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。     

紧邻碎软煤层顶板水平井分段穿层压裂裂缝延展机理

紧邻碎软煤层顶板分段压裂水平井是碎软低渗煤层煤层气高效开发的有效技术,裂缝从煤层顶板穿层扩展沟通煤层为煤层气渗流提供通道是该技术应用的关键。针对煤层顶板水平井分段穿层压裂裂缝延展过程,开展真三轴煤岩组合体水力压裂物理模拟试验,应用声发射监测技术对裂缝扩展的动态过程进行监测,研究不同排量条件下的裂缝延伸形态;分析了水力压裂裂缝附近诱导应力场分布,采用扩展有限元方法研究分段穿层压裂的缝间干扰情况,对比了不同压裂段间距条件下,先压裂缝对后压裂缝的延伸形态和起裂压力的影响;最后结合工程试验以及微地震监测数据,对裂缝的空间形态进行了分析。研究结果表明:(1)在合理设置施工排量和水平井距离的条件下,裂缝可从高应力顶板扩展进入低应力煤层中,顶板内形成的有效支撑裂缝能够为煤层气进入井筒提供通道;(2)压裂液注入排量越大,裂缝跨界面穿层扩展深度越大,并且当裂缝穿层扩展时,裂缝在顶板内的高度和长度均大于煤层;(3)先压裂缝会在地层中产生诱导应力,诱导应力的大小与缝内净压力、裂缝高度以及距裂缝的距离等因素有关;(4)较小的分段压裂段间距会导致后压裂段起裂压力升高、裂缝发生偏转,为实现造长缝的目的,应降低缝间...     

水平井分段压裂酸化工艺技术现状及研究进展

水平井技术是低渗透薄储层、稠油油气藏以及小储量的边际油气藏等开发的最佳技术,而水平井分段压裂酸化改造技术又是产量不达标的水平井必须进行的增产措施改造关键技术。水平井水平段压裂与直井压裂改造的工作重点有所不同。因此,针对国内外的小直径封隔器分段酸化工艺技术、化学隔离技术、水力喷射技术、机械隔离技术和SurgiFrac工艺技术等几种水平井压裂酸化改造技术进行了论述。对国内水平井压裂酸化改造技术的研究具有重要的参考意义。     

淮南矿区煤层顶板分段压裂水平井抽采技术及效果研究

淮南矿区为典型高瓦斯矿区,煤层碎软、渗透率低、瓦斯含量偏高、抽采难度大,为探讨地面煤层气顶板分段压裂水平井在矿区的技术可行性与瓦斯治理效果,在分析矿区主要煤层13-1煤储层特征基础上,采用应力解除法进行了煤层三向地应力测试,结果显示三向应力场类型主要为σh,max>σv>σh,min,具有实施顶板分段压裂水平井技术的充分条件;利用MFrac Suite软件分别模拟了水平段距离煤层1、3、5 m时的压裂缝参数,压裂缝半长最大107.33 m、最小89.47 m,具有理想的压裂效果,说明顶板分段压裂水平井在淮南矿区具有比较好的地质适应性与可行性。以潘一煤矿13-1煤层“L”型顶板分段压裂水平井CBM01井为研究对象,采用井下钻孔检测与数值模拟等手段综合分析了瓦斯治理效果,结果显示CBM01井抽采415 d即显著降低了煤层瓦斯压力与瓦斯含量,距离水平井50、65 m处瓦斯压力由6.4 MPa分别降至2.6、2.7 MPa,降低幅度均超过55%,水平段两侧各15～20 m范围内瓦斯含量由13.5 m³/t降至最大9.11 m³/t、最小6...     

分布式光纤监测技术在水平井分段压裂中的应用

水平井分段压裂过程中,涉及大量繁杂的数据监测与处理工作,同时,压裂过程的不确定性给实时监测带来了更大的难度。传统的井下监测方式存在监测精确度低、受电磁干扰、成本高昂等问题,分布式光纤传感技术的产生,为这些亟待解决的难题提供了新的解决思路。分布式光纤传感技术以其成本低、耐高温、性质稳定、不受电磁干扰等优势,逐渐在油田得到应用。对水平井分段压裂的应用现状进行研究,分析了分布式光纤传感技术原理,总结了分布式光纤的井下安装方式,归纳了分布式光纤传感技术在水平井分段压裂中的应用现状,最后提出了分布式光纤监测技术的发展建议。研究认为：目前,分布式光纤传感技术已受到广泛关注,将成为井下监测的重要工具;分布式光纤传感在水平井分段压裂中的应用主要有压裂液注入分布诊断、人工裂缝起裂及延伸诊断、封隔器泄漏监测和DTS/DAS数据定量解释;对未来温度和声学监测数据的解释方法将向定量解释的应用方向发展。     

煤层气藏水平井分段压裂裂缝参数优化

研究区块煤层气藏储层渗透率极低,使用水平井分段压裂技术有利于煤层气的开发。针对不同裂缝参数对水平井产能的影响,进行数值模拟研究,并优选出最佳的裂缝组合形式。首先,结合研究区块的地质特征,采用双孔模型进一步证明了压裂的必要性,并在此基础上,优选出最佳的裂缝参数组合形式为:1 500 m水平段上压裂15段,共45条主裂缝,裂缝间距为33 m,裂缝半长为350 m,导流能力为100 mD·m。该研究思路及方法对煤层气藏水平井的分段压裂具有指导意义。     

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。     

水平井压裂工艺技术的发展现状

随着水平井开发力度的加大,适用范围的逐步扩大,会遇到一些新的难题。尤其是近年来水平井技术在世界上发展迅猛,出现了水平井开发的新技术和新方法,需要我们借鉴和探讨。首先简要介绍了水平井压裂原理、压裂设计;并着重从多裂缝同时压裂技术、分段压裂及分段压裂所对应的隔离技术和水力喷射压裂新技术着手,对水平井压裂工艺技术进行了系统的介绍。     

长钻孔分段压裂增透技术在抽采煤层瓦斯中的研究与应用

针对重庆地区地质条件的复杂性,在研究定向长钻孔分段压裂技术装备的基础上,成功在松藻煤矿实施了定向分枝长钻孔分段压裂试验,实现对每个分支孔的单独压裂施工。与该煤矿常规压裂钻孔相比,定向分支长钻孔分段压裂后,平均瓦斯抽采流量提高了7.12倍,平均瓦斯抽采浓度在30%以上,取得了良好的效果,达到了大幅提高煤矿瓦斯抽采效率、缩短抽采达标时间、降低瓦斯治理成本的目的,提升了煤矿的安全水平,为煤矿安全高效生产奠定了基础。     

分段压裂技术在贵州松河煤层气开发中的应用

以贵州松河井田GP-6井为研究对象,基于分段压裂后的排采生产数据,对该区块多煤层分段压裂效果进行评价。结果表明:针对贵州松河多煤层矿区进行煤层气开发,根据地质资料、钻井资料及相关的测试分析资料,筛选合理的射孔压裂层段,利用分段压裂技术,能够有效提高煤储层的产气潜力,提高煤层气井的产气量。     

煤层气羽状水平井数值模拟技术在大宁煤层气试验区的应用

定向羽状水平井技术是近几年兴起的一项煤层气地面抽采技术。大宁矿区作为我国煤层气羽状水平井开采的一个试验区块打了第一口DNP02羽状水平井。本文首先对定向羽状水平井的数值模拟技术进行简单的介绍，然后结合该地区的实际地质情况对试验井DNP02进行了产能预测，为以后煤层气开发方案设计和经济评价提供参考。     

CO2泡沫压裂技术在煤层气开发中的应用前景

依据煤层气储层的特点和CO2的性质，作者通过CO2泡沫压裂液实验研究、压裂工艺探讨。对CO2泡沫压裂技术在煤层气开发中的应用前景进行了探讨。结果表明，CO2泡沫压裂技术是一项较为理想的煤层气储层改造技术，但由于其发泡温度(40℃以上)和施工成本等原因，其应用在地层温度较低和煤层气产量不高的地区会受到一定的限制。     

煤层气鱼骨状分支水平井轨道优化设计方法研究

鱼骨状水平井能够有效增大煤层气储层裸露面积,提高单井煤层气的产量。将各个分支拆分成相对独立的待钻轨道与主井眼轨道分别进行设计计算,拆分后的井眼轨道可以转化为二维轨道来进行设计。结合鱼骨状分支水平井的特点,建立了分支水平井井眼轨道最优化设计模型,并对分支井眼与主井眼的关系进行了分析研究。结果表明,随着井深、造斜率的增加,分支井眼与主井眼的直线夹角增加,且分支井眼偏离主井眼的距离是逐渐增大的;在直线夹角一定的情况下,造斜率与井深呈反比关系,即造斜率越高,所需要的分支井井段越短;造斜率越低,所需要的分支井井段越长。     

井温测井监测技术在煤层压裂裂缝监测中的应用

通过对压裂前后井温测井和压后注水井温测井的试验研究，探索出了一套利用井温测井来确定煤层压裂裂缝高度的方法，从而为正确评价煤层压裂效果探索了一条科学之路。     

煤层气水平井开发技术现状及发展趋势

煤层气是一种非常规天然气资源,传统的煤层气开采方式为地面直井排水降压开采,但这种方式开采煤层气单井产量低、经济效益比较差。目前针对这种问题煤层气常用的增产措施为水平井技术。煤层气水平井是一种成本不是很高但增产效果非常好的技术,已经越来越多的应用于煤层气的开采。文中主要介绍了煤层气羽状分支水平井技术现状和发展趋势,通过国内外技术煤层气水平井技术的介绍,得出煤层气水平井技术是一种适合中国煤层气开发的关键技术,必须在充分了解煤储层地质特性的基础上应用水平井。     

鹤岗煤层气勘探开发

通过对在鹤岗矿区施工的三口煤层气参数井的理论分析与探讨，特别是通过鹤参3井的钻井施工、录井施工、试井作业及自然解吸作业，充分证明了在鹤岗矿区含有大量的煤层气气源，得出今后该区施工煤层井重点为南山矿、新一矿和鸟山矿等几个煤层气富集区。     

沁水盆地南部煤层气田防膨综合分析研究

目前,煤储层改造的主体工艺仍然是活性水压裂技术。但是对于煤层防膨问题,基本都是基于砂岩理论的防膨技术研究,未针对煤层进行全面研究讨论。针对这一问题,通过对煤层粘土含量分析确定储层好与差;分析了排采过程中煤岩与砂岩渗透性变化特征;并进行了煤层气井防膨现场对比试验,同时,结合环境保护及开发成本进行了全面分析,认为一般区块煤层不需要进行防膨措施,而对于差的储层区域所占比例高于20%的开发区块,建议进行现场试验,进一步确定是否采取防膨措施。     

煤层气液化技术

本文在论述中国煤层气利用中存在的相关问题的基础上，重点阐述了煤层气液化的优点，煤层气液化技术的现状，以及国内相关机构在此方面所作的工作。     

煤层气井机械捞砂技术

煤层气井压裂投产后，地层出砂而砂埋产层导致生产中断。根据煤层气井的低压特点，提出了通过机械捞砂来清砂的技术。本文介绍了油管捞砂和绳索捞砂，该捞砂技术能有效清除井底沉砂，不产生储层污染和地面污染，省时高效，得到了现场验证，建议在煤层气井推广应用。