和顺区块煤层气压裂工艺技术试验研究.pdf

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1、石油机械2011年第39卷增刊CHINAPETROLEUMMACHINERY．．试验研究和顺区块煤层气压裂工艺技术试验研究刘红磊王以顺李颖赖建林朱贤清(1．中国石油化工股份有限公司华东分公司2．胜利油田胜利软件有限责任公司)摘要由于煤层与普通油气藏的储层结构特点不同，导致各自水力压裂时的特点也极为不同。通过对煤储层各物性特征的研究，结合山西和顺区块的实际煤样，进行了煤层气井压裂液的基本性能测试试验和压裂液对煤心渗透率伤害试验等，为煤层气井压裂液的优化选择提供了理论依据和借鉴。最后运用煤层气井压裂设计的计算软件，结合和顺煤层气试验井的基本参

2、数进行了压裂设计。现场试验表明，采用研究的压裂工艺技术对和顺15#煤层进行压裂改造7口井7层煤，施工成功率100％，有效率100％。关键词非常规气藏煤层气水力压裂天然裂缝发育液体滤失0引言．我国煤层气开采的潜力巨大，埋深2000m内可开采的煤层气资源量为36．8万亿／71；1500m一一a．砂岩孔隙b．媒岩孔隙内可采煤层气资源量为10．9万亿m，主要分布于鄂尔多斯盆地东部和山西沁水盆地。在煤层气勘探图．12种岩石孔隙结构对比图开发中，压裂改造作为一种重要的强化措施已得到1．2煤层气的压裂特点和难点普遍应用。煤层压裂改造可有效地将井孔与煤层

3、天1．2．1煤层压裂时裂缝形态复杂，施工压力较高然裂隙连通起来，从而在排水采气时更广泛地分配(1)煤岩极易破碎，因为它是疏水性的，不井孔附近的压降，增加产能，增大气体解吸速率。易分散于水或水基溶液中，从而极易聚集起来阻塞笔者主要通过对煤储层各物性特征的研究，结压裂裂缝的前缘，导致压裂压力过高¨J。合山西和顺区块的实际煤样，进行了煤层气井压裂(2)压裂后的煤岩裂缝表面极不规则，裂缝呈液的基本性能测试试验、压裂液对煤心渗透率伤害阶梯形状。这种裂缝的不规则性和裂缝壁面的不光试验等，为煤层气井压裂液的优化选择提供了理论滑同样增加了流动阻力。形成的

4、裂缝不再是常规油依据和借鉴；最后，运用煤层气井压裂设计的计算藏认为的裂缝方向垂直于最小主应力方向，裂缝的软件，结合和顺煤层气试验井的基本参数进行了压方向受水平应力的影响，出现了复杂的裂缝形态。裂设计，现场应用7口井，效果良好。1．2．2煤层压裂液滤失大，造长缝难一般情况下，煤层压裂时压裂液的滤失是相当1煤层气压裂特点严重的。当压裂液压开煤层向前延伸时，煤层的塑性难以形成裂缝，另一方面由于割理和发育的微裂1．1煤层的储层特点隙，使得压裂液大量滤失，不能重新开启一条新由于煤层与普通油气藏的储层构造特点不同，导缝，而是沿着大的割理延伸，在延伸的

5、过程中，不致各自水力压裂时的特点也极为不同。2种岩石孔隙断有小割理微裂隙张开，使压裂液大量损失，因此结构对比如图l所示。从图中可以明显地看出，煤岩需要不断加大施工排量和压裂液量。是带有孔隙和裂缝的双重介质。由于介质微观结构的1．2．3煤层低温、易吸附，易受伤害差异较大，所以煤层压裂不同于普通油气藏压裂。煤岩有很强的吸附性，煤级越高，内表面积越石油机械2011年第39卷增刊大，吸附能力越强。吸附压裂液后会引起煤岩基质才可能沿水平纹理扩展。膨胀及堵塞割理，从而降低割理孔隙度和渗透率及(4)从试样的断面照片分析，断面表面粗糙，限制煤层气的解吸，

6、就会对煤层造成很大伤害。所不规则，煤块断裂缝中脱落较多的煤渣，这些煤渣以用胍胶冻胶类植物胶做压裂液，由于有残渣存大小不一，它们的存在影响压裂裂缝的导流能力，在，对煤层伤害大，伤害率达87％～89％。纤维较大的煤渣可以起到支撑剂的作用。因此，煤层压素胶、清洁压裂液由于分子团进入孔隙被吸附住而裂有自支撑的特点，这与砂岩压裂有很大的不同。挡住了气体分子的流动和解吸，所以也有较大伤(5)天然割理影响压裂液的滤失，但对裂缝害，在40％左右；活性水对煤层的伤害较小。扩展方向影响有限，天然割理与裂缝扩展方向1．2．4支撑剂反吐、煤粉反吐难以控制(最大主

7、应力方向)一致时，会诱导裂缝沿天然割由于煤层较软，极易发生支撑剂嵌入。压裂过理方向扩展；当天然割理与裂缝扩展方向不一致程中所形成的煤粉，在压后返排的过程中，从微裂时，裂缝沿最大主应力方向扩展。隙、小割理中被流体带出，直接影响砂堤的导流能(6)煤层压裂的裂缝扩展不对称，可能形成力和井筒内工作泵的泵效。为了防止支撑剂嵌入，单向扩展裂缝(或一面裂缝扩展不充分)，也有形最有效的途径大致有2种：①提高砂比和铺砂浓成多条裂缝的可能。套管射孔相位和射孑L密度对裂度；②降低支撑剂粒径，也就是加砂程序不能以大缝的初始开启难度和开启点有影响，煤层打开程度粒径

8、为主，而是中砂与细砂组合使用。大会降低裂缝起裂压力。2和顺区块煤心裂缝扩展试验3煤层气压裂液体系和支撑剂的优选煤层的杨氏模量只有3000～4000MPa，相对3．1煤层压裂液要求于砂岩、灰岩来