文章以郑庄区块为例，分析了沁水盆地南部中深层煤层气直井低产原因及增产效果差的原因，创新提出了充填预堵+大规模压裂+远端支撑增产技术，平均单井增产1000方以上，打破了郑庄中北部直井多年低产的现状，为沁水盆地南部中深层煤层气低产直井治理提供有益借鉴。文章首次对充填预堵+大规模压裂+远端支撑增产技术的内涵、机理、现场对比试验及下步改进方向进行了详细的阐述，对高阶煤中深层煤层气低效井治理和新井压裂具有借鉴意义。
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沁水盆地南部郑庄区块中北部煤层气直井增产新技术研究与应用
为提高沁水盆地郑庄区块中北部煤层气直井产量，基于研究区评价井地应力测试资料、压裂裂缝监测资料，分析了研究区直井增产效果差的原因，提出了针对性增产技术，开展了现场对比试验，并对结果进行了分析。
结果表明郑庄中北部直井产量低、措施增产效果差的主因为：① 研究区以垂直裂缝为主、压裂缝长较短，且随着埋深增加，相同压裂规模形成的裂缝尺寸减小；② 随着埋深增加，支撑剂嵌入深度增加，裂缝闭合加快，导致稳产时间短，产气曲线主体形态为“单峰型”；③ 经初次压裂后煤体结构更加破碎，新裂缝容易进入初次压裂裂缝，造新缝难度增加。针对上述原因，创新提出的充填预堵+大规模压裂+远端支撑增产技术，“充填预堵”即先采用相对较低的排量、砂比、规模充填初次压裂裂缝，然后再进行大规模重复压裂，实现堵老缝、造新缝。“大规模”压裂即大排量、大液量、高砂比压裂，将压裂液量由600～800m3提高至1 300～2 000 m3以上，增加改造体积；将排量由6～8 m3/min提高至10～14 m3/min以上，增加裂缝长度和携砂性能；采用低黏压裂液体系配合低密度支撑剂，将砂比由7%～8%提高至10%～15%以上，提高铺砂强度，降低裂缝闭合程度。“远端支撑”即采用自悬浮支撑剂与大排量相结合，增长支撑剂运移距离，提高支撑裂缝比例。充填预堵+大规模压裂+远端支撑增产技术实施后平均单井日产量达到1 380 m3，比措施前增产1 190 m3，比邻井稳产气量增加近1 000 m3，实现了郑庄中北部中深储层连片低产区直井产量突破。现场对比试验表明：实施“充填预堵”后再进行大规模压裂，平均净施工压力比初次压裂增加了3.3 MPa，形成了新裂缝，比直接进行大规模压裂增量提高1 000 m3。总体上，充填预堵+大规模压裂+远端支撑增产技术关键参数数值越大，增产效果越好。
图 1 沁水盆地南部郑庄区块构造
图 2 郑庄区块地应力状态
图 3 中深层煤层气井“单峰型”生产曲线
图 4 水力压裂规模对裂缝关键参数影响
图 5 自悬浮支撑剂体积分数与压裂液表观黏度关系
图 6 充填预堵+大规模压裂+远端支撑重复压裂井生产曲线
图 7 充填预堵+大规模压裂+远端支撑重复压裂井与老井稳产气量对比
图 8 充填预堵+大规模压裂+远端支撑重复压力机理与大规
模压裂+远端支撑重复机理示意
图 9 充填预堵+大规模+远端支撑重复压裂关键压裂参数与
单井日增产量关系
胡秋嘉，男，1982年8月8日生，四川乐山人，教授级高级工程师，中石油华北油田山西煤层气分公司党委书记、经理。获省部级科技进步奖励10项，获国家级企业管理现代化成果奖励1项、省部级企业管理现代化成果奖励12项，授权发明专利18项、软件著作权1项，制定煤层气行业标准及中石油集团企业标准8项，发表学术论文50余篇，其中SCI、EI收录27篇，2020-2022年连续两次荣获“山西省优秀企业家”荣誉称号。
研究方向
煤层气勘探开发
主要成果
首次提出了煤层气“有效层”改造理念，构建了“有效层”地质模型及差异化的改造模式，为煤层气高效储层改造提供了理论及技术支撑；创新建立煤层气储层关键参数动态监测方法，提出高煤阶煤层气井“四要素”气水产出控制理论，创新形成了“变速排采-低恒套压”排采管控模型，大幅提高煤层气井气水产出效率；创新形成煤层气无杆工艺及配套技术系列，行业内首次实现了无杆工艺规模应用；创新提出低效井治理“参数革命、工艺革命、材料革命”理念，形成了高阶煤煤层气低效井治理技术系列，实现单井产量突破；主持建成全国最大煤层气生产基地，纯煤层气产量突破700万方，年产气能力突破25亿方。
来源：
胡秋嘉，张聪，贾慧敏，等. 沁水盆地南部郑庄区块中北部煤层气直井增产新技术研究与应用[J]. 煤炭学报，2024，49(3):1518−1529.
