焦坪矿区煤层气井前置酸压裂液优选实验研究

为解决富含矿物质煤层煤层气开发面临的增产改造问题,基于酸液溶蚀煤中矿物质和煤层水力压裂理论,以焦坪矿区侏罗纪煤层为研究对象,通过分析储层特征,设计了盐酸体系和盐酸+氢氟酸体系的前置酸配方及活性水压裂液和生物酶破胶瓜胶压裂液的压裂液配方,通过开展前置酸压裂液与地层水的配伍性实验、前置酸溶蚀率实验,进行了前置酸配方初选,借助室内岩心流动实验完成了前置酸压裂液配方的优选。结果表明:采用前置酸压裂液技术,在一定程度上降低压裂液本身对煤层的伤害;15%盐酸体系相比12%盐酸+3%氢氟酸体系更加有利于改善煤层渗透性,优选作为前置液配方;从减小对煤储层伤害的角度来选择压裂液配方,优选活性水压裂液体系;综合考虑煤储层伤害、携砂和造缝效果来选择压裂液配方,优选生物酶破胶瓜胶压裂液。     

西峡沟浅层稠油油藏活性水压裂试验

西峡沟区块低温低压浅层稠油油藏因存在压裂液快速破胶困难、地质疏松支撑剂嵌入比较严重、压后压裂液返排动力不足等因素,使得压裂增产面临诸多难题。针对上述难题进行了技术研究,现场试验了低伤害的活性水压裂液,压裂工艺采用高前置液低砂比加砂压裂工艺技术。该技术应用于西峡沟区块稠油油藏,增产效果显著,为该区块浅层稠油的开采提供了新的经济有效的技术手段。     

煤层气增产措施研究及现场试验

本文在调研了国内外煤层气水力压裂的基础上，对煤层气水力压裂的支撑剂选择、压裂液性能、压裂工艺、施工参数、煤层的岩石力学性质等方面进行了研究。在研究中，得到了一些新的观点和启示；并将研究成果运用于煤层气井现场煤层气井的压裂施工，指导了实际水力压裂施工，收到了一定的成效。     

体积压裂低密度支撑剂运移模拟研究

低密度支撑剂在裂缝中的沉降速度较慢，容易随压裂液进入裂缝深处，可以大幅提高压裂后的增产效果，在压裂过程中得到了越来越广泛的应用。为研究体积压裂过程中低密度支撑剂在复杂裂缝中的运移规律，基于计算流体力学，建立欧拉—欧拉固液两相流模型，系统分析不同注入排量、压裂液黏度、注入砂比对支撑剂分布状态的影响。同时开展支撑剂动态运移实验与模拟结果进行对比，结果表明：数值模拟与物理实验所得规律相同，提高泵注排量和增大压裂液黏度可使支撑剂运移到裂缝更深处，增大注入支撑剂含量可有效提高裂缝中形成的砂堤高度，但当砂比增加到15%以上时砂堤平衡高度增长率变小，综合考虑经济性和压裂后的增产效果，现场压裂施工时选取泵注排量5 m³/min,压裂液黏度10 MPa·s,砂比为10%储层改善效果较好。     

HPG破胶液影响下支撑剂导流能力变化特征研究

为了查明不同HPG破胶液、压力和煤岩弹性模量等条件变化下石英砂支撑剂的导流能力变化特征,在实验室优选HPG破胶剂基础上,分别进行了活性水和HPG破胶液通过不同石英砂粒径及其组合下的导流能力试验。考虑HPG破胶液残渣、支撑剂嵌入对导流能力的影响,构建了支撑剂导流能力的数理模型。试验结果验证了模型的准确性,探讨了支撑剂导流能力随关键参数的变化特征。结果表明:其他条件相同时,HPG破胶液影响下支撑剂导流能力小于活性水下的;随着HPG破胶液残渣含量增加,导流能力呈指数型减小;随着支撑剂破碎率的增加,导流能力线性减小;随着闭合压力升高,导流能力呈指数型减少。随着煤岩弹性模量的增大,支撑剂导流能力呈对数型增加。减少HPG残渣是增加HPG压裂液推广应用的关键之一。     

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。     

解堵性二次压裂在樊庄煤层气井的应用

樊庄区块煤层气并使用清洁液压裂后,由于破胶不彻底导致裂缝堵塞而使煤层气井产量低。通过对压裂液进行室内实验优选出适合樊庄区块煤层气井的压裂液体系,优化施工工艺,开展活性水二次压裂,达到解堵增产的目的。樊庄区块现场实施2l井次,取得了很好的增产效果。     

二氧化氯对煤储层的化学增透实验研究

针对传统煤储层物理增透使用高黏压裂液破胶困难,引入油气田常用的强氧化剂--二氧化氯作为破胶剂。同时,通过显微镜发现不同煤阶煤经二氧化氯浸泡后均有不同程度的刻蚀,且煤阶越低,刻蚀越严重。渗透率对比测试证实二氧化氯可以提高煤层渗透率,而且原始煤储层渗透率越高,渗透率增加的幅度越显著。实验结果说明二氧化氯不但有助于高黏压裂液破胶,还可对煤储层氧化刻蚀实现化学增透,为二氧化氯在水力压裂中的应用提供了实验支撑。     

煤层压裂改造配套工艺技术

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。     

水力压裂中支撑剂对黔北页岩孔隙结构的影响

为获得黔北页岩水力压裂过程中使用支撑剂对页岩孔隙结构(孔喉和孔径)的影响,以贵州省凤冈风参1井(FC-1)页岩样品为研究对象,分别在不同浓度支撑剂配比的压裂液下进行页岩水力压裂实验,并分析页岩的孔隙结构随支撑剂压裂液浓度的变化规律。实验结果表明:清水压裂后页岩孔隙的大孔喉变化很小,小孔喉分布增多,压裂对孔隙孔径的影响较小;清水+支撑剂压裂液压裂后孔喉分布主要都集中在小孔径位置,无论是孔隙的孔喉还是孔径,使用清水+1%陶粒支撑剂压裂后,大孔喉和大孔径的占有率均较高,页岩渗透率最大;清水+1%陶粒支撑剂压裂效果较理想,可以作为黔北地区页岩气开采水力压裂过程中的目标压裂液。     

煤层气垂直井压裂优化系统的设计与实现

为了合理确定压裂泵注参数,以提高煤储层导流能力和煤层气产气量,根据目前煤储层特点,建立了影响煤储层支撑剂评价体系,应用多层次模糊综合评价方法建立了支撑剂优选系统;对压裂液性能、配伍性等性质参数对比,建立了压裂液优选系统;根据压裂的地质和工程影响因素,对不同水力压裂施工参数分类,建立了不同储层渗透率下的泵注参数优化系统。这一系统成功地应用于指导沁水盆地潘庄区块煤层气垂直井的现场水力压裂施工设计。     

清洁压裂液对煤层气吸附性能的影响

为研究煤层气井压裂液选择的理论依据,进一步探讨清洁压裂液对煤层气吸附性能的影响,以IS-100等温吸附解析仪为实验平台,选择不同煤阶的煤样和清洁压裂液,从等温吸附的角度,探讨清洁压裂液对煤层气吸附性能的影响;并采用煤层气可采系数计算方法,以等温吸附实验的兰氏参数数据为基础,结合与地质条件和煤层密切相关的废弃压力、煤层原始含气量等因素,计算评价并综合分析清洁压裂液对煤层气吸附性能的影响程度.结果显示:与原始煤层可采系数相比,采用清洁压裂液压裂后的煤层可采系数显著增大.研究认为清洁压裂液对煤层气吸附性能有较大影响,该影响对煤层气开采有利;且影响程度与煤阶有关,焦煤、贫煤与无烟煤中贫煤的影响程度最大.     

郑庄煤层气井体积压裂裂缝扩展特征研究

为了有效指导煤层气井体积压裂工程，合理评价体积压裂施工效果，将微地震破裂扫描技术应用于煤层气井体积压裂。通过微地震破裂能量扫描技术监测体积压裂裂缝的分布，结合压裂施工曲线，分析体积压裂裂缝扩展空间和时间特征。以沁水盆地郑庄地区为例，该地区垂直井体积压裂过程显示，破裂不一定严格地随着压裂液推进而在时空上连续发展，可能时间是间歇的，空间上是跳跃的。能量密集区域的集合，连接成线、片、网才是压裂的整体影响面积，即水力压裂扩展的有效区域。与同层位普通压裂的垂直井对比显示，液量大小决定着缝网的有效破裂面积和沟通程度，但压裂液量的大小并没有明显影响裂缝的主长度。     

二氧化氯作为煤储层压裂液破胶剂的可行性实验研究

针对煤层温度低、高黏压裂液无法及时破胶返排的难题,探讨二氧化氯作为压裂液破胶剂的可行性及其对煤层气开采的影响。实验选择清洁压裂液、交联冻胶压裂液和二氧化氯溶液对不同煤阶煤样进行处理,对处理后煤样再分别进行光学显微镜、等温吸附和压汞等测试。结果表明:残留的压裂液会对煤层造成污染伤害,二氧化氯不但具有良好的低温破胶作用,同时还可以提高大孔和中孔的孔容比,使得孔隙连通性得到改善,进而提高储层渗透率;经二氧化氯处理后煤样的朗格缪尔体积显著降低,表明了煤的亲甲烷能力显著降低,从而使得煤层气临界解吸压力、含气饱和度与采收率均得到不同程度的提高。研究表明二氧化氯可以作为煤储层压裂液的破胶剂。     

和顺区块煤层气井排采影响因素分析

结合和顺区块煤层气投产井地质条件、压裂效果及排采控制等特征,分析了影响该区煤层气排采的因素。结果表明构造复杂易造成压裂裂缝与断层沟通,干扰排采;生产煤层渗透率低、解吸压力低是该区煤层气排采的不利条件;15#煤层埋深较浅,产液量低影响煤层排水降压;压裂施工应控制裂缝形态,提高压裂效果,避开区域灰岩含水层对煤层越流补给;合理控制套压,缓慢控制流压,对扩大煤层气解吸范围,提高产气量十分重要。     

基岩水井水力压裂专用压裂液试验研究

为了开发高粘、低滤失、抗水敏性好的基岩水井专用压裂液,通过胶凝剂、交联剂、破胶剂、防腐剂选配,以及配方试验等方法,确定了以田菁粉为主剂,辅以交联剂、防腐剂、破胶剂等添加剂的基岩水井水力压裂专用压裂液。该压裂液具有成本低、性能稳定、环保无污染等特点。作为基岩水井水力分段压裂技术的关键技术之一,压裂液研究为实现基岩水井水力分段压裂技术整体突破奠定了基础。同时,积累了针对不同岩性岩层压裂液研究的经验,供同行参考。     

煤层气井压裂液体系优化——以彬长矿区大佛寺井田为例

以彬长矿区大佛寺井田4#煤储层为研究对象,通过对煤储层物性、水敏性、地表水水质及配伍性、防膨剂的防膨性与伤害性等进行系统分析,掌握煤储层的水敏、储层伤害原因及规律,筛选出合理的活性水压裂液体系,为彬长矿区及类似地区的地面煤层气开发提供一定的借鉴和参考作用。研究结果表明,大佛寺4#煤中易水化膨胀的黏土矿物含量较少,煤心渗透率与压裂用水矿化度呈正相关关系,表现出较强水敏特征。进一步优化压裂液配方发现：大佛寺井田地表水与煤储层水具有良好的配伍性,适合作为压裂用水;1.5%KCl溶液对储层伤害较低且经济性较好,可作为压裂液防膨剂。结合前人研究结果,最终确定大佛寺井田煤层气井压裂液配方为：大佛寺地表水+1.5%KCl防膨剂+0.3%DB-80助排剂。      

煤层气井压裂工艺技术对比分析

由于煤层裂隙系统连通性差,渗透率低,需要通过压裂技术改造煤层气储集层来实现增产。以晋煤集团煤层气井4类压裂技术为主要研究对象,分析水力压裂、氮气震动压裂、高能气体压裂和等离子脉冲压裂技术的优缺点,并对比各类压裂技术的改造效果,以期对压裂施工工艺的选择和压裂工艺研究方向的确定具有指导作用。研究表明,活性水压裂是煤层气井压裂增产的主要手段,但在松软低渗及深部煤层气藏改造效果方面有待继续突破;胶液和清洁压裂液压裂对不同煤层气藏的适应性有待进一步研究,同时需要降低成本,提高其性价比;氮气震动压裂目前仍处于试验研究阶段,需要继续研究压裂机理及工艺的适应性;高能气体压裂在深部煤层气藏及薄煤层气藏中的解堵增产效果不明显,还未实现工艺上的突破;等离子脉冲压裂在煤层气藏中应用于老井解堵,具有良好的效果和推广价值。      

800m以深直井煤储层压裂特征分析

以沁水盆地800 m以深煤层气井为例,统计归纳了深部煤层地质特征,分析了与之对应的压裂难点;通过统计10口采用活性水压裂技术且产气效果显著提升的深煤层气井的压裂数据,总结了现有技术体系下深煤层直井压裂施工参数特征,分析了导致深部煤层气藏压裂施工中压力异常偏高的因素,提出了深部煤层气藏开发对策。结果表明:深部煤层气藏的高温、高压、高地应力的地质环境、较差的储层物性以及较强的非均质性等特征,使得现有压裂技术体系在适用性和有效性上面临严峻挑战;增产效果较好的深部煤层气直井,普遍采用大液量注入,同时控制砂比在15%左右;压裂时压力异常偏高是受到压裂液性能、地层微裂缝、储层岩性、钻井液污染及煤粉堵塞等因素的影响;未来应对深部煤层气藏的开发,除了要对活性水压裂技术进行优化,还有赖于压裂理论的发展和新型压裂材料的研制。     

Y445 系列桥塞在煤层气井压裂中的应用

煤层气井一般较浅，且多层，在分层压裂时选用适用的压裂桥塞对高质量、低成本、快速完成煤层气井的完井作业是非常重要的。Y445系列压裂桥塞在煤层气井分层压裂中的成功应用基本上达到了这一目的。