煤層壓裂改造配套工藝技術(shù)

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1、煤層壓裂改造配套工藝技術(shù)【】本文提出了適宜煤層壓裂改造的配套工藝技術(shù)，包括完井、壓裂設(shè)計(jì)、壓裂液研制、支撐劑優(yōu)選、壓裂施工、裂縫監(jiān)測、壓裂效果評(píng)價(jià)等技術(shù)。該技術(shù)完整、成熟、先進(jìn)，居國內(nèi)領(lǐng)先水平，現(xiàn)場應(yīng)用15口井33層煤，效果良好，可推廣應(yīng)用。1引言煤層壓裂改造可有效地將井孔和煤層自然裂隙連通起來，從而在排水采氣時(shí)，更廣泛地分配井孔四周的壓降，增加產(chǎn)能，增大氣體解吸速率。因此，在煤層氣勘探開發(fā)中，壓裂改造作為一種重要的強(qiáng)化辦法，已得到普遍應(yīng)用。然而，由于我國煤層氣勘探開發(fā)起步晚、技術(shù)落后，尤其壓裂改造工藝技術(shù)還沒有作系

2、統(tǒng)探究，為此，我處經(jīng)過四年科技攻關(guān)，探究成功了煤層壓裂改造配套工藝技術(shù)，現(xiàn)場應(yīng)用15口井33層煤，效果良好。2煤層壓裂改造配套工藝技術(shù)2.1完井技術(shù)(1)采用全井下Φ139.7mm（Φ177.8mm)套管，低密度水泥漿固井工藝技術(shù)。(2)采用高密度深穿透射孔工藝技術(shù)。用Φ102槍102彈(127彈)，孔密16～32孔/m，螺旋布孔，相位角90°，射開煤層或煤層和圍巖，從而使射孔孔徑超過Φ12mm，有效穿透間隔超過500m。這種完井技術(shù)穩(wěn)固了井身，減少了煤層污染，有利于煤層分層壓裂改造，能滿足排水采氣需要，經(jīng)濟(jì)可行。2

3、.2壓裂設(shè)計(jì)技術(shù)研制成功了煤層氣井三維壓裂優(yōu)化設(shè)計(jì)軟件。該軟件填補(bǔ)了國內(nèi)空缺，是國內(nèi)第一套煤層氣井壓裂軟件，達(dá)到國際先進(jìn)水平。該軟件在Pa下破碎率＜12)既可滿足支撐裂縫要求，又經(jīng)濟(jì)便宜。常用石英砂規(guī)格有40～70目粉砂、20～40目中砂和12～20目粗砂。壓裂加砂組合方式有4種：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，以減少壓裂液濾失，利于造縫；中砂和粗砂支撐裂縫，改善煤層滲透性；尾注粗砂可進(jìn)步裂縫進(jìn)口導(dǎo)流能力；單純加進(jìn)粗砂施工難度大，但壓裂效果較好，并可避免排采時(shí)粉砂返吐堵塞裂縫。石英砂

4、規(guī)格及加砂量可由軟件模擬確定。2.５壓裂施工工藝技術(shù)(1)采用光套管注進(jìn)壓裂，降低管壁摩阻，從而降低施工泵壓；(2)適當(dāng)增大前置液注進(jìn)量，以充分造縫，避免砂堵；(3)增大泵的注排量，進(jìn)步壓裂液效率，對(duì)薄煤層適當(dāng)減小泵的注排量，以防止裂縫高度延伸過高而縮短縫長；(4)分段注砂，逐步進(jìn)步砂化，增大支撐裂縫寬度，進(jìn)步支撐裂縫導(dǎo)流能力；(5)適當(dāng)減少頂替液量，確保裂縫進(jìn)口的高導(dǎo)流能力；(6)控制壓裂液返排速度，保證裂縫充分閉合，防止砂粒和煤粉返吐；(7)對(duì)多煤層井采用分層壓裂改造，進(jìn)步單煤層改造程度；(8)加強(qiáng)裂縫監(jiān)測，優(yōu)選

5、壓裂施工參數(shù)，指導(dǎo)壓裂施工；(9)選用H-1000型壓裂機(jī)組及配套設(shè)備、車輛，保證滿足壓裂施工需求。2.6酸化預(yù)處理工藝技術(shù)根據(jù)電測資料、錄井資料和室內(nèi)巖芯實(shí)驗(yàn)結(jié)果，綜合探究確定用何種酸液。在壓裂施工之前，對(duì)煤層射孔井段進(jìn)行預(yù)處理，從而有效清除射孔孔眼堵塞，解除近井地帶鉆井泥漿、固井水泥的污染堵塞，為壓裂施工創(chuàng)造有利條件，并有利于壓裂施工完畢后凍膠壓裂液徹底返排，進(jìn)步壓裂增產(chǎn)效果。2.7裂縫監(jiān)測工藝技術(shù)煤層壓裂裂縫方位和幾何尺寸，是指導(dǎo)制定壓裂方案的重要依據(jù)，是評(píng)價(jià)壓裂效果的重要手段，對(duì)優(yōu)化井X布置具有重要意義。選用

6、大地電位法(微地震法)測試和井溫測試，可測試出壓裂裂縫形態(tài)、高度、方位和延伸長度，測試成功率100，結(jié)果正確可靠。微地震法測試對(duì)壓裂施工進(jìn)行同步裂縫監(jiān)測，要求測試井四周必須有三口監(jiān)測井，大地電位法測試要求在壓裂液中加進(jìn)2～5KCL，使壓裂液和圍巖的電阻率差異在30～80倍之間，并須測出壓前及壓后大地電位差。井溫測試須測出壓裂前后井溫曲線，要求在測壓前井溫基線時(shí)，井筒內(nèi)液體靜止48ｈ以上，壓后井溫曲線應(yīng)在壓后2～6h內(nèi)測完。另外，根據(jù)壓裂施工數(shù)據(jù)和壓降數(shù)據(jù)，也可計(jì)算并推斷出動(dòng)態(tài)裂縫幾何尺寸、支撐裂縫幾何尺寸和壓裂液效率

7、。要求測壓降時(shí)間為泵注時(shí)間的2.5倍以上。2.8壓裂效果評(píng)價(jià)技術(shù)(1)注進(jìn)/壓降試井通過求出壓裂前后的煤層滲透率、表皮系數(shù)、流體產(chǎn)量等參數(shù)評(píng)價(jià)壓裂效果；(2)生產(chǎn)評(píng)價(jià)根據(jù)排采數(shù)據(jù)評(píng)價(jià)壓裂效果；(3)經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)評(píng)價(jià)壓裂辦法是否經(jīng)濟(jì)可行。3現(xiàn)場應(yīng)用3.1概況煤層壓裂改造配套工藝技術(shù)，已在現(xiàn)場進(jìn)行了試驗(yàn)。應(yīng)用于15口井33層煤，施工成功率100，有效率100，并創(chuàng)造了多項(xiàng)施工參數(shù)全國最高水平；①單井加砂量83.66；②單層加砂量41m3；③加砂強(qiáng)度7.1m3/m；④凈水壓裂排量7.9m3/min，混砂比17.1，階段最高混砂

8、比25.6。３.2實(shí)例沁水盆地A1井，鉆井深450m，煤層埋深320～420m，10m/2層，含氣量18m3/ｔ。1997年8月，采用該配套工藝技術(shù)，用Φ139.7mm套管完井，比重為1.63的G級(jí)水泥漿固井，102槍102彈射開X1、X2煤層。酸化預(yù)處理后，選用低溫凍膠壓裂液對(duì)X1、X2煤層進(jìn)行了分層壓裂改造，共注進(jìn)壓裂液362m3，加石英砂