓力分別為926.048KPa、1002.82KPa ,890.231KPa、525.074KPa、724.433KPa、905.572KPa,對比發(fā)現(xiàn) 300X250m#間距井網(wǎng)密度10年排采后煤儲層壓力最小，則以此井間距作為鉆井平臺密度確定的依據(jù)，即在NE (南西)向每隔300m、SW (南西)向每隔250m布置一個(gè)鉆井平臺。
[0025]該多層疊置煤層氣系統(tǒng)開采井設(shè)計(jì)方法包括以下步驟:
第一步:根據(jù)多煤層區(qū)各煤層地下水水頭高度，利用公式p=0.01.P.g.h計(jì)算各煤層視儲層壓力，式中P—視儲層壓力，單位MPa ； P 一地下水密度,單位cm3/g ；g一當(dāng)?shù)刂亓铀俣?，單位m/s2 ;h—水頭高度，單位m，接下來以含氣系統(tǒng)層c為例，計(jì)算該含氣系統(tǒng)層是儲層壓力大小，該含氣系統(tǒng)層地下水位起始深度Hl=333.2m,終止深度H2=422.4m,則地下水平均埋深為H3= (H2+H1 )/2=377.8m ;鉆穿該含氣系統(tǒng)層的一口水文地質(zhì)井顯示，地下水靜止水位深度為H4=26.6m,則該含氣系統(tǒng)層水頭高度H5=H3_H4=351.2m,則該含氣系統(tǒng)層是儲層壓力 P=0.01.P.g.H5=0.01.lcm3/g.0.98 m/s2.351.2m=3.43MPa。
[0026]第二步:根據(jù)視儲層壓力大小，即水頭高度高低將具有統(tǒng)一水頭高度的煤層劃分為同一含氣系統(tǒng)層；以貴州省織納煤田為例，將多煤層區(qū)分為四個(gè)含氣系統(tǒng)層，但僅前三個(gè)含氣系統(tǒng)層具有產(chǎn)能，分別為含氣系統(tǒng)層al、含氣系統(tǒng)層b4、含氣系統(tǒng)層c6,其中含氣系統(tǒng)層al的視儲層壓力為1.42MPa，水頭高度為145.23m，含氣系統(tǒng)層b4的視儲層壓力為2.08MPa，水頭高度為212.6m,含氣系統(tǒng)層c6的視儲層壓力為3.43MPa，水頭高度為351.2m。
[0027]第三步:利用C0MET3煤層氣藏?cái)?shù)值模擬軟件分別確定各含氣系統(tǒng)層煤層氣產(chǎn)能貢獻(xiàn)特征；C0MET3煤層氣藏?cái)?shù)值模擬軟件是美國ARI公司(Advanced ResourcesInternat1nal, inc.)研制開發(fā)的用于煤層氣儲層模擬的商業(yè)性軟件；該軟件運(yùn)用三重孔隙/雙重滲透率模型，能夠模擬煤層氣吸附、擴(kuò)散和穿過雙重滲透率網(wǎng)格的達(dá)西流的釋放和傳輸機(jī)理；該軟件有三個(gè)假設(shè)條件:1)煤層的溫度是恒定不變的；2)有限差分網(wǎng)格中所有基質(zhì)塊性質(zhì)都是均一的；3)在基質(zhì)和裂縫中每時(shí)每刻都存在擬穩(wěn)態(tài)流動(dòng)；C0MET3煤層氣藏?cái)?shù)值模擬軟件充分考慮了煤層孔隙體積的可壓縮性、壓力和孔隙度、滲透率間的關(guān)系、煤巖基質(zhì)收縮系數(shù)、氣體吸附作用、重力影響和水中溶解氣對煤層氣產(chǎn)出的影響，能夠科學(xué)地反映煤層氣解吸、產(chǎn)出規(guī)律。
[0028]第四步:根據(jù)各含氣系統(tǒng)層各煤層產(chǎn)能貢獻(xiàn)，確定各含系統(tǒng)中具有煤層氣開采價(jià)值的煤層，各含氣系統(tǒng)層煤層是否具有開采價(jià)值以穩(wěn)產(chǎn)期達(dá)到10年以上，且穩(wěn)產(chǎn)期產(chǎn)量不低于600m3/d為標(biāo)準(zhǔn)。
[0029]第五步:結(jié)合多煤層區(qū)地形、地質(zhì)、含氣系統(tǒng)層數(shù)量，確定合適的鉆井平臺及該平臺需要鉆進(jìn)的煤層氣垂直井?dāng)?shù)量；其中，多煤層區(qū)地形選擇坡度以小于25°的斜坡、緩坡及平坡地形，以保證鉆井平臺能夠順利建設(shè)，并保證鉆井過程中安全施工；多煤層區(qū)地質(zhì)條件以煤厚>0.5m、含氣量>6m3/t、煤層滲透率>0.1mD為宜；多煤層區(qū)含氣系統(tǒng)層以第一、二步方法計(jì)算，并確定具有產(chǎn)能的含氣系統(tǒng)層數(shù)量，鉆井平臺中布置煤層氣垂直鉆井井?dāng)?shù)量與具有產(chǎn)能的含氣系統(tǒng)層數(shù)量保持相同。
[0030]第六步:確定鉆井平臺中各煤層氣垂直鉆井中需要射孔的層位，不具有開采價(jià)值的煤層不射孔，不開采該含氣系統(tǒng)層的煤層不射孔，反之均射孔，射孔工作完成后，各煤層氣井進(jìn)行排采，并在地面進(jìn)行煤層氣收集。
[0031]第七步:排采結(jié)束后，進(jìn)行煤層氣井封井作業(yè)。
【權(quán)利要求】
1.多層疊置煤層氣系統(tǒng)開采井設(shè)計(jì)方法，包括確定含氣系統(tǒng)層，確定構(gòu)建垂直鉆井的數(shù)量及垂直鉆井的結(jié)構(gòu)形式，含氣系統(tǒng)層的構(gòu)造為直接底板(7)、開采煤層(8)、直接頂板(9)和上部巖層(10),下面結(jié)合三層含氣系統(tǒng)層結(jié)合垂直鉆井進(jìn)行詳細(xì)描述,各垂直鉆井垂直鉆進(jìn)相應(yīng)的含氣系統(tǒng)層的直接底板(7)層，并只在相應(yīng)的含氣系統(tǒng)層內(nèi)開通射孔，然后再進(jìn)行排采，其特征是:該多層疊置煤層氣系統(tǒng)開采井設(shè)計(jì)方法包括以下三個(gè)方面: 第一方面:根據(jù)多煤層區(qū)各煤層水頭高度計(jì)算各煤層視儲層壓力，以視儲層壓力作為煤層氣藏含氣系統(tǒng)層劃分的依據(jù)，將具有相同視儲層壓力的儲層劃分為同一含氣系統(tǒng)層。 第二方面:利用COMET3煤層氣藏?cái)?shù)值模擬軟件確定各含氣系統(tǒng)層中各煤層的煤層氣產(chǎn)能貢獻(xiàn)，選擇產(chǎn)能較高的煤層作為煤層氣開采的主要目的層。 第三方面:根據(jù)多煤層區(qū)含氣系統(tǒng)層的數(shù)量確定鉆井平臺需要鉆進(jìn)的垂直鉆井?dāng)?shù)量，并據(jù)此確定各垂直鉆井的射孔及非射孔層位；其中鉆井平臺密度利用COMET3煤層氣數(shù)值模擬軟件進(jìn)行模擬計(jì)算。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多層疊置煤層氣系統(tǒng)開采井設(shè)計(jì)方法，其特征是:根據(jù)多煤層區(qū)各煤層地下水水頭高度，利用公式P=0.01.Ρ.8.1ι計(jì)算各煤層視儲層壓力，式中Ρ一視儲層壓力，單位MPa ； P 一地下水密度,單位cm3/g ；g一當(dāng)?shù)刂亓铀俣?單位m/s2 ；h—水頭高度，單位m，接下來以含氣系統(tǒng)層c (6)為例，計(jì)算該含氣系統(tǒng)層是儲層壓力大小，該含氣系統(tǒng)層地下水位起始深度Hl=333.2m,終止深度H2=422.4m,則地下水平均埋深為H3= (H2+H1 )/2=377.8m ;鉆穿該含氣系統(tǒng)層的一口水文地質(zhì)井顯示，地下水靜止水位深度為H4=26.6m,則該含氣系統(tǒng)層水頭高度H5=H3_H4=351.2m,則該含氣系統(tǒng)層是儲層壓力P=0.01.P.g.H5=0.01.lcm3/g.0.98 m/s2.351.2m=3.43MPa。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多層疊置煤層氣系統(tǒng)開采井設(shè)計(jì)方法，其特征是:根據(jù)視儲層壓力大小，即水頭高度高低將具有統(tǒng)一水頭高度的煤層劃分為同一含氣系統(tǒng)層；以貴州省織納煤田為例，將多煤層區(qū)分為四個(gè)含氣系統(tǒng)層，但僅前三個(gè)含氣系統(tǒng)層具有產(chǎn)能，分別為含氣系統(tǒng)層a (1)、含氣系統(tǒng)層b (4)、含氣系統(tǒng)層c (6),其中含氣系統(tǒng)層a (1)的視儲層壓力為1.42MPa，水頭高度為145.23m，含氣系統(tǒng)層b (4)的視儲層壓力為2.08MPa，水頭高度為212.6m，含氣系統(tǒng)層c (6)的視儲層壓力為3.43MPa，水頭高度為351.2m。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多層疊置煤層氣系統(tǒng)開采井設(shè)計(jì)方法，其特征是:利用COMET3煤層氣藏?cái)?shù)值模擬軟件分別確定各含氣系統(tǒng)層煤層氣產(chǎn)能貢獻(xiàn)特征；COMET3煤層氣藏?cái)?shù)值模擬軟件是美國ARI公司(Advanced Resources Internat1nal, inc.)研制開發(fā)的用于煤層氣儲層模擬的商業(yè)性軟件；該軟件運(yùn)用三重孔隙/雙重滲透率模型，能夠模擬煤層氣吸附、擴(kuò)散和穿過雙重滲透率網(wǎng)格的達(dá)西流的釋放和傳輸機(jī)理；該軟件有三個(gè)假設(shè)條件:1)煤層的溫度是恒定不變的；2)有限差分網(wǎng)格中所有基質(zhì)塊性質(zhì)都是均一的；3)在基質(zhì)和裂縫中每時(shí)每刻都存在擬穩(wěn)態(tài)流動(dòng)；C0MET3煤層氣藏?cái)?shù)值模擬軟件充分考慮了煤層孔隙體積的可壓縮性、壓力和孔隙度、滲透率間的關(guān)系、煤巖基質(zhì)收縮系數(shù)、氣體吸附作用、重力影響和水中溶解氣對煤層氣產(chǎn)出的影響，能夠科學(xué)地反映煤層氣解吸、產(chǎn)出規(guī)律。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多層疊置煤層氣系統(tǒng)開采井設(shè)計(jì)方法，其特征是:根據(jù)各含氣系統(tǒng)層各煤層產(chǎn)能貢獻(xiàn)，確定各含系統(tǒng)中具有煤層氣開采價(jià)值的煤層，各含氣系統(tǒng)層煤層是否具有開采價(jià)值以穩(wěn)產(chǎn)期達(dá)到10年以上，且穩(wěn)產(chǎn)期產(chǎn)量不低于600m3/d為標(biāo)準(zhǔn)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多層疊置煤層氣系統(tǒng)開采井設(shè)計(jì)方法，其特征是:結(jié)合多煤層區(qū)地形、地質(zhì)、含氣系統(tǒng)層數(shù)量，確定合適的鉆井平臺及該平臺需要鉆進(jìn)的煤層氣垂直井?dāng)?shù)量；其中，多煤層區(qū)地形選擇坡度以小于25°的斜坡、緩坡及平坡地形，以保證鉆井平臺能夠順利建設(shè)，并保證鉆井過程中安全施工；多煤層區(qū)地質(zhì)條件以煤厚>0.5m、含氣量>6m3/t、煤層滲透率>0.lmD為宜；多煤層區(qū)含氣系統(tǒng)層以第一、二步方法計(jì)算，并確定具有產(chǎn)能的含氣系統(tǒng)層數(shù)量，鉆井平臺中布置煤層氣垂直鉆井井?dāng)?shù)量與具有產(chǎn)能的含氣系統(tǒng)層數(shù)量保持相同。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多層疊置煤層氣系統(tǒng)開采井設(shè)計(jì)方法，其特征是:確定鉆井平臺中各煤層氣垂直鉆井中需要射孔的層位，不具有開采價(jià)值的煤層不射孔，不開采該含氣系統(tǒng)層的煤層不射孔，反之均射孔，射孔工作完成后，各煤層氣井進(jìn)行排采，并在地面進(jìn)行煤層氣收集，排采結(jié)束后，進(jìn)行煤層氣井封井作業(yè)。
【文檔編號】E21B43/14GK104295292SQ201410399042
【公開日】2015年1月21日 申請日期:2014年8月14日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月14日
【發(fā)明者】吳財(cái)芳, 李騰, 劉小磊, 張曉陽, 霍戰(zhàn)波, 周琦忠 申請人:中國礦業(yè)大學(xué)