安泽南区块井网井距优化及小井组产能预测

孙鹏杰， 崔 龙， 魏 甜

(中煤地质集团有限公司 北京大地高科地质勘查有限公司，北京 100040)

科学合理的煤层气井网布置方案是提高煤层气采收率和开发经济效益的前提。而煤层气数值模拟软件是进行井网方案设计的有力工具。本次采用COMET3软件对安泽南区块进行井网布置方案的优化。

为了保证煤层气开发的效果，在一定的经济范围内，尽可能的提高煤层气采收率。在布置井网时，沿主渗透方向井距应适当的加大，垂直主渗透方向井距适当减小。煤储层的主渗透方向是由裂缝的主要延伸方向和现代地应力方向确定的。区内现代地应力主要方向为东北方向，因此本次安泽南区块取东北方向为主渗透方向，在直井工程布置时，可适当加大东北方向的井距。

1 井网井距优选

由于煤储层渗透率的不同，国内外煤层气开发的井距有所不同，国外煤层气渗透率较大，所以井距也比国内的要大。例如：美国的圣胡安盆地煤层渗透率较高，所以井间距也较大，单井控制面积一般为100～320英亩(0.40～1.29km2)。黑勇士盆地的煤储层渗透率比圣胡安盆地要低，所以井间距相对较小，单井控制面积在40～100英亩(0.16～0.40km2)。我国煤储层渗透率较低，目前用于商业性煤层气开发的井间距一般在200～400m。本次模拟井距均选用200～400m。

图1 煤层气开发井网样式示意图Figure 1 A schematic diagram of CBM exploitation well pattern

为了得到更加适合本区的井网井距，我们采用正方形、矩形、菱形(五点式)三种井网进行模拟对比；对正方形井网采用了200m×200m，250m×250m，300m×300m，350m×350m，400m×400m五种井网进行了模拟对比，井控面积分别为0.04、0.062 5、0.09、0.122 5、0.16 km2；对矩形井网采用了200m×250m，250m×300m，300m×350m，350m×400m四种井网进行了模拟对比，井控面积分别为0.05、0.075、0.105、0.14；对菱形井网，分别采用主渗透方向250、300、350、400m，分别对应垂直主渗透方向井距为200、250、300、350m。

在分别对正方形井网、矩形井网、菱形井网进行数值模拟的基础上，选出每种井网的最优井距，再对三种不同井网的最优井距方案进行比较，选出最优井网井距。

1.1 正方形井网优选

从正方形井网不同井距日产气量曲线可以看出，当单井控制面积较小时，由于井间干扰形成较快，产气量也较快达到高峰，但是由于井控面积太小，产气量达到高峰之后下降很快，排采时间不长就会下降到500m3/d，显然不适合作为实际开发的井距，随着井距的增大，产气高峰后延，稳产时间也加长，但是，当井距大于250m×250m时，由于井间干扰形成较晚，产气峰值后延，排采15a时，产气量依然有800m3/d，甚至达到1 200m3/d，造成15a采收率降低，资源量的浪费。

模拟结果显示，正方形井网井距为250m×250m时，产气峰值及稳产期时间合理，单井累计产量较高，且从采收率与井控面积图可以看出，当井控面积大于0.062 5 km2(250m×250m)时，随着井控面积的减小，采收率增加明显，当井控面积小于0.062 5 km2(250m×250m)时，随着井控面积的减小采收率增加不明显，因此，选择250m×250m为正方形井网的最优井距。

图2 正方形井网不同井距单井日产气量对比图Figure 2 Comparison diagram of square well pattern different well spacing single well daily gas outputs

图3 正方形井网不同井距单井累计产量对比图Figure 3 Comparison diagram of square well pattern different spacing single well accumulated outputs

图4 正方形井网井控面积与采收率关系图Figure 4 Relationship between square well pattern well controlled area and recovery ratio

1.2 矩形井网优选

从矩形井网单井日产量曲线中可以看出，200m×250m井距由于井距较小，井间干扰形成时间早，产气量很快达到峰值，但是由于单井控面积较小，产量下降较快，排采9a左右就已经低于500m3/d，不适宜作为实际开发的井距，而300m×350m井距及350m×400m井距由于井间距过大，井间干扰形成时间太晚，产气峰值及稳产期都较晚，排采至15a时，产气量还在800 m3/d以上，甚至达到1 100 m3/d以上，采收率较低，导致资源量的浪费。从比较可以看出250m×300m井距无论从单井日产气量还是累计产量来看，都比较合理。

从采收率与井控面积图中可以看出，当井控面积大于0.075 km2(250m×300m)时，随着井控面积的减小，采收率增加明显；当井控面积小于0.075 km2(250m×300m)时，随着井控面积的减小，采收率增加不明显，因此选择250m×300m为矩形井网的最佳井距。

图5 矩形井网不同井距单井日产量对比图Figure 5 Comparison diagram of rectangle well pattern different well spacing single well daily gas outputs

图6 矩形井网不同井距单井累计产量对比图Figure 6 Comparison diagram of rectangle well pattern different spacing single well accumulated outputs

图7 矩形井网井控面积与采收率关系图Figure 7 Relationship between rectangle well pattern well controlled area and recovery ratio

1.3 菱形井网优选

从菱形井网日产气量和累计产气量曲线图中可以看出，菱形井网的日产气量及累计产气量要明显大于正方形井网及矩形井网，从排采过程压降图中也可以看出，主渗透方向的压降速度快于非主渗透方向，压降范围也要大于其他方向，从日产气量图中可以看出，主渗透方向为250m时，由于井间距较小，井间干扰形成较快， 产气峰值较早到达，但是由于单井控制面积较小，产量下降较快，8a时间就降低到500m3/d以下；当主渗透方向为350m和400m时，由于井间距较大，井间干扰形成较晚，导致排采15a时，日产气量仍然能达到1 000 m3/d以上，造成采收率低，资源量浪费。

从采收率与井控面积图中可以看出，当主渗透方向距离大于300m时，随着井间距的减小，采收率增加明显；当主渗透方向的距离小于300m时，随着井间距的减小，采收率增加不明显，因此选择主渗透方向300m，垂直主渗透方向250m为菱形井网的最佳井距。

1.4 三种井网优选

对三种井网对应的最优井距日产气量及累计产气量曲线进行对比，可以明显的看出，菱形井网无论从单井日产气量还是从累计产气量，都要比正方形井网及矩形井网更好。综上，本次选择主渗透方向300m垂直主渗透方向250m的菱形井网作为本区的开发井网。

图8 排采过程地层压降图Figure 8 Formation pressure drop during drainage process

(日产气量1为主渗透方向250m，日产气量2为主渗透方向300m， 日产气量3位主渗透方向350m，日产气量4位主渗透方向400m)图9 菱形井网不同井距单井日产气量对比图Figure 9 Comparison diagram of rhombus well pattern different well spacing single well daily gas outputs

(日产气量1为主渗透方向250m，日产气量2为主渗透方向300m， 日产气量3位主渗透方向350m，日产气量4位主渗透方向400m)图10 菱形井网不同井距单井累计产气量对比图Figure 10 Comparison diagram of rhombus well pattern different spacing single well accumulated outputs

图11 菱形井网井控面积与采收率关系图Figure 11 Relationship between rhombus well pattern well controlled area and recovery ratio

2 小井网产能预测

采用优选的井网井距， 对本区五口井的小井组进行产能预测(图)，采用以下参数进行模拟，得到日产气量和累计产气量曲线如下：

表1 小井组产能预测主要参数表Table 1 Small well group capacity prediction main parameters

图12 三种不同井网最优井距单井日产气量对比图Figure 12 Comparison diagram of 3 different well patterns optimal spacing single well daily gas outputs

图13 三种不同井网最优井距单井累计产量对比图Figure 13 Comparison diagram of 3 different well patterns optimal spacing single well accumulated outputs

生产年限累计产气量/104m3日产气量/m3·d-1年产量104m313.234713.23296.195 17192.963298.656 142202.464497.635 830198.985689.435 629191.806873.045 358183.6171 032.145 128159.1081 199.544 893167.3991 359.034 658159.50101 510.884 433151.84111 654.844 184143.96121 789.883 904135.04131 904.273 638114.38142 020.743 348116.47152 127.763 073107.02

从表中可以看出，小井组15a累计产气量2 127.76×104m3，最高日产气量6 124m3/d，高值出现在第三年。

图14 井组示意图Figure 14 A schematic diagram of well groups

图15 小井组日产气量和累计产气量曲线Figure 15 Small well group daily gas output and accumulated gas output curves

3 结论

在煤储层渗漏率各向异性较明显的地区，煤层气的开发井网要采用主渗透方向井距较大，垂直主渗透方向井距较小的菱形井网进行布置，主渗透方向较大的渗透率配合较大的井网间距，垂直主渗透方向较小的井网间距配合较小的井网间距， 可以使在主渗透方向和垂直主渗透方向地层压力均匀下降，有效的提高的单井控制范围内地层的压降效果，使得煤层气资源得到较充分产出。