阅读说明：本技术 一种煤层气水平井压裂排采效果考察方法 (Method for investigating fracturing drainage and mining effects of coal bed gas horizontal well ) 是由 陈本良 唐永志 李平 王传兵 丰安祥 周言安 秦永洋 陈建 程合玉 丁同福 刘德 于 2021-09-28 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种煤层气水平井压裂排采效果考察方法,步骤1：确定井下考察钻孔数量和终孔位置；步骤2：按照考察钻孔设计轨迹,钻孔至虚拟储层底部；步骤3：下岩芯管和下深孔密闭取芯装置,并将煤/岩芯取出、封装；步骤4：在考察钻孔孔口收集水样,步骤5：取样完成后,将考察钻孔封孔,并测试考察钻孔瓦斯压力；步骤6：对煤/岩芯、水样进行瓦斯含量、煤/岩含水率、含砂率和压裂液水样化验测试；步骤7：对剩余考察钻孔进行钻孔并取样化验测试；步骤8：长期观测考察钻孔压力变化。本发明的优点在于,该排采方法通过井下直接取样测试,提高了煤层气井压裂排采效果的考察精度,可用于指导煤层瓦斯减突、消突效果评价。(The invention discloses a method for investigating fracturing drainage and production effects of a coal bed gas horizontal well, which comprises the following steps of 1: determining the number of underground investigation drill holes and the position of a final hole; step 2: drilling to the bottom of the virtual reservoir according to the design track of the inspected drill hole; and step 3: the lower core barrel and the lower deep hole are sealed with coring devices, and the coal/core is taken out and packaged; and 4, step 4: collecting water samples in the investigation of the drill hole, step 5: after sampling is finished, inspecting the hole sealing of the drilled hole, and testing the gas pressure of the inspected drilled hole; step 6: carrying out gas content, coal/rock water content, sand content and fracturing fluid water sample assay tests on the coal/rock core and the water sample; and 7: drilling the residual investigation drill holes and sampling, testing and testing; and 8: and observing and inspecting the pressure change of the drill hole for a long time. The method has the advantages that the investigation precision of the fracturing drainage and production effect of the coal-bed gas well is improved through underground direct sampling test, and the method can be used for guiding the evaluation of the coal-bed gas outburst reduction and outburst elimination effects.)

一种煤层气水平井压裂排采效果考察方法

技术领域

本发明涉及煤层气开采技术领域，具体为一种煤层气水平井压裂排采效果考察方法。

背景技术

水平井压裂改造是实现煤层气高效抽采的关键技术，具有抽采范围大、产气量高等特点。例如中国发明专利公开号为CN113376692A公开了一种致密砂岩气水平井压裂改造方案优化方法及装置，利用最小泊松比和杨氏模量属性优化水平井压裂改造方案，实际应用效果好。近年来，在借鉴页岩气开发技术的基础上，松软煤层顶/底板水平井分段压裂储层改造技术在各矿区开展工程试验，单井最高日产气量1300m³-13000mm³，技术远未成熟。

压裂裂缝微震监测和排采压降漏斗分析是煤层气井压裂排采效果考察普遍采用的方法。微震监测指利用水力压裂工程作业引起的地下应力场变化而导致的岩层裂缝或错断所产生的地震波，进行水力压裂裂缝成因、储层流体运动进行监测。煤层气排采是煤储层排水-降压-解吸-产气的过程，伴随压降漏斗不断扩展、稳定。因此，可以根据储量、排采量、流压等静/动态数据综合分析压降漏斗形态，间接得到排采波动范围及效果。但压裂裂缝微震监测和排采压降漏斗分析存在以下缺点：

压裂裂缝微震监测存在的缺点：1.微地震震源距离地面检波器距离较远，垂直距离一般在500-1500m，且微地震波传播介质复杂且测井参数资料不全，造成信号弱、分辨率低和计算模型与实际地层条件不完全相符，导致压裂裂缝参数反演结果精度不高；2.微震监测又叫无源地震，是在水力压裂工程实施时使用，不适合地面井排采阶段的裂缝检测。

排采压降漏斗分析存在的缺点：1.煤储层煤层气储量计算存在误差；2.水平井每段射孔压裂效果不均衡，每段产气能力有差别；3.补给边界预测存在误差；4.越流补给难以准确估算。

综上所述，压裂裂缝微震监测和排采压降漏斗分析这两种考察方法均为间接法，精度有待提高；因此，亟需研究新的考察方法。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于如何提高煤层气井压裂排采效果的考察精度。

为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：

一种煤层气水平井压裂排采效果考察方法，包括如下步骤：

步骤1：根据水平井实钻轨迹、射孔点、压裂裂缝走向和预计压裂范围，确定井下考察钻孔数量和终孔位置；

步骤2：按照考察钻孔设计轨迹，采用水力排渣工艺施工钻孔至虚拟储层底部；

步骤3：向考察钻孔下岩芯管和下深孔密闭取芯装置，并将煤/岩芯取出、封装；

步骤4：在考察钻孔孔口收集水样；

步骤5：取样完成后，将考察钻孔封孔，并测试考察钻孔瓦斯压力；

步骤6：对步骤3中取出的煤/岩芯和步骤4中取出的水样进行瓦斯含量、煤/岩含水率、含砂率和压裂液水样化验测试；

步骤7：重复上述步骤2-步骤6，对剩余考察钻孔进行钻孔并取样化验测试；

步骤8：长期观测考察钻孔压力变化。

该排采方法通过井下直接取样测试，提高了煤层气井压裂排采效果的考察精度，可用于指导煤层瓦斯减突、消突效果评价。

优选地，所述考察钻孔包括原始区域煤层的考察钻孔和压裂影响范围内煤层的考察钻孔。

优选地，所述原始区域煤层的考察钻孔的数量至少为1个。

优选地，所述压裂影响范围内煤层的考察钻孔的数量至少为3个。

优选地，所述考察钻孔长度不大于300m。

优选地，所述虚拟储层为煤层在内的压裂储层。

优选地，所述密闭取芯装置和岩芯管的管头设有防水塑料帽。

优选地，所述深孔密闭取芯装置的封堵球采用低密度材料制成，投球后先用压风送至孔底，再泵注水压使深孔密闭取芯装置密闭。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

通过含砂率指标，判断覆砂范围；通过压裂液水样化验指标和含水率指标，判断压裂液渗流范围和裂缝延展范围；通过瓦斯含量和瓦斯压力指标，判断煤层降突、消突范围；通过瓦斯压力长期连续观测，直接得到不同排采阶段每个考察钻孔位置的储层压力传播扩散全过程，该排采方法通过井下直接取样测试，提高了煤层气井压裂排采效果的考察精度，可用于指导煤层瓦斯减突、消突效果评价。

附图说明

图1为本发明实施例考察钻孔设计平面示意图；

图2为本发明实施例考察钻孔设计剖面示意图；

图3为本发明实施例深孔密闭取芯装置的取芯测试工作流程图；

图4为本发明实施例PX2-1井考察钻孔施工成果图；

图5为本发明实施例不同距离瓦斯压力、瓦斯含量考察成果图；

图6为本发明实施例考察钻孔施工引起PX2-1井排采参数波动曲线图。

具体实施方式

为便于本领域技术人员理解本发明技术方案，现结合说明书附图对本发明技术方案做进一步的说明。

参阅图1和图2，本实施例公开了一种煤层气水平井压裂排采效果考察方法，包括如下步骤：

步骤1：根据水平井实钻轨迹1、射孔点2、压裂裂缝3走向和预计压裂范围，确定井下考察钻孔4数量和终孔位置，所述考察钻孔4包括原始区域煤层的考察钻孔和压裂影响范围内煤层的考察钻孔，具体的，所述原始区域煤层的考察钻孔的数量至少为1个，所述压裂影响范围内煤层的考察钻孔的数量至少为3个，所述考察钻孔5长度不易大于300m。

步骤2：按照考察钻孔4设计轨迹，采用水力排渣工艺施工钻孔至虚拟储层5底部，所述虚拟储层5为煤层在内的压裂储层。进一步的，虚拟储层分3类；当水平井实钻轨迹1位于煤层6顶板时，虚拟储层5范围包括煤层6及顶板岩层；当水平井实钻轨迹1位于煤层6中时，虚拟储层5范围为煤层6；当水平井实钻轨迹1位于煤层6底板时，虚拟储层5范围包括煤层6及底板岩层。

步骤3：虚拟储层5内钻孔取样施工采用风力钻进工艺，分3种情况实施：

当水平井实钻轨迹1位于煤层6底板时，先向考察钻孔4下岩芯管取岩芯，然后退钻，下深孔密闭取芯装置取煤芯，并将煤/岩芯取出、封装，标记为：孔号-孔深-时间。

当水平井实钻轨迹1位于煤层6中时，向考察钻孔4下深孔密闭取芯装置取煤芯，并将煤/岩芯取出、封装，标记为：孔号-孔深-时间。

当水平井实钻轨迹1位于煤层6底板时，先向考察钻孔4下深孔密闭取芯装置取煤芯，然后退钻，下岩芯管取岩芯，将煤/岩芯取出、封装，标记为：孔号-孔深-时间。

进一步的，所述岩芯管的管头设有防水塑料帽，防止下岩芯管时孔壁钻井液进入岩芯管内，造成岩样含水率失真。

进一步的，所述密闭取芯装置的管头设有防水塑料帽，防止下岩芯管时孔壁钻井液进入密闭取芯装置内，造成煤样含水率失真。

步骤4：在虚拟储层取样施工时，每施工1m钻孔，在孔口收集一次水样，标记为：孔号-深度-时间。

步骤5：取样完成后，将考察钻孔4封孔，并测试考察钻孔瓦斯压力。

步骤6：对步骤3中取出的煤/岩芯和步骤4中取出的水样进行瓦斯含量、煤/岩含水率、含砂率水样化验测试。

步骤7：重复上述步骤2-步骤6，对剩余考察钻孔4进行钻孔并取样化验测试。

步骤8：长期观测考察钻孔4压力变化，其中，压裂影响范围内考察钻孔4压力一般经历增长-稳定-下降-稳定的过程，代表了煤层气井排采引起的储层压力传播扩散过程。

进一步的，在压裂影响范围内考察钻孔4施工过程中，密切注视并记录地面井液面深度、产气量等排采参数变化情况。当地面井液面下降、气量上升幅度较小，且持续时间较短时，待波动稳定后再施工；当排采参数波动较大、考察钻孔4涌水较大时，立即对考察钻孔4注浆封闭。

进一步的，参阅图3，所述深孔密闭取芯装置的取芯测试过程为：

先钻考察钻孔4，再退出钻具送入深孔密闭取芯装置进行取芯钻进，再投入封堵球，并泵注加压装置动作，然后退出深孔密闭取芯装置，取出深孔密闭取芯装置内的煤/岩芯，然后对煤/岩芯进行测试。

进一步的，当考察钻孔4为上向孔时，应当先投入低密度封堵球，并用压风送至孔底，然后再泵注水压使深孔密闭取芯装置密闭。

1、该排采方法通过井下直接取样测试，提高了煤层气井压裂排采效果的考察精度，可用于指导煤层瓦斯减突、消突效果评价。

2、通过含砂率指标，判断覆砂范围；对松软低透储层来说，覆砂范围代表有效裂缝范围。

3、通过压裂液水样化验指标和含水率指标，判断压裂液渗流范围和裂缝延展范围。

4、通过瓦斯含量和瓦斯压力指标，判断煤层降突、消突范围。

5、通过瓦斯压力长期连续观测，直接得到不同排采阶段每个考察钻孔位置的储层压力传播扩散全过程。

参阅图4至图6，该排采方法已经成功在某煤矿13-1煤层顶板射孔压裂水平井推广应用，通过井下钻孔考察，获得了PX2-1水平井覆砂范围、压裂液渗流范围、消突/减突范围，目前仍在持续考察压降漏斗扩散过程。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内，不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

以上所述实施例仅表示发明的实施方式，本发明的保护范围不仅局限于上述实施例，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明保护范围。