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   煤层压裂改造配套工艺技术      ★★★ 【字体: 】  
煤层压裂改造配套工艺技术
收集整理:佚名    来源:本站整理  时间:2009-01-11 12:05:51   点击数:[]    

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作者: 刘长延李玉魁收录来源: 中国煤层气
【摘要】本文提出了适宜煤层压裂改造的配套工艺技术,包括完井、压裂设计、压裂液研制、支撑剂优选、压裂施工、裂缝监测、压裂效果评价等技术。该技术完整、成熟、先进,居国内领先水平,现场应用15口井33层煤,效果良好,可推广应用。

1 引言
    煤层压裂改造可有效地将井孔与煤层天然裂隙连通起来,从而在排水采气时,更广泛地分配井孔附近的压降,增加产能,增大气体解吸速率。因此,在煤层气勘探开发中,压裂改造作为一种重要的强化措施,已得到普遍应用。然而,由于我国煤层气勘探开发起步晚、技术落后,尤其压裂改造工艺技术还没有作系统研究,为此,我处经过四年科技攻关,研究成功了煤层压裂改造配套工艺技术,现场应用15口井33层煤,效果良好。
2 煤层压裂改造配套工艺技术
2.1 完井技术
    (1)采用全井下Φ139.7mm(Φ177.8mm)套管,低密度水泥浆固井工艺技术。
    (2)采用高密度深穿透射孔工艺技术。用Φ102枪102弹(127弹),孔密16~32孔/m,螺旋布孔,相位角90°,射开煤层或煤层和围岩,从而使射孔孔径超过Φ12mm,有效穿透距离超过500m。
    这种完井技术稳固了井身,减少了煤层污染,有利于煤层分层压裂改造,能满足排水采气需要,经济可行。
2.2 压裂设计技术
    研制成功了煤层气井三维压裂优化设计软件。该软件填补了国内空白,是国内第一套煤层气井压裂软件,达到国际先进水平。该软件在Windows环境下开发,采用Visualfor Windows编程,模块化设计,算法先进可靠。它主要包含以下7个模型:
    (1)产量动态预测模型
    (2)经济评价模型
    (3)裂缝三维延伸模型
    (4)控制缝高模型
    (5)支撑剂运移分布模型
    (6)温度场模型
    (7)优化设计模型
    运用该软件,可设计出最优压裂方案,达到最佳压裂效果。
2.3 压裂液研制
    压裂液性能的好坏直接关系到压裂施工的成败及压后增产效果,根据煤层特性,研制出了适合煤层的压裂液系列。
    (1)清水:其矿化度与煤层水接近,不伤害煤层;
    (2)活性水:对煤层伤害轻微;
    (3)低温冻胶压裂液:主要由瓜尔胶、KCL、杀菌剂、表面活性剂、助排剂、交联剂、破胶剂等组成。其技术指标居国内领先水平,破胶后水化液粘度(20℃,24h)为1.00MPa·s,表面张力<30mN/m,界面张力<2mN/m,煤层伤害率<16%。
2.4 支撑剂优选
    煤层一般埋藏较浅,闭合压力低,选用天然石英砂(30MPa下破碎率<12%)既可满足支撑裂缝要求,又经济便宜。常用石英砂规格有40~70目粉砂、20~40目中砂和12~20目粗砂。压裂加砂组合方式有4种:①粉砂+中砂+粗砂;②粉砂+粗砂;③中砂+粗砂;④粗砂。粉砂加在前置液中,以减少压裂液滤失,利于造缝;中砂和粗砂支撑裂缝,改善煤层渗透性;尾注粗砂可提高裂缝入口导流能力;单纯加入粗砂施工难度大,但压裂效果较好,并可避免排采时粉砂返吐堵塞裂缝。石英砂规格及加砂量可由软件模拟确定。
2.5 压裂施工工艺技术
    (1)采用光套管注入压裂,降低管壁摩阻,从而降低施工泵压;
    (2)适当增大前置液注入量,以充分造缝,避免砂堵;
    (3)增大泵的注排量,提高压裂液效率,对薄煤层适当减小泵的注排量,以防止
裂缝高度延伸过高而缩短缝长;
    (4)分段注砂,逐步提高砂化,增大支撑裂缝宽度,提高支撑裂缝导流能力;
    (5)适当减少顶替液量,确保裂缝入口的高导流能力;
    (6)控制压裂液返排速度,保证裂缝充分闭合,防止砂粒和煤粉返吐;
    (7)对多煤层井采用分层压裂改造,提高单煤层改造程度;
    (8)加强裂缝监测,优选压裂施工参数,指导压裂施工;
    (9)选用H-1000型压裂机组及配套设备、车辆,保证满足压裂施工需求。
2.6 酸化预处理工艺技术
    根据电测资料、录井资料和室内岩芯实验结果,综合研究确定用何种酸液。在压裂施工之前,对煤层射孔井段进行预处理,从而有效清除射孔孔眼堵塞,解除近井地带钻井泥浆、固井水泥的污染堵塞,为压裂施工创造有利条件,并有利于压裂施工完毕后冻胶压裂液彻底返排,提高压裂增产效果。
2.7 裂缝监测工艺技术
    煤层压裂裂缝方位和几何尺寸,是指导制定压裂方案的重要依据,是评价压裂效果的重要手段,对优化井网布置具有重要意义。选用大地电位法(微地震法)测试和井温测试,可测试出压裂裂缝形态、高度、方位和延伸长度,测试成功率100%,结果准确可靠。微地震法测试对压裂施工进行同步裂缝监测,要求测试井周围必须有三口监测井,大地电位法测试要求在压裂液中加入2%~5%KCL,使压裂液与围岩的电阻率差异在30~80倍之间,并须测出压前及压后大地电位差。井温测试须测出压裂前后井温曲线,要求在测压前井温基线时,井筒内液体静止48h以上,压后井温曲线应在压后2~6h内测完。
    另外,根据压裂施工数据和压降数据,也可计算并推断出动态裂缝几何尺寸、支撑裂缝几何尺寸和压裂液效率。要求测压降时间为泵注时间的2.5倍以上。
2.8 压裂效果评价技术
    (1)注入/压降试井 通过求出压裂前后的煤层渗透率、表皮系数、流体产量等参数评价压裂效果;
    (2)生产评价 根据排采数据评价

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提供人:佚名
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