山西煤层气井压裂工艺技术与研究.pdf

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1、2014年4月油气井测试第23卷第2期山西煤层气井压裂工艺技术与研究刘智恪谭锐牛增前邵帅蔡景超刘洋(1．渤海钻探公司工程技术研究院天津300280；2．渤海钻探井下技术服务公司天津300280)摘要煤层气井的储集条件特殊，煤层气的产出条件也不同于常规的油气井压裂的工艺要求。由于我国煤层松软、割理发育、表面积大、吸附性强、压力低等特点，在开采煤层气时，存在单井产量低、经济效益差的普遍情况。以山西某区块实施压裂的煤层气井为例，对该区块的煤层气井进行了压裂液体系优选、支撑剂优选、施工参数优化、总体实施效果的评价，鲒合相关理论，形成了初步结论，为下步山西煤层气开

2、发提供指导性意见。关键词煤层气井增产压裂液支撑剂施工参数文章编号：1004—4388(2014)02—0045—03中图分类号：TE357文献标识码：B层气压力_2]。0引言由(1)式可以看出，只有降低储层气体压力，能煤层气藏普遍存在低压(压力系数小于0．8)、有大量煤层气析出，形成工业气流。压裂降低储层低饱和度(小于70％)、低渗透、非均质性的特征。气体压力、是形成采气通道的最好方法。煤层的渗透率一般为0．00l～0．1mD，国内渗透1．2煤层气藏特点率最大的煤层也仅为0．54。3．8mD，其渗透率比煤层割理系统十分发育，在钻井过程中钻井美国煤层的渗透

3、率低2—3个数量级lIJ，如果只采液多处滤失，说明煤层具有高滤失性，煤层的杨氏用抽排煤层中的承压水来降低煤层压力的方法，模量较常规的砂岩的杨氏模量小，易形成较宽的使煤层中吸附的甲烷气释放出来，而不采取任何水力裂缝，同时煤层的高滤失性决定了在煤层中增产措施，不仅煤层气单井产量较低，而且许多井造长裂缝比较困难，煤层的井网布置限制了水力将失去开采的价值。为了提高煤层气单井的产裂缝的长度。量，获得经济产量，必须采取一些增产措施——煤2煤层气压裂工艺难点层气压裂工艺技术。2．1压裂工艺难点1煤层赋存机理及特点(1)节理、裂缝发育，造成压裂液效率低、滤失增1．1煤层

4、气赋存机理加，易造成砂堵而使施工停止。煤层气以三种状态存在于煤层中，即吸附态、溶(2)储层基质低孔、低渗，常规的水基线性胶压解态、游离态，三态处于一个动态平衡中；吸附态占裂液易破胶后形成残渣，对煤层造成伤害。70％～95％，游离态占5％～20％，溶解态极少；可(3)裂缝中煤屑的产生增加了液体的阻力并使以说煤层气主要以分子形态吸附在煤岩裂隙和基质裂缝端部堵塞。内表面，吸附量的大小与储层气体压力正相关，可用(4)煤岩较软，人工裂缝形态复杂，形成的裂缝朗格缪尔等温吸附方程来描述，即不规则，易形成“T”形或“I”形裂缝，施工中压力会升高，不利于加砂。c(p)=P

5、(1)2．2采取的措施式中：c(P)——吸附气体质量；V——朗格缪尔针对施工过程中的压力易升高、加砂困难问题，体积(最大吸附气体质量)；——朗格缪尔对应的技术措施是大排量，提高净压力，保证足够缝压力(到VLp／2时的气体压力)——储层煤宽，形成复杂裂缝_3；针对储层强吸附性易伤害的特[作者简介]刘智恪，男，助理工程师，1986年1O月出生，2009年毕业于长江大学石油工程专业，目前从事压裂、酸化工艺技术研究工作。E—mail：liuzhik841010@163．eom。油气井测试2014年4月点，对应的技术措施是清水携砂，提高砂比，保证规活性水：氯化钾+

6、助排剂；模，以求获得长期导流效果，由于煤层气井单井产量线性胶：CMHPG+氯化钾+助排剂；较低，着重考虑到经济收益率，因此山西煤层气井研交联冻胶：CMHPG+氯化钾+助排剂+氢氧究应用了以套管注入、高排量、清水携砂的煤层气清化钠+低温活化剂+硼砂+过硫酸铵。水压裂配套工艺技术。经研究山西此区块均采用清水进行压裂施工该工艺特征：①施工排量保持在6．5～7．0作业。m／min，远大于常规油气井压裂施工排量，保证了3．2支撑剂特点及优选压裂液体系携砂性；②单层最大规模加砂量达到40支撑剂的性能是影响支撑裂缝导流能力的重要in，平均砂比为10％左右，最高砂比为3

7、6％；③支因素之一l5]。支撑剂粒径增大则强度降低，对破碎撑剂采用粒径为16～20目的大粒径石英砂，增大裂的敏感性增强，在压裂施工中沉降速度增大，要求的缝导流能力。裂缝宽度增加，携带的难度增大。粒径小的细砂容易引起局部堵塞，降低裂缝的渗透率，泥质和粉煤容3压裂工艺技术易运移堵塞。目前一般使用石英砂，其性能良好，特3．1压裂液体系特点及优选别适用于低温煤层气井。石英砂作为支撑剂其导流3．1．1与常规油气井压裂液的差异能力受压力的影响非常大。当压力增加时，导流能力大幅度下降。煤层气井用压裂液在一定程度上，可以借鉴现如果在裂缝闭合后裂缝中部分支撑剂被压碎，行水

8、基压裂液性能评价，但由于煤储层具有松软、割将大幅度降低裂缝的导流能力。分别在0．