煤层气储层改造中生物酶破胶技术的研究与应用

针对目前国内煤层气井温度较低,使用交联冻胶压裂液因难于破胶或破胶不彻底等对储层造成较大伤害的问题,介绍了生物酶破胶剂FYPJ-1的低温破胶特性及其在煤层气井中的应用情况。该破胶剂具有在低温（小于50℃）下活性高、破胶快、残渣含量低、粒径小、不影响压裂液流变性及与其它添加剂配伍性良好等优点,是非常适合煤层气井压裂用的破胶剂,现场应用取得了较好的效果。     

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。     

羟丙基胍胶压裂液交联增效剂研究

以胍胶为稠化剂的水基压裂液是目前油气层改造中应用最广泛的压裂液体系,但由于胍胶中含有一定比例水不溶物,破胶残渣滞留会对储层造成伤害,严重影响压裂效果和井的注采能力。为了解决在不影响压裂液性能的前提下,同时降低压裂液对地层的伤害问题,从理论研究着手,着重分析了压裂液中胍胶增黏机理、胍胶压裂液的交联机理;以室内实验为手段,开发出了一种可有效降低胍胶用量的交联增效剂。使用该增效剂的压裂液体系,在不影响压裂液性能的前提下,可降低胍胶用量30%~50%,大大降低了压裂液残渣滞留对储层造成的伤害,且可降低压裂液成本。该研究成果对于低渗透油气储层及页岩储层压裂改造具有重要意义。     

双生阳离子表面活性剂压裂液在煤层气井的应用

为了降低对煤储层的伤害,合成了一种双生阳离子表面活性剂和破胶剂,并优化形成了可控破胶的双生阳离子表面活性剂压裂液体系。研究结果表明:该表面活性剂链长度为传统单链表面活性剂长度的2倍,应用浓度与传统表面活性剂相比降低50%以上。该体系实现了低温下可控破胶,温度30℃下在2~8 h之内破胶液黏度达到3 m Pa·s,解决了表面活性剂压裂液破胶时间不可控制的难题。双生阳离子表面活性剂压裂液体系具有使用浓度低、造缝能力强、对煤储层伤害小(伤害率小于20%)、成本低、环境友好、可控破胶等特点,是适用于煤层气改造的压裂液体系,现场应用于65口井,均取得了较好的效果。     

煤层气水平井破胶技术研究与应用

为防止煤层气水平井出现井壁垮塌需使用聚合物钻井液,聚合物钻井液在稳定煤层井壁的同时也对煤层造成严重污染,需采用后期破胶技术来解除污染。相对于油气井,煤层气井破胶剂具有破胶速度慢和残渣多易损害煤层的特点,基于此优选出适宜煤层的破胶剂JBK,加量1%破胶剂JBK,2 h条件下可以将聚合物钻井液完全降解掉,具有低温破胶迅速、彻底和无残渣特点。室内岩心流动实验结果表明,破胶液自身对煤层具有改善作用,能有效解除聚合物钻井液造成的煤层污染。现场施工中采用表层清洗和深部解堵相结合的破胶施工工艺,取得了较好施工效果,成功应用了6口U型井破胶作业。     

煤层气采出水在压裂液中的探索应用

煤层气开采过程中,需要采出大量的地层水来降低煤层压力,满足煤层解吸附的需求,而采出水再利用也是煤层气经济开发的关键因素之一。本文在分析宁武盆地某区块采出水水质的基础上,对采出水与压裂液添加剂配伍性及利用采出水配制表面活性剂压裂液性能进行实验评价,实验结果表明,采出水与压裂液添加剂配伍性良好;利用采出水配制的压裂液粘度稳定,携砂性能良好;破胶彻底,对储层伤害小。现场试验两口井,施工成功。     

Slickwo在线清洁压裂液在延长气田Y区域的应用

延长气田Y区域主力气层为上古生界本溪组、山西组、石盒子组,其中本溪组由于地层压力较高,施工时出现超压现象。山西组、石盒子组地层由于粘土矿物含量高水敏性强,常规压裂液压后破胶不彻底对地层伤害较高。为了解决延长气田Y区域所采用压裂液体系存在水锁、破胶液残渣含量高、储层伤害高等问题,研发了一种Slickwo在线压裂液体系。对Slickwo在线压裂液体系进行室内与现场应用评价。室内实验表明,该压裂液溶胀时间为2 min;120 ℃下,剪切90 min粘度在50 mPa·s左右;防膨率为80%;岩心伤害率<15%,对储层有很好的适应性;破胶液表面张力24.35 mN/m。在延长气田Y区域的应用表明,Slickwo在线压裂液能达到在线混配施工的要求,满足现场加砂要求。     

苏77区块瓜胶压裂液优化技术研究

针对苏77区块气藏,结合压裂工艺对压裂液的特殊要求,对羟丙基胍尔胶(HPG)压裂液进行优化设计,通过室内研究,优选出适合苏77区块85℃~92℃地层条件的HPG压裂液配方。在现场实施50口井,均取得成功,并获得良好的增产效果。     

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。     

煤层压裂低温可控隐形破胶清洁压裂液

采用黏弹性表面活性剂为主剂,研制的低温可控隐形破胶清洁压裂液在沁水盆地樊庄区块现场试验效果良好,该体系在低温煤层气压裂中具有良好的应用潜力。     

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。     

压裂液体系对储层伤害试验研究

针对目前压裂液体系长期滞留对储层伤害的问题,通过模拟各压裂段施工条件,然后就不同压裂体系对储层的伤害进行试验与评价。实验结果表明,压裂体系滞留对低渗透层均存在不同程度的伤害。随着压裂体系滞留时间的增加,对储层的伤害程度也增加,但伤害率的增加幅度却不断减小。其中,PPQ压裂体系对储层伤害最大,对3个研究区的平均伤害率分别为64.00%、81.95%、66.50%;残渣的存在导致PPQ和胍胶对低渗透率储层伤害较大,清洁压裂液对储层的伤害则较小。     

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。     

煤层气水平井可降解钻井液体系研究

为了尽可能地降低钻井液对煤层气储层的伤害,采用钻井液配方实验、粒度分析测试、滤饼清除实验、高温高压膨胀量测试和煤岩气体渗透率测试等试验手段,对煤层气水平井可降解钻井液体系进行了综合评价。结果表明：在可降解钻井液中,液态的特种生物酶具有较快的破胶速度和较彻底的破胶效果,2 h后破胶率超过85%、破胶后浆液黏度≤2.5 m...     

煤层气钻井储层保护新技术研究

本文分析了我国煤层气勘探开发现状和前景,研究了我国煤层气储层孔隙和裂隙系统特征,分析了煤层气钻井的储层伤害机理。针对煤层气钻井储层保护难点,提出了采用低固相或无固相钻井液、欠平衡钻井技术、屏蔽暂堵技术和加强固相控制等煤层气钻井储层保护技术。     

可降解钻井液对煤岩渗透率的影响评价

在煤矿瓦斯（煤层气）抽采过程中,要求钻井液既能有效地保持孔壁稳定,又尽可能降低对煤层的伤害。笔者分别以原状煤样（模拟较致密的煤岩）和人工煤样（模拟较松散或大裂隙煤岩）为实验对象,通过比较不同阶段（污染前、污染后、生物酶解堵和酸化解堵）煤岩渗透率的变化,评价了可降解钻井液对煤岩的暂堵与解堵效果,并探讨了其现场实施工艺。通过实验发现：可降解钻井液能满足钻进煤层时的护孔要求;采用“生物酶＋稀盐酸”浸泡解堵工艺可清除聚合物和碳酸盐岩类矿物带来的伤害,而单独使用其中一种工艺均会降低解堵效果;稀盐酸解堵的效果取决于煤岩和可降解钻井液中碳酸盐岩类矿物的含量;对煤岩进行加热处理可以提高其气测渗透率;可降解钻井液的现场实施工艺方便,应择机在煤层气钻井领域进行现场试验。     

沁水盆地南部高煤阶煤储层敏感性

为实现沁水盆地南部煤层气的高效开采,对该区主力煤储层3号煤进行了流速敏感性、水敏感性、碱敏感性和应力敏感性实验分析。实验结果表明:3号煤速敏损害程度为中等偏弱,在实际煤层气开发过程中要重视含砂压裂液对煤层冲刷产生的煤粉运移造成的速敏损害;3号煤为中等偏弱水敏储层,向工作液中添加少量KCl可以起到降低水敏的效果;3号煤为弱碱敏储层,但高pH值工作液会使压裂用的石英砂受碱液溶解而降低支撑效果;3号煤为强应力敏储层,根据升压和降压阶段渗透率变化对比,不可逆损害率达55.88%。在煤层气藏的开发过程中,通过加强储层保护理论上可以提升煤层气产量。     

壁面热损失对超低热值煤层气热逆流氧化的影响

建立了超低热值煤层气热逆流氧化的数学模型,运用计算流体力学软件进行数值计算,得到不同壁面热损失条件下超低热值煤层气热逆流氧化的温度场、甲烷转化率、最低甲烷浓度及最大换向半周期,并将数值计算结果与实验结果进行了对比。结果表明:改善氧化装置保温性能,降低壁面热损失,可以提高氧化床整体温度场和拓宽高温区域,有利于甲烷的充分氧化和热量提取;降低氧化装置壁面热损失,可以提高甲烷转化率,且进气速度越小影响越明显;减少氧化装置壁面热损失,可以降低装置维持自运行所需的最低甲烷浓度,有利于氧化装置的稳定运行;随着壁面热损失的下降,氧化床最大换向半周期不断延长,在装置实际运行中,通过改善装置保温性能降低壁面热损失,可以适当延长装置换向时间,减少换向次数。     

煤层气压裂裂缝起裂扩展规律研究

我国煤层气资源丰富,裂缝系统复杂。根据常规水力压裂经验进行的地层改造效果时好时坏,难以解释。因此迫切需要对煤层气水力压裂机理进行研究,深入认识煤层气压裂裂缝起裂和扩展规律。在前人研究成果基础上,系统分析了煤岩压裂的主要影响因素及影响规律,研究了目前煤层气压裂裂缝起裂扩展规律的研究进展及存在的主要问题,并对煤层气压裂理论研究的发展方向提出建议。