一种沟通断层的高产水煤层气井组主动排水采气方法与流程

本发明涉及一种水力裂缝沟通断层后造成煤层气井组大量产水的排采方法，特别是涉及断层与顶板或底板灰岩水层沟通，大量地层水侵入煤层，造成煤层气井大量出水的煤层气井组排采方法。该方法可以阻止地层水侵入煤层深部，使吸附在煤岩中的煤层气能进行持续降压解吸，提高煤层气井产量。

背景技术：

煤层气主要以吸附态存在于煤层中，一般通过降压进行开采。我国煤炭资源丰富，赋存在煤层中的煤层气资源储量巨大。煤层气作为一种清洁的非常规天然气资源，勘探开发前景诱人。近年，我国在山西、陕西、新疆、贵州、四川、河南等省份大力开发煤层气资源，并取得了较好的开发效果，但随着开采的进行，生产中的一些问题暴露出来，其中煤层沟通水层，产水量大，储层不能持续降压是比较突出的问题。地层中一般存在一些断层，断层切割了煤层及顶板或底板上的水层，当水力压裂过程中压窜这些断层后，煤层与水层沟通，会造成大量地层水源源不断地进入煤层，使煤层压力不能降低至临界解吸压力以下，吸附在煤岩中的煤层气无法解吸。

通常，煤层气井组采用丛式井组进行开发，按梅花状或正方形等井网形状布定向井。对于致密的煤层，需要进行水力压裂。当压裂井离断层较近时，容易压窜断层，造成水力裂缝沟通断层，然后水层中的地层水会沿着断层进入煤层，造成煤层无法降压开采。

针对上述问题，目前主要有两种方法进行解决：一种是进行堵水，虽然该方法可以封堵出水通道，但是较难控制封堵方向，可能会造成封堵水层的同时也会堵死煤层，使煤层气井不能产气；另一种方法是进行疏水，当水流入煤层气井筒后，将水排出，从而使煤层气与水同时流出，但该方法为被动排水，效率较低。

中国专利公开号为：cn102926732a，提供了一种顶板高含水煤层的煤层气开发布井方法，该方法是在井网中心位置布一口抽水井对煤层顶板中的高含水灰岩层进行排水来降低顶板灰岩层的压力。该方法针对含水量相对较小的灰岩地层，可以取得较好的效果，若灰岩水层的水体较大，则排水降压难度大，且成本高。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种沟通断层的煤层气井组排水采气方法，该方法为主动排水，在地层水尚未侵入煤层生产区以前就将水排出，该方法效率高，可以大幅度提高煤层气井产量。

本发明采用的技术方案是：一种沟通断层的高产水煤层气井组主动排水采气方法，该方法是首先提供井组，所述井组中包括排水井和生产井，所述排水井设在与断层沟通的水力裂缝通道上，然后利用所述排水井进行排水，井组中的其他井作为生产井进行采气，并保证所述排水井的井底压力势始终低于所述生产井井底压力势，使水层中的地层水从所述排水井产出从而不侵入煤层气藏深部的生产区。

上述中，所述排水井和所述生产井的完钻位置均为煤层下部的砂质泥岩，煤层上部或下部存在含水灰岩层。

上述中，所述水层为煤层上部或下部的含水灰岩层。

上述中，考虑到排水井水量较大以及可能会有煤粉产出，一般应选择离心泵或螺杆泵进行排水。

上述中，为了便于保持排水井区域地层压力势低于生产井区，要求排水井与生产井均安装井下压力计，在生产过程中实时监控井底压力。

本发明主要针对煤层气井水力压裂过程中压窜断层，造成灰岩中的地层水通过断层侵入煤层，使煤层气不能解吸的问题，在地层水尚未流入生产井区地层之前，采取在水力裂缝通道上布排水井进行排水降压，使水力裂缝通道区域的地层形成压力低势区，而远离断层的其他生产井区域形成压力高势区，由于流体不能从低势区流向高势区，这样就相当于在水力裂缝上设置了一道隔水屏障，从而阻止地层水向煤层生产区侵入，确保煤层气解吸。

本发明的有益效果：

在与断层沟通的水力裂缝通道上布一口排水井，使经由断层过来的地层水从排水井直接排出，从而阻止地层水侵入煤层深处的生产区，使煤层气可以顺利进行降压解吸，提高煤层气生产井组产气量。

附图说明

图1为本发明的煤层气井组排水采气方案剖面示意图(水层位于煤层上部),图中箭头表示地层水的流动方向。

图2为本发明的煤层气井组排水采气方案剖面示意图(水层位于煤层下部),图中箭头表示地层水的流动方向。

图3为本发明的煤层气井组排水采气方案平面示意图，箭头表示流体方向。

图中：1-断层；2-排水井；3-生产井；4-含水灰岩层；5-水力裂缝；6-砂质泥岩层；7-煤层。

具体实施方式

结合图1、图2以及图3，对本发明的具体实施方式作进一步说明：

实施例一：

参照图1、图3，本发明提供的一种沟通断层的高产水煤层气井组主动排水采气方法，该方法是首先提供井组，所述井组中包括排水井2和生产井3，其中，排水井2和生产井3的完钻位置均为煤层7底部的砂质泥岩层6，含水灰岩层4位于煤层7上部，排水井2与生产井3均安装井下压力计，排水井2设在与断层1沟通的水力裂缝5的通道上，断层1贯穿含水灰岩层4、砂质泥岩层6以及煤层7，然后利用排水井2进行排水，排水井2采用离心泵或螺杆泵排水，井组中的其他井作为生产井3进行采气，排水井2与生产井3的井底压力通过调整排水速率与采气速率来进行控制，生产过程中始终保证排水井2的井底压力势低于生产井3井底压力势，使排水井2区域地层为低压力势区，生产井3区域地层为高压力势区，使水层中的地层水从指定的排水井2产出从而不侵入煤层7深部的生产区，确保煤层7可以有效降压，让吸附在煤岩中的煤层气持续解吸。

实施例二：

参照图2、图3，本发明提供的一种沟通断层的高产水煤层气井组主动排水采气方法，该方法是首先提供井组，所述井组中包括排水井2和生产井3，其中，排水井2和生产井3的完钻位置均为煤层7底部的砂质泥岩层6，含水灰岩层4位于煤层7下部，排水井2与生产井3均安装井下压力计，排水井2设在与断层1沟通的水力裂缝5的通道上，断层1贯穿砂质泥岩层6、煤层7以及含水灰岩层4，然后利用排水井2进行排水，排水井2采用离心泵或螺杆泵排水，井组中的其他井作为生产井3进行采气，排水井2与生产井3的井底压力通过调整排水速率与采气速率来进行控制，生产过程中始终保证排水井2的井底压力势低于生产井3井底压力势，使排水井2区域地层为低压力势区，生产井3区域地层为高压力势区，使水层中的地层水从指定的排水井2产出从而不侵入煤层7深部的生产区，确保煤层7可以有效降压，让吸附在煤岩中的煤层气持续解吸。

应用例：

四川蜀南地区，煤层气开采层位为二叠系龙潭组2号、3号、7号、8号煤层，龙潭组下部为峨眉山玄武岩组与茅口组，峨眉山玄武岩组为灰绿色玄武岩，茅口组为巨厚层状石灰岩，富水性极强；龙潭组上部为三叠系飞仙关组，飞仙关组为泥岩、粉砂质泥岩。区内断层发育。区内x井组为4口定向井（分别为x-1、x-2、x-3、x-4井）组合的梅花状分布，x井组位于断层fy附近，断层fy切割龙潭组煤层、峨眉山玄武岩组玄武岩以及茅口组灰岩，井组中的x-1井在压裂过程中压窜了断层，导致茅口组灰岩与龙潭组煤层沟通。在初期生产中，x-1井采用管式泵按每天22m³/d的排水量进行排水，但井底压力无法降低。而井组中的生产井x-2、x-3、x-4井进行排采后井底压力可以缓慢下降，但产水量持续增加，平均单井产气量上升至1300m³/d后管式泵已经无法满足排水需求，生产井的产气量下降。后采用本发明的实施方案，对x-1井更换电潜离心泵，采取大排量（产水量为60m³/d）进行主动强排水，并始终保持x-1井的井底压力低于生产井x-2、x-3、x-4井的井底压力。经过一段时间的排采后，生产井x-2、x-3、x-4井的平均单井产气量逐步上升至4600m³/d，而这3口生产井的平均单井产水量下降至7m³/d。增产效果明显。

本发明根据地质资料、水力压裂资料、排采数据以及水化学分析数据，分析水层、断层、水力裂缝的连通关系，根据连通关系制定主动排水方法，使水层中的地层水从指定的排水井产出从而不侵入煤层气藏深部的生产区，确保煤层可以有效降压，让吸附在煤岩中的煤层气持续解吸。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。