煤层气井注氮驱替增产改造技术

袁延耿 刘明仁 李文强 李 俊 郭锦雯 原红超

(中国石油华北油田山西煤层气分公司，山西 048000)

1 注氮驱替增产改造技术原理

煤储层对CH4和N2的吸附属于物理吸附，通过注入氮气驱替煤层气，从而利用氮气进行煤储层改造，以达到提高煤层气采收速度(图1)。

图1 注氮设备地面示意图

N2注入后，增大了注气端和析气端的压力梯度，使得滞留在孔裂隙中的CH4重新获了流动动力。 N2的注入相对来说降低了甲烷的分压，在N2分压的作用下，挤出一些吸附在煤基质中的甲烷，从而达到提高煤层气采收率的目的(图2)。

图2 氮气、甲烷分子运动示意图

2 注氮驱替增产技术应用

2.1 注氮增产设计思路

根据调研相关文献和前期实验研究结果，为保证措施效果，确定以下选井原则：

①注氮区域尽量选择原产量较高，目前产量递减严重的区域；

②井网较完善，适宜做井组注氮增产试验；

③注氮井远离断层，避免氮气通过断层大量进入煤层顶、底板岩层，浪费氮气；

④注氮区域应远离煤矿，避免氮气进入到巷道造成安全事故。

依据选井原则，结合实际生产、地面情况，选取樊庄区块中部HB-X1井组、HB-X2井组作为试验井区，开展注氮增产试验(图3)。

图3 注氮试验井井区地质构造图

所选井区煤层埋深较浅，在496～580m，煤层厚度分布稳定平均5.7m，煤层含气量整体较高，为19.7～26.2m3/t，煤层非均质性强，属低渗储层。孔隙以铸模孔为主，另见少量植物原生孔隙，部分孔隙被充填；裂隙多被粘土矿物充填，呈直交及斜交分布。3号煤层平均孔隙度2%、渗透率0.3mD，属低孔低渗储层。……