新型活性水压裂液在煤层气井的应用

针对煤层气储层具有低孔、低渗、自然产能低的地质特征,以及常规活性水压裂液施工摩阻高、煤粉不易分散、施工难度高的不利因素.室内研制了由防膨剂、煤粉分散剂、高效减阻剂和助排剂等添加剂组成的新型活性水压裂液.室内评价结果显示,该压裂液对煤岩基质渗透率的伤害较常规瓜尔胶压裂液低,仅为17.2％;对支撑裂缝导流能力的伤害低,渗透率保留率为94.5％.经山西煤层气井10多井次的现场应用,证明该压裂液体系具有良好的施工效果.     

煤层气井用新型活性水压裂液体系研究及应用

为解决常规活性水压裂液在煤层气储层压裂施工中存在水锁损害及煤粉沉积堵塞损害的问题,室内通过防膨剂、防水锁剂以及煤粉悬浮剂的优选及评价,研制了一种适合煤层气井的新型活性水压裂液体系,并对其性能进行了评价。结果表明,该压裂液体系的pH值、密度、表面张力、残渣含量以及对地层水的配伍性等性能指标均能满足行业标准的要求;与干燥煤样相比,经过新型活性水压裂液处理过的煤样对煤层气的解吸量影响不大,说明该压裂液体系具有良好的防水锁损害性能;当温度为60℃时,支撑剂在新型活性水压裂液体系中的沉降速度为0.795 mm/s,说明体系具有较好的携砂性能;另外,该压裂液体系对煤岩心的渗透率损害率小于15%,远小于常规胍胶压裂液的30%左右,具有良好的低损害特性。现场应用结果表明,5口煤层气井使用新型活性水压裂液施工后,日产气量均在1 000 m~3以上,取得了良好的压裂增产效果。     

煤层气井用非离子聚丙烯酰胺锆冻胶压裂液优选

活性水、瓜胶压裂液是国内煤层气井压裂最常用的压裂液,但活性水压裂液流变性能差,瓜胶压裂液破胶残渣含量高对煤层的伤害大,限制了这两类压裂液在煤层压裂中的应用。为此,针对煤层温度和渗透率低的特点,在分析影响锆冻胶压裂液性能因素的基础上,优选出了适用于煤层气井压裂的非离子型聚丙烯酰胺锆冻胶压裂液配方(0.400%PAM+0.035%ZrOCl2)。通过室内试验对优选出的非离子型聚丙烯酰胺锆冻胶压裂液的性能进行了评价,结果表明,该压裂液具有耐剪切、滤失量低、易破胶、携砂性能好、无残渣、对煤层伤害低、易返排的特点,适用于低温煤层压裂。      

新型氮气泡沫压裂液体系研究及其在煤层气储层中的应用

针对沁水盆地某煤层气区块前期使用活性水压裂液体系压裂施工效果不理想等问题,通过室内实验研制了一种适合煤层气储层的新型氮气泡沫压裂液体系,具体配方为0.2%起泡剂SK-1+0.3%起泡剂SK-2+0.2%稳泡剂WP-11+2.0%防膨剂KCl+N₂。室内对该压裂液体系的综合性能进行了评价,结果表明：该压裂液体系在地层压力条件下能保持较长的泡沫半衰期,具有良好的起泡能力和泡沫稳定性;体系在40℃下剪切120 min后黏度仍能保持在90 mPa·s以上,具有良好的流变性能;此外,与常规氮气泡沫压裂液、活性水压裂液和胍胶压裂液体系相比,新型氮气泡沫压裂液体系具有更好的携砂能力、较低的滤失量以及较低的煤岩心渗透率损害率,能够适应煤层气储层压裂施工的需要。现场试验结果表明,与同区块内前期使用活性水压裂液的2口煤层气井相比,使用新型氮气泡沫压裂液体系施工的3口煤层气井见气时间明显缩短,日产气量明显提高,说明研制的新型氮气泡沫压裂液体系取得了较好的压裂施工效果。     

柳林地区煤层压裂液伤害评价及应用

压裂增产技术是煤层气开发的重要手段之一。针对鄂尔多斯盆地柳林地区煤层具有储层压力低、渗透率低、孔隙度低和含气饱和度低以及煤层吸附性较强等特点,通过使用短岩心(暂堵)酸化流动仪进行了活性水压裂液、线性胶压裂液、冻胶压裂液和清洁压裂液对煤岩的柳林地区煤岩心渗透率伤害评价实验。实验结果表明,活性水对岩心渗透率的伤害程度最低,为9.82%,清洁压裂液的伤害程度为43.49%,冻胶破胶液压裂液的伤害程度为81%,线性胶压裂液的伤害程度为89.3%,对煤层伤害程度依次为:活性水清洁压裂液冻胶破胶液线性胶。使用优选出的活性水压裂液对现场实施压裂10口井,单井的最大砂比不超过30%,平均砂比15%左右,显示出活性水压裂液的携砂能力满足压裂施工要求,施工成功率接近100%。     

悬浮煤粉低伤害压裂液体系研究与应用

为了提高煤层气储层改造效果,针对煤层气井在开发过程中产出煤粉并对储层造成伤害等问题,采用正交实验优化配方的方法,开展室内实验研究优化悬浮煤粉的压裂液体系配方,并进行现场试验等方面工作.研究结果表明,采用0.2％g+0.2％b+0.1％FP-2复配悬浮剂配方,对煤粉的悬浮率达到27.33％,采用2％KCl作为防膨剂,防膨...     

水基压裂液对煤层储气层伤害的室内研究

在煤粉填充物理模型（煤心）上，在室温下考察了过滤活性水，线性胶，滤去残渣的冻胶破胶液对渗透率的伤害。讨论了伤害煤层渗透率的两大因素；压裂液堵塞煤层割理；煤基质吸附压裂液而膨胀，所设计的煤心实验反映后一种因素的影响。实验结果表明，对于两种煤心的渗透率，线性胶的伤害率高达82.7%和91.4%。活性水的伤害率很小，仅为11.5%和3.2%；冻胶破胶液对另外两种煤心渗透率的伤害也相当高，达81.1%和54.5%。这些数据反映水基压裂液对不同煤化阶段煤层的伤害程度有较大差别，以羟丙基瓜尔胶作降阻剂的线性胶，其严重伤害来自吸附膨胀和残渣堵塞两个方面，但在地面压力太高的深井仍需使用此种压裂液，冻胶压裂液极易对煤层造成严重而不能解除的伤害，应慎重选择配方，对于煤层井的压裂，活性水压裂液的伤害最小。     

不同压裂液对煤岩渗透率伤害实验评价初探

煤岩储层增产措施中,压裂是重要的手段。不同压裂液对煤岩渗透率会造成不同程度的伤害。本文采用活性水、KCl溶液及破胶前后的清洁压裂液对煤岩渗透率伤害进行了室内评价。从实验结果可以看出,活性水和KCl溶液对煤岩伤害程度很小,属于弱伤害;未破胶的清洁压裂液对煤岩渗透率伤害很大;相比而言破胶后的清洁压裂液对煤岩渗透率伤害明显减小。从返排恢复结果可知,KCl溶液和活性水伤害过的煤岩渗透率恢复较好,未破胶的煤岩渗透率恢复较慢,破胶后的清洁压裂液渗透率恢复较好。从而为煤岩储层增产技术中压裂液体系选择提供理论依据。     

实时变黏压裂液在宁武盆地煤层气井的应用

宁武盆地石炭系上统太原组9号煤层在区域内分布稳定,含气量较高,是该区块煤层气勘探开发的主力层位。前期改造过程中多采用活性水压裂液体系,但由于煤层的松散、弱胶结、高滤失性等特点,存在地面施工压力高、波动大、易砂堵等问题,施工成功率仅55.6%,严重影响改造效果。室内研究形成了一种适用于煤层气井压裂的可实时变黏压裂液体系稠化剂HT-1,其具有施工全程黏度可控、在线混配、连续施工、低温破胶、破胶液残渣含量低等特点,提高了压裂液效率和携砂性能,降低了压裂液破胶液对煤层的伤害。现场应用表明,这种可实时变黏压裂液体系在施工过程中性能良好,能够满足设计要求,为该地区煤层气勘探开发提供了重要的技术保障。     

缝内破胶压裂液的研究及应用

在水基聚合物压裂液加砂压裂施工过程中,往往需要添加破胶剂来满足压裂液的顺利破胶返排。目前使用较多的破胶技术是过硫酸盐、胶囊破胶剂结合的楔形追加破胶技术,但仍然存在压裂液的残胶伤害。为此,开展了新型破胶技术的室内研究,成功地研究出能使压裂液彻底破胶的破胶剂组合技术——缝内破胶技术。采用缝内破胶技术的压裂液（缝内破胶压裂液）和常规压裂液比较,缝内破胶压裂液破胶残液最大分子量是常规压裂液的1／8～1／6,岩芯渗透率伤害率降低了30％～40％。在四川GA区块的B井区进行了5井次缝内破胶压裂液和5井次常规破胶压裂液现场应用试验。试验结果表明,缝内破胶压裂液平均返排率比常规高10％左右,平均单井增加天然气测试产量是常规压裂液的1～2倍。     

低温压裂液在煤层气井的应用

针对山西煤层气井储层低温、低孔、低渗地质特征,室内优选了低残渣稠化剂、交联剂、助排剂、破胶剂、破胶激活剂等添加剂,形成了低伤害、低温易破胶的压裂液体系,并对其进行了性能评价,发现具有优良的耐温耐剪切性能、破胶彻底、低滤失、低残渣特点。通过现场十多井次的应用证明,该压裂液体系具有携砂效果好、破胶彻底特点,取得良好的施工效果。     

砂岩人造岩心与天然岩心流动实验的对比评价

为对比砂岩人造岩心与天然岩心在封堵、伤害和酸溶等方面的特性,开展了动态岩心流动实验和静态实 验.动态岩心流动实验评价结果表明:天然岩心和人造岩心对调剖剂的堵水率均在99.3％ ～ 100.0％,耐冲刷性能均在98.8％ ～ 100.0％;完井液伤害规律为完井液1伤害率最小,完井液3伤害率最大,完井液2伤害率介于2者之间;压裂液伤害规律均为低伤害压裂液伤害率最小,常规胍胶压裂液伤害率最大,常规改性胍胶压裂液伤害率介于2者之间;酸化液酸溶规律为人造岩心渗透率提高率均低于天然岩心,渗透率提高率均为土酸最高、复合酸次之、盐酸最低.静态实验评价结果表明:天然岩屑和岩末在5种酸液中的静态溶蚀率均比人造岩屑和岩末高.砂岩人造岩心在调剖剂封堵、压裂液和完井液伤害、酸化液酸溶实验中与天然岩心规律一致,可代替天然岩心进行采油工程措施部分室内模拟实验.     

清洁压裂液在煤层气井压裂中的应用

陕西省韩城市地区煤层气井的主要目的煤层底界与奥灰系含水层的距离不足10 m,为了提高单井增产改造的效果,并最大程度地降低对煤层的伤害,选用清洁压裂液进行该地区煤层压裂。针对该地区煤层特点,室内试验对清洁压裂液配方及破胶剂进行了优选,对优选配方的流变性、携砂能力、滤失控制能力、对煤层的伤害性进行了评价,介绍了其现场应用情况。使用清洁压裂液在该地区压裂3口井8层,施工成功率为100%,其摩阻仅为活性水摩阻的38%,压裂井的日产气量是活性水压裂井的一倍以上。室内试验及应用结果表明,清洁压裂液对煤层中的粘土有良好的防膨效果,能够降低粘土膨胀对煤层的伤害;抗剪切能力强,在较低粘度下就具有良好的携砂能力,压裂时排量的选择空间较大,能够形成长的支撑裂缝;摩阻较低,可以降低施工时的水马力;配制简单,用液量少,便于缺水地区使用。     

阜新组煤层气井用压裂液优选研究

由于煤层本身的特殊性,煤层气井的开发一般为压裂投产.在压裂过程中压裂液对煤层的伤害不同于其对常规油气藏储层的伤害.在煤层气井压裂过程中,压裂液与煤层接触所造成的渗透率的降低,一般是由煤基质的割理被堵塞及煤基质对液体的吸附所造成.通过测定5种类型的压裂液对辽河油田阜新组煤层的吸附速率、润湿接触角以及渗透率伤害程度等,优选出了最适宜的压裂液类型,提高了压裂处理的效果.     

泡沫压裂液在煤层气开采中的伤害性评价及分析

测试了泡沫压裂液对储层渗透率的伤害,发现其伤害率为24.56％,表明泡沫压裂液对煤层气开采有一定影响.分析了该泡沫压裂液对煤层的伤害机理:通过煤层的速敏性、水敏性、酸敏性实验,研究了泡沫压裂液与煤层的配伍性;对经泡沫压裂液伤害后的煤样进行电镜分析,研究了该压裂液在煤层孔道中的残留情况;测试了伤害前后煤样表面的接触角,以此研究泡沫压裂液对煤层表面润湿性的影响.由分析可知,该泡沫压裂液在敏感性方面降低了煤层的渗透率,其残留液体对孔道有一定的封堵,但对煤层润湿性的改变却有利于煤层气的开采.     

煤粉悬浮剂性能评价及现场实施方案设计与应用

在煤层气钻井及煤层压裂改造过程中会产生大量煤粉,煤粉沉降会堵塞煤岩地层裂缝和割理,严重影响煤层气井的产能。为了解决此难题,针对韩城区块研发了煤粉悬浮剂FYXF-3,并对其进行了室内评价和现场煤层气压裂方案设计。实验结果表明,浓度不小于0.3%的煤粉悬浮剂溶液可以稳定悬浮裂缝和井筒中的煤粉,使煤粉随排采液一同流出到地面;同时可以降低液体表面张力,增加液体排采效率,使其对地层的伤害程度小于常规活性水压裂液。在此基础上,根据韩城区块煤岩特性,设计了现场煤层气压裂改造实施方案,并进行了现场应用,取得了预期效果。     

考虑煤粉堵塞影响的煤储层渗透率模型及其应用

为了准确预测煤层气井生产动态、制订合理的排采制度,建立了考虑煤粉堵塞影响的煤储层渗透率模型,然后基于该模型对保德区块、沁水盆地、柳林区块、韩城区块、黄陇煤田共15组煤样的室内煤样速敏实验数据进行了拟合,求得各煤样的渗透率模型;在此基础上,将建立的煤储层渗透率模型引入到前期编制的煤层气井动态分析软件中,并进行了2口煤层气井的生产历史拟合;以其中一口煤层气井(W1井)的拟合参数为基准,研究了煤粉堵塞参数对煤储层渗透率及煤层气井生产动态的影响。研究结果表明:①所建立的考虑煤粉堵塞影响的煤储层渗透率模型能够定量化描述煤储层渗透率随流体流速的变化,同时该模型可以被嵌入到煤层气数值模拟软件或煤层气井动态分析软件中,应用范围广;②保德区块煤储层渗透率受煤粉堵塞的影响相对较小,而煤粉堵塞对于沁水盆地、黄陇煤田煤储层渗透率的影响不可忽视;③理论最大渗透率损害率(D_(max))和渗透率损害率指数(n)越大,煤粉临界堵塞流速(v_(cr2))和0.5D_(max)对应的相对流速(v_(0.5))越小,煤粉堵塞对煤储层渗透率的影响越显著;④为减小煤粉堵塞对煤层气井产能的不利影响,在排采过程中尤其是产气初期,要适当减小生产压差,以避免对煤储层渗透率造成恶性伤害。     

压裂液与煤岩相互作用实验研究

煤层气通常需要借助压裂改造措施来实现经济开采,但常用压裂液与煤岩之间相互作用的规律仍不清楚,这不利于煤层的压裂液选择和压裂施工设计。文中通过开展压裂液(CO2压裂液、活性水)与煤岩相互作用实验,研究了不同压裂液对煤岩性质的影响规律。结果表明:煤岩经CO2压裂液浸泡后,其矿物组成发生变化,方解石质量分数显著降低,黄铁矿次之,石英、有机质及黏土矿物质量分数略微增加,伊利石和高岭石被轻微溶蚀,煤岩溶蚀孔隙数量增多,孔隙度和渗透率增大,抗压强度降低幅度为46.0%;煤岩经活性水浸泡后,其矿物组成基本不变,高岭石发生轻微水化膨胀,煤岩孔隙度及渗透率降低,抗压强度降低幅度为1.6%;CO2压裂液比活性水压裂液更有利于煤层气压裂改造。     

自悬浮支撑剂的性能评价与现场应用

为解决常规压裂液存在的压裂施工配液流程复杂、冻胶残渣对地层伤害大的问题,以陶粒砂、速溶液体改造剂和高分子聚合物为原料制备了自悬浮支撑剂,对其综合性能进行了室内试验评价,并研究形成了自悬浮支撑剂施工工艺。通过室内评价试验可知,自悬浮支撑剂悬浮形成时间短,具有良好的悬浮稳定性能、耐温耐剪切性能、破胶性能和低伤害特性。自悬浮支撑剂在5口井的清水压裂中进行了现场应用,简化了压裂施工流程,施工成功率100%。其中,X-1井压裂施工顺利,压裂后的日产油量是采用常规压裂液的邻井X-2井的2倍多,增产效果显著。室内试验与现场应用结果表明,自悬浮支撑剂能够达到简化施工流程、降低对储层的伤害和提高油气产量的目的,具有良好的推广应用前景。      

原油稠化压裂液室内筛选及现场应用

针对华北油田岩性致密、泥质含量高、水敏性强、渗透率低的砂岩储层采油速率低的难题 ,开展了对原油稠化压裂液的室内筛选和现场应用研究。室内筛选配方以自产原油为基液 ,添加胶凝剂和交联剂 (交联比为 0 .1) ,使基液稠化为冻胶 ;在冻胶体系中 ,加入耐温剂 ,增大其耐温能力 ;压裂施工时 ,再加入交联剂和破胶剂 ,提高原油稠化压裂液的耐剪切性能。经现场配液和对 4口压裂试验井的选井、施工和效果对比 ,证实原油稠化压裂工艺技术是改造低渗透、强水敏性砂岩油层的有效措施