碎软低渗煤层水平井水力喷砂射孔工艺优化

针对碎软低渗煤层水平井煤粉产出危害,提出采用水力喷砂射孔压裂来实现“射孔-增透-控粉”为一体的压裂改造理念,具体工艺包含水力喷砂射孔、高压射流、环空压裂以及水力补射孔清洗。通过成本及工艺对比,选择油管拖动水力喷砂射孔方式进行压裂,并对工艺和关键工具进行优化。首先,优化防反冲蚀破坏一体化硬质合金圆锥收敛型喷嘴,能实现排量2.0～2.5 m³/min时,射流压力为16.5～25.8 MPa。其次,优化喷射器本体,能有效射穿套管、水泥塞,并射入岩石一定深度。配套一体化管柱顺利完成了煤层气U型水平井压裂和补射孔施工各8段,每段射孔时间15 min以上,并充分顶替返排煤粉,投产3年后产气量仍达到3500 m³/d以上,表明优化工艺达到了碎软低渗煤层改造效果。与连续油管分段压裂技术相比,油管拖动水力喷射压裂单段压裂作业成本降低了28.5%。     

低渗煤层多脉冲压裂激励作用的裂缝模型研究

为了提高适用于低渗煤层气高能气体压裂开发的技术水平,结合全封闭多脉冲压裂工艺特点,分析了多脉冲加载激励煤层产生多裂缝松弛地应力的作用机理及p-T作用过程,研究建立其多裂缝物理模型。该模型为低渗煤层全封闭多脉冲压裂瞬间破岩成缝机理研究及优化工艺设计提供了理论参考。     

适用于低渗透水敏储层的压裂液优化实验研究

有效开发低渗透油气资源已成为保障能源供应的重要途径。以水力压裂为代表的增产改造技术在提高动用程度方面发挥着积极作用,而储层的水敏特性给压裂液体系的性能带来了更高的要求。针对低渗透水敏储层水力压裂改造技术中压裂液基液表观粘度、残渣含量及其对油层基质渗透率损害率相对偏高的问题,以大庆杏南油田SⅡ、SⅢ组非主力油层为对象,通过室内静、动态实验对压裂液基础配方体系进行了优化,以期更好地满足和适应压裂工艺的要求。实验优选了一种组成为基液胍胶0.40%+助排剂0.07%+SP-169破乳剂0.05%+KCl1.0%的压裂液体系配方,其中交联液为0.90%的硼砂,交联比为20∶1,破胶剂为0.10%的过硫酸钾。研究结果表明,该优化体系对基质渗透率的损害率降低在10%以上。     

碎软低渗煤层顶板水平井条带瓦斯预抽技术

针对贵州西部煤矿区井下瓦斯抽采难度大、安全性低等问题,将地面抽采先进技术应用于煤矿瓦斯治理,开展碎软低渗煤层顶板水平井条带预抽技术方法研究。以对江南煤矿为例,通过井位优化布置、井眼轨迹设计、定向射孔和分段压裂等工艺流程研究,抽采工作面和掘进条带的煤层瓦斯,并通过储层数值模拟和编绘残余瓦斯含量分布图对抽采效果进行描述。预测结果显示,顶板水平分段压裂井抽采影响范围成条带状分布,并随抽采时间的持续以井眼为中心向两侧扩展,抽采强度随距井眼距离的增大逐渐降低,连续抽采5年,综合抽采率可达32%,掘进条带瓦斯含量可降至8 m~3/t以下。     

松软低渗储层煤层气水平井小型压裂测试技术应用

为提高晋城矿区赵庄区块U型水平井煤层气开发效果,提出采用小型压裂测试技术来指导煤层气U型水平井分段压裂改造。利用小型压裂测试闭合后的压力数据求取相关地质参数,根据降排量测试结果求取管柱摩阻。小型压裂测试结果表明,赵庄区块煤层气水平井存在近井地带摩阻高、压裂液滤失量大、裂缝复杂等问题。利用测试结果优化了正式压裂施工设计方案,保障了压裂施工成功及压后效果,为赵庄区块煤层气水平井高效开发提供了技术支持。     

碎软低渗煤层顶板水平井分段压裂煤层气高效抽采模式

碎软低渗煤层的煤层气高效抽采一直是制约我国煤层气产业化发展和煤矿瓦斯灾害防治的技术瓶颈。以安徽淮北矿区芦岭煤矿8号碎软低渗煤层为研究对象,通过开展现场调研、分析测试、理论分析、水力压裂物理模拟和数值模拟等工作,提出了碎软低渗煤层的煤层气顶板岩层水平井分段压裂高效抽采模式,揭示了该模式下水力压裂裂缝的扩展延伸规律及控制机理,构建了该模式实施的主要工艺流程。研究结果表明:顶板岩层相对脆性、裂缝扩展压力较高,碎软煤层相对塑性、裂缝扩展压力低。在顶板岩层水平井进行套管射孔和水力压裂,顶板岩层中产生的压裂裂缝,在垂向上向下扩展伸延并穿入碎软煤层;同时在水平方向上也快速扩展延伸,由此产生的牵引作用撕裂下部碎软煤层形成较长的压裂裂缝。数值模拟结果显示,在给定的压裂施工参数条件下,顶板岩层中压裂在碎软煤层中形成的压裂裂缝长度,是直接在碎软煤层中压裂形成的压裂裂缝长度的6.7倍。碎软煤层和顶板岩层中形成的这些压裂裂缝在后续加砂压裂过程中被充填,成为煤层气从下部煤层向顶板岩层水平井运移的导流通道。显然,采用这种抽采模式,碎软低渗煤层可以获得良好的压裂改造效果。研究成果应用于淮北矿区芦岭煤矿煤层气顶板岩层水平井抽采示范工程,取得了很好的产气效果,水平井单井曾连续3,6,12个月平均日产气量分别为10 358,9 039,7 921 m3,截至2017-11-16,已累计产气500万m3,日产气量仍在3 200 m3以上,创造了我国碎软低渗煤层的煤层气水平井气产量的新记录。     

低渗煤层控制水力压裂增透技术研究及应用

针对低渗煤层水力压裂存在裂缝扩展范围小、增透效果差和在增透影响范围内容易留下空白带等问题,将控制水力压裂引入低渗煤层水力压裂实践。分析了低渗煤层控制水力压裂增透机理,提出了低渗煤层控制水力压裂增透技术及封孔方法,并在夏店煤矿进行了工程应用。结果表明:控制水力压裂使水力裂缝沿着控制孔的方向扩展延伸并有效增加煤层渗透性;组合式封孔技术封孔效果好、成本低,实现了一孔多用;控制水力压裂技术应用后,煤层渗透率有效增大,钻孔瓦斯抽采纯流量为原始煤层的4.969倍,3117工作面瓦斯预抽效果达标,回采期间回风巷瓦斯浓度始终低于0.5%,实现了工作面的安全高效开采。     

多脉冲压裂用于低渗煤层开发可行性分析

针对多脉冲压裂广泛地用于低渗煤层开发的趋势,从储层物性、煤岩力学性质、次级微裂缝、煤层气多重解吸作用、施工工艺成熟性、复合性和施工成本等7个方面,并结合沁水盆地3#煤层Z2-005井的压裂施工增产效果,分析了多脉冲压裂用于低渗煤层压裂开发的可行性。     

碎软低渗煤储层强化与煤层气地面开发技术进展

我国碎软低渗煤储层分布广泛,然而由于其煤体松软、破碎、渗透性差,常规的直井/水平井煤储层直接压裂技术应用于碎软低渗煤储层强化及其煤层气地面开发的效果并不理想,碎软低渗煤储层煤层气的高效开发是制约我国煤层气产业大规模发展以及煤矿瓦斯高效治理的重要技术瓶颈。在系统分析我国碎软低渗煤储层特征及煤层气地面开发中存在的问题基础上,以水平井为基础井型,围绕间接压裂、应力释放和先固结后压裂3种不同的技术方向,梳理了目前碎软低渗煤储层强化与煤层气地面开发技术进展。归纳评述了以顶板间接压裂、夹矸层间接压裂以及硬煤分层间接压裂为内涵的间接压裂煤层气开发技术,以水力喷射造穴、气体动力造穴、扩孔+水力喷射+流体加卸载诱导失稳造穴、水力割缝为不同应力释放方式的应力释放煤层气开发技术,以及先微生物诱导碳酸钙固结碎软煤储层再进行水力压裂的先固结后压裂煤层气开发技术。间接压裂技术的工程实践探索已有较多积累,在地质条件适宜地区对碎软低渗煤储层强化取得了较好效果,而以应力释放为代表的碎软低渗煤储层强化新技术探索已取得重大进展,并进入工程试验和验证阶段。水平井应力释放技术针对碎软低渗煤储层特性和新的开发原理,其对储层改造潜...     

新场JS气藏难动用储量压裂改造技术研究

新场JS气藏储层岩石弹性模量高、物性差、孔渗关系差、孔隙结构差、连通性差、含气品位低,整体上属难动用储量。多年改造实践表明,采用常规改造方式效果较差,动用储量难以达到有效开发。在压裂改造的难点分析基础上,为降低储层伤害,提高压裂改造增产效果,开展了低稠化剂压裂液、加入增效剂压裂液和类泡沫压裂液研究;开展了以"中-大砂量、中-大排量、中-高前置液量、中等砂比"为特色压裂设计和以"非全井段射孔和定向射孔、低前置液量、支撑剂段塞和冻胶段塞、拟线性加砂、变排量压裂、中低砂比、小粒径支撑剂"为特色的施工配套技术研究;开展了分段强化破胶、液氮助排、类泡沫压裂液、大油嘴强排与纤维防砂工艺复配等高效返排技术研究。形成了以"低伤害压裂液、低伤害压裂设计和高效返排"集成技术为特色的低伤害压裂工艺技术,并在新场JS气藏实施了25层次的现场试验,取得了显著的应用效果。