深部煤层气水力波及压裂工艺研究及应用

针对深煤层压裂中存在的难题,对影响裂缝延伸的因素进行分析,并提出深煤层煤层气水力波及压裂工艺技术,在裂缝中产生更高的净压力,形成高效的复杂裂缝网络;同时,针对深煤层的煤粉发育等特征,在设计中引入"大排量、大前置液量和低砂比"的思路。现场数据显示,采用水力波及压裂工艺的井组排采效果明显,平均产量较其他井大幅提升。     

压裂井开发煤层气技术及其应用

介绍了铁法煤田煤层气赋存的基本情况及压裂井开发煤层气技术,总结了以往铁法煤田煤层气的开发及利用情况,指出压裂井开发煤层气技术将在铁法煤田煤层气开发中发挥重要作用,以及应用中应当注意的问题。     

煤层气储层水力压裂裂缝扩展模型分析及应用

以往对于水力压裂裂缝扩展模型的研究,主要集中在砂泥岩储层,而对煤储层的研究较少。以沁水盆地安泽区块煤层气储层为例,建立了水力压裂裂缝扩展模型并对该模型的现场应用进行了研究。首先通过煤储层水力压裂裂缝形态的分析,选取相应的裂缝模型;然后运用滤失经典理论并结合煤储层应力敏感性特征,提出了动态滤失系数计算方法,进而建立了裂缝扩展数学模型并对影响缝长的主要因素进行了评价;最后,应用模型对煤层气井的裂缝几何参数进行计算,并与现场裂缝监测数据比较,提出了模型适用的地质条件。研究结果表明:安泽地区煤储层水力压裂以形成垂直缝为主;考虑煤储层应力敏感性后,研究区综合滤失系数从3.36 mm/min1/2增大到4.24 mm/min1/2,在影响缝长的诸多参数中,排量、滤失系数和压裂时间是最主要的3个因素;模型计算缝长和裂缝监测数据吻合较好,但模型应用也有一定的限制条件,适用于水力压裂不压开煤层顶底板,以及天然裂缝发育较少的煤储层。     

煤层气短水平段径向钻井压裂技术及应用

为了有效避免煤储层垮塌,减小对煤储层污染程度,提高煤层气短水平段径向钻井压裂技术开发效果。在沁水盆地北部七元矿区块应用短水平段径向分支钻井技术,该径向钻井压裂技术将煤层分为n个施工层位,每个施工层位均钻进4个短水平段径向分支,同一施工层位相邻径向分支的方位角相差π/2,相邻施工层位对应径向分支的方位角相差π/(2n),水平段径向分支长度约为100 m,钻进过程中采用清水高压喷射的方式钻进,钻进结束后对各个施工层位的径向分支进行整体合压。结果表明,该技术能使煤层气井见气时间缩短、产气量较高,并能有效沟通煤层天然裂隙,增大煤层泄气面积,降低煤储层污染程度,避免煤储层垮塌,可为煤层气开发提供一条新的有效增产途径。     

煤层气定向井压裂特征分析及工艺优化

煤层气定向井在压裂过程中易发生裂缝转向的问题,从而导致施工压力过高,增产效果不理想,因此压裂工艺亟待改善。本文结合沁水盆地南部储层地质特征和实际压裂改造资料,通过大量数据的统计和分析,总结出煤层气定向井的压裂施工特征,并对施工压力高等特征进行分析,提出优化射孔、增大前置液量、阶梯变排量和低砂比携砂等几种措施。该研究经过沁水盆地南部工程试验论证,提出的优化方法科学有效,具有很好的推广应用价值。     

煤层气井氮气震动压裂工艺应用研究

针对煤层气水力压裂水敏弊端提出氮气震动压裂。该技术是将氮气储能至一定的压力在已经射孔的套管上瞬间释放,解除近井地带阻塞,疏通产气通道。研制了一套氮气震动压裂井下工具,能够在压力50 MPa下震动触发;配套了氮气震动压裂地面设备,制定了氮气震动压裂施工步骤。现场试验表明,该套设备能够实现氮气震动压裂施工并取得了一定改造效果,今后仍需在工艺及地质条件适应性上继续完善。     

煤层气井压裂技术方法研究与应用

压裂工艺是实现煤层气井强化增产目标的关键工艺技术。煤层气特殊的储集及产出条件使煤层气井压裂在许多方面具有不同于常规油气井压裂的特点和技术要求。本文概述了煤层气井压裂的作用与特殊问题，介绍了煤层气井压裂前地层评价与压裂评井选层、设计与优化方法、压裂施工实时模拟分析技术、压裂压力分析技术以及压裂液试验评价技术的基本内容。这些技术在柳林等煤层气勘探开发试验区实践中取得良好应用效果，对我国煤层气井压裂施工具有指导意义，值得借鉴。     

煤层气井水力压裂增透技术应用

通过分析水力压裂的增透机理,并通过对压裂设备参数和压裂液参数的选择,为水力压裂施工提供可靠地技术指导。同时对西山煤田8号煤层进行水力压裂施工,增大了煤层渗透性,提高了煤层气井的产气量,为后期施工提供了可靠的依据。     

非常规煤层气井压裂技术研究与应用

一般煤层气开采压裂是针对含气煤层进行压裂改造,提高煤层气产量。通过分析总结大量的施工经验,为进一步提高煤层气产量,以马厂煤详查项目为依托,在MC-01井进行压裂实验时,首先对煤层顶板进行压裂,再对煤层和煤层顶板联合压裂,减轻以往单独对煤层压裂时由于裂缝的封堵效应造成裂缝挤压致密带,影响煤层气释放。煤层顶板压裂可以有效形成具有高导流能力的裂缝与煤层有效连通,改善煤层气的开采效果,从而达到提高煤层气采出率的目的。     

和顺横岭区块深部煤层气井压裂工艺研究及应用

为了勘探开发和顺横岭区块的深部煤层气,研究适用于深部煤层气井开发的压裂工艺,采用了水力喷砂射流压裂、连续油管底封拖动压裂、水力喷砂射孔+大排量复合压裂和段内多簇定向射孔+桥塞联作分段压裂技术对和顺横岭区块的深部煤层气井进行压裂作业,压裂结果和生产试采效果证明:段内多簇定向射孔+桥塞联作分段压裂成功率高,施工...     

煤层气井压裂后快速返排技术研究及应用

煤层气井压裂后返排技术对煤层气井产气量起到至关重要的作用。针对煤层气井压裂液伤害的特点,通过对煤层气压裂工艺原理、水锁伤害及水敏伤害的研究,在柳林区块选取3口井进行试验。认为利用控制放喷的手段,在控制出砂的条件下,短时间内尽快多地返排出压裂液有利于煤层气产气。     

软硬煤复合的煤层气水平井分段压裂技术及应用

针对软硬煤复合煤层的煤层气抽采效率低、煤层纵向剖面上抽采不均衡等问题,为了实现大面积快速、整体高效抽采煤层气,以沁水盆地赵庄井田3号煤层为例,对软硬煤分层特征进行精细评价,优化了软硬煤复合煤层中的局部硬煤段,研究了硬煤层中不固井水平井分段压裂开发煤层气技术方法,在对水平井压裂裂缝扩展规律研究的基础上,研究了分段压裂水平井开发煤层气技术对策。研究结果表明:3号煤层软硬煤结构分层明显,软硬煤存在明显的自然伽马和电阻率测井响应特征;硬煤层中水平井压裂能形成一条复杂不规则的垂直裂缝,裂缝易于沿脆性较强的顶板岩层扩展延伸,裂缝能够扩展延伸进入软煤层,提高软硬煤的压裂增产效果;硬煤层中水平井位置和压裂施工排量是影响裂缝扩展效果的两个因素,压裂施工排量影响程度较大、水平井位置影响程度较小。针对这一特点,进一步研究了硬煤层中不固井水平井分段压裂开发煤层气4个关键技术:①水平井射孔、压裂段优选工艺技术;②油管拖动大排量水力喷射防窜流工艺技术;③"大排量、大规模、中砂比"的段塞式清水携砂压裂工艺技术;④气/水分井同步生产精细化排水采气技术。工程试验证明,该技术能大幅度提高煤层气水平井单井产量,突破了软硬煤复合煤层低产技术瓶颈,为软硬煤复合煤层的煤矿区煤层气抽采和瓦斯灾害治理提供了技术途径。     

煤层气储层压裂现状及展望

为了深入研究煤层压裂,提高煤层压裂效果,总结分析了煤层压裂液、压裂支撑剂、压裂裂缝数值模拟、裂缝监测、煤层压裂设计及施工工艺的现状。通过对比分析得出,活性水与石英砂组合是浅层煤层气压裂的主要组合方式,但随着深度的增加,储层地质复杂性的增强,该组合压裂后的效果逐渐变差;传统的二维和拟三维裂缝模拟方法在煤层应用中具有局限性,需要根据煤储层地质特征对裂缝模拟方法进行优化;多种裂缝监测方法在煤层应用中的结果表明,煤储层压裂后主要呈现出贯穿煤层的垂直裂缝、垂直裂缝与水平裂缝组合的复杂裂缝和非对称网络裂缝3种形态。我国已探索出以活性水直井压裂为主,水力波及压裂和间接压裂等多种压裂工艺为辅的压裂工艺技术。最后对煤层压裂提出了展望,即在低成本和高效环保的前提下,从增加煤层改造体积和增大解吸面积的压裂机理出发,结合煤岩工程地质特征,优选压裂材料及配套压裂技术,为煤层气的合理高效开发提供理论指导。     

构造煤煤层气压裂方式及机制探讨

针对构造煤地区煤层气开发效果较差的问题,通过分析淮北矿区和湖南洪山殿矿区构造煤条件下煤层气顶板分段压裂水平井、垂直井的工程案例,结合水力压裂缝起裂和延伸机理分析,提出了构造煤"破壁"间接压裂技术,即在构造煤顶底板选择合适的岩层进行压裂施工,可以造出较长且与煤层沟通良好的压裂缝,能够大大提高压裂的增产效果,且具有有效降低钻井液、压裂液对煤层的伤害,提高煤层气排采效果的作用。     

一种煤层气分离利用新技术及市场应用分析

本文讨论了煤层气特别是瓦斯气的各种浓缩技术的优缺点,指出由于甲烷的爆炸极限的存在而难于安全生产,介绍了一种新的煤层气浓缩分离方法和综合利用方案,使得煤层气的回收既安全又运行成本低。     

阜新刘家区煤层气井压裂工艺技术研究与应用

煤层气井压裂与油气井压裂相比有很大的区别，煤层气井压裂一直存在着煤层割理系统发育、滤失严重、施工难度大的问题。为解决这一问题，对煤层压裂液进行了优化，对压裂技术进行了改进。经阜新刘家区4口井的现场应用，压裂效果显著，该4口井投产后稳产期平均单井日产量在3000m^3／d以上，最高单井日产量超过6000m^3／d。     

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。      

煤层气体积压裂水平井产能分析

由于煤储层地质特征和割理发育,压裂形成的人工裂缝多为缝网结构,常规的产能方程不适合煤层气体积压裂水平井产能分析,因此将煤层水平井增产改造物理模型假设为两区复合模型:裂缝波及区考虑为一个渗透率显著改善等效区域,裂缝未波及区渗透率极低;从渗流力学基本原理出发,利用儒柯夫斯基变换,借鉴Joshi对水平井产量公式研究思路,推导出煤层气体积压裂井产能公式,分析影响煤层气体积压裂水平井产能的主控因素,为准确预测煤层气体积压裂水平井产能提供技术指导。     

厚煤层煤层气井水力压裂特点及效果评价

为充分利用厚煤层的煤层气资源,需提高厚煤层的压裂改造效果,在厚煤层中建立复杂缝网。以沁水盆地兰花区块不同厚度煤层气井为例,研究不同厚度条件下,压裂施工参数对压裂改造效果、产气效果的影响。结果表明：研究区厚煤层压裂缝网长度及改造效果受压裂液总量的影响较显著,压裂裂缝平均长度192 m,压裂裂缝向埋深较浅的区域延伸较长;研究区山西组3^#煤层水平主应力方向为北东东向,压裂裂缝偏离水平主应力方向,井筒两侧的裂缝长度差异增大;煤层厚度越大,资源丰度越高,其对每米煤厚的平均日产气量及每米煤厚的累计产气量贡献越大。通过对煤储层多参数地质甜点优选及开发工程参数优化,可降低厚煤层煤层气开发风险,提高产气效率。     

煤层气储层压裂负效应作用机理

储层压裂是煤层气工程中提高采收率的主要措施之一,但同时受压裂液侵入和煤粉的影响会对储层造成伤害,从而抑制了煤岩储层渗透率的有效提高。基于孔隙压力变化对煤岩应力状态改变的力学分析,研究分析了压裂过程中压裂液对裂隙面附近煤岩的作用机理;通过煤岩应力状态变化的研究,确定了煤层气压裂过程引起裂隙面附近煤岩发生不同破坏特征的破坏模式;并根据压裂对煤层气工程产生的负效应,进一步给出了煤层气排采过程中的降压速率上限值确定方法。研究分析表明,压裂对煤层气储层改造具有明显的两面性,对煤层气的长期高效排采具有很大的局限性,必须严格控制压裂施工工艺及排采降压规律,才能达到有效提高排采效率的目的。