煤炭学报

作者：周立宏, 闫霞, 陈明, 王伟, 张纪远, 尹泽松, 马千理, 孙俊义, 李宜广, 李春虎, 冯延青,

关键词：深部煤层气, 煤岩气, 压后焖井, 控压排采, 工作制度, 机理, 实践意义,

深部煤层气(又称煤岩气)已成为我国天然气增产的重要增长极。实践证实深部煤层(岩)气必须通过大规模水力压裂获得高产，其排采规律和开发特征与中浅层煤层气存在显著差异，但背后产气关键机理和定量化排采指标界限尚不明确。与中浅层煤层气相比，研究提出了深部煤层(岩)气井因其地质特殊性决定了二者在压裂改造强度及资源动用范围、渗吸置换效应、排采理念及方式等开发领域的三大差异，基于物理模拟试验、数值模拟、机理剖析、现场试验等多种方法，首次揭示了深层煤层气压后焖井及控压排采的内在机理，明确了科学焖井时间、返排及投产后的控制制度关键定量指标与优化策略，建立了深部煤层(岩)气井全生命周期“五步六阶段”制度体系与开发模式，现场验证效果显著。结果表明：① 深部煤层(岩)气科学开发理念是通过“合理焖井、控压生产、保持气液两相流、延长自喷期”，充分发挥压裂改造“缝控范围”(SRV)内压裂液的“压驱−渗吸−置换”效应，最大化泄气体积(DRV)内气液两相协同高效产出，从而使单井最终可采储量(EUR)最高；② 深部煤层(岩)压裂焖井过程中存在显著的气水置换效应，基于渗吸置换核磁共振试验、长岩心压力传导试验及矿场尺度数值模拟，估算压裂液焖井时间下限为2.5 d、上限为15 d，结合大吉区块深部煤层(岩)气现场开发实践，综合确定深部煤层(岩)气井合理焖井时间为3～11 d；③ 微流控试验和在线核磁共振试验均表明，若生产过程中排采过快，气相极易沿优势大通道“窜流”突进，导致大量水相滞留于次级裂隙，且有效应力越大，水相滞留量越大、产出效率越低，进而堵塞与次级裂缝相连的基质孔隙中气体产出通道；核磁试验表明，相比“快速降压”方式，采用“逐级降压”控制方式的深部煤层(岩)气采收率提升了39.1%(从41.6%至80.7%)，表明“逐级降压”控制方式既能避免气相突进、保障气水稳定协同产出，也能通过“吸附态解吸补充−游离态持续供采”的良性循环，大幅提升采收率；④ 速敏和应敏试验表明，自支撑裂缝和支撑裂缝导流能力在有效应力5～20 MPa区间内呈指数型急剧下降(降幅超94%)，且流速超过某临界值后会因煤粉运移或支撑剂嵌入、返吐等导致导流能力严重损伤，表明需通过控压排采方式防控渗流通道导流能力损伤，综合多种方法确定返排阶段直井单层合理返排液量为20～23 m3/d，推广至水平井(以压裂10段为例)最大日产液量不超过230 m3/d；⑤ 综合数值模拟与动态监测，明确了大吉区块不同排采阶段的合理排采制度，定量确定了千米日产气量(日配产量)为4×104 ～5×104 m3/d，建议返排阶段、上产阶段、稳产阶段、递减阶段的压降速度分别控制在0.60、0.70、0.04、0.07 MPa/d阈值以内；⑥ 基于深部煤层(岩)气焖井与控压排采试验和模拟结果，构建了以“焖井扩散促解吸、控压稳流防闭合、调控促排提产量、精细管控延自喷、举升解堵保稳产、补能解吸控递减”为核心的“五步六阶段”新型全生命周期排采制度体系。理论指导应用大吉区块31口井，实践证实新试验井的产液、产气、压力等生产指标均显著优于同生产阶段“几乎未主动焖井+快速返排放产的生产井”，实际焖井时长7～10 d，返排阶段的返排率由20.0%提升至30.1%，投产时的初始井口压力由6.45 MPa提升至11.64 MPa，相比增幅80.5%，预测自喷稳产周期延长至400～500 d，单井EUR预计提升30% 以上。研究成果可为深部煤层(岩)气井排采制度优化、提升单井产量和提高采收率等提供科学理论依据。

来源：2026年第1期

《煤炭学报》期刊编辑部

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