石油学报

作者：闫霞, 熊先钺, 王峰, 马瑞帅, 袁朴, 季亮, 孙俊义, 张纪远, 杨宏涛, 李春虎, 张铜, 尹泽松

单位：1. 中联煤层气国家工程研究中心有限责任公司 北京 100095;2. 中石油煤层气有限责任公司 北京 100028;3. 深层油气全国重点实验室(中国石油大学(华东)) 山东青岛 266580;4. 中国石油大学(华东)石油工程学院 山东青岛 266580

关键词：深部煤层气,煤岩气,速敏特征,导流能力,压裂砂返吐,数值模拟,排采控制,实践意义,大吉区块

基金：闫霞,女,1984年2月生,2013年获中国石油大学(华东)博士学位,现为中石油煤层气有限责任公司高级工程师,主要从事煤层气开发机理与开发地质研究工作。Email:yanxia_cbm@petrochina.com.cn

摘要： 深部煤层气已成为中国天然气增储上产的重要增长极。现场实践发现,深部煤层气井在通井或修井时普遍存在压裂砂返吐现象,造成管柱冲蚀磨损、积砂堵塞、产量下降等,直接影响单井预计最终可采储量,而支撑裂缝导流能力变化是影响深部煤层气产气效果和制定合理排液制度的关键。但现有商业模拟器未考虑速敏效应影响,无法刻画排采过程中支撑剂运移导致的导流能力动态变化特征,导致深部煤层气井产量预测精度差,难以科学制定定量化返排制度。为此,首先通过岩心实验和颗粒作用分析,探究了铺砂浓度、支撑剂粒径、有效应力等因素对深部煤层支撑裂缝导流能力速敏特征的影响机制,然后基于实验规律建立了考虑流速影响的动态导流能力表征模型,耦合该模型,嵌入离散裂缝模型与煤层双孔单渗模型,构建了考虑压裂缝导流能力变化影响的数值模拟方法,进而确定合理返排制度。研究结果表明:①随着流速增加,深部煤层支撑裂缝导流能力呈现先上升、后下降的变化趋势,导流能力峰值对应流速为2.5~7.5 mL/min,且导流能力变化幅度与铺砂浓度、粒径和流体黏度正相关,与有效应力负相关。②煤岩支撑裂缝导流能力动态变化的内控机制在于,低流速下液流对小粒径支撑剂的冲刷携砂作用具有疏通流动通道的正向效应,而高流速下液流将起支撑作用的部分大粒径支撑剂冲刷出,具有闭合裂缝的负向效应。③考虑支撑裂缝导流能力速敏效应差异的数值模拟结果表明,速敏效应会显著影响产气效果,需通过控制返排液量以降低速敏效应的不利影响。④大吉区块生产实践证实了深部煤层气井支撑剂返吐量和产气效果受产液量影响显著,基于物理实验、数值模拟及现场监测数据统计分析,多种方法综合确定直井单层返排液量为20~23 m3/d,最大产液量不超过23 m3/d,水平井单段压裂参数和改造效果与直井相似时,建议水平井最大产液量不超过(段数×23)m3/d。研 究成果应用于大吉区块深部煤层气水平井返排液量控制,最高产液量由634 m3/d普遍控制至230 m3/d以下,压裂砂返吐现象明显减少,产气效果显著提升,为深部煤层气井合理返排制度提供了理论依据和技术支撑。

来源：2025年第12期

《石油学报》期刊编辑部

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