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。     

多组分酸对不同煤阶煤储层化学增透实验研究

查明酸液对不同煤阶煤的酸化效果,能够为提高煤储层导流能力提供一种化学方法。通过对不同煤阶煤样酸化前后煤表面观察、矿物质含量和渗透率测试,得出不同煤阶煤酸化后表面变化特征、矿物质含量变化及渗透率变化规律。结果表明:多组分酸能与煤中的矿物质发生反应,提高煤储层的导流能力。煤中原始裂隙发育程度及矿物质的含量共同影响着增透效果;酸化使煤中的碳酸盐矿物和硫化物减少最多,其次是蒙脱石、绿泥石和伊利石,石英和高岭石减少最少;煤体裂隙越发育,与酸液反应的碳酸盐和硫化物含量越高,酸化增透效果越好。研究结果为多组分酸在煤储层水力压裂中的应用提供了实验支撑。     

基于改性表面活性剂的煤储层表面物理改性增产机理分析

以五里堠煤矿煤样为研究对象,采用表面活性剂压裂液(1.5%KCl+0.05%AN),通过表面张力和接触角测试实验,揭示了煤储层表面物理改性增产机理。研究结果表明:表面活性剂压裂液中的表面活性剂成分能够在煤储层表面进行物理吸附,使得煤储层表面的润湿性、接触角等物理性质发生改变;表面活性剂压裂液能够降低煤层气产出的临界孔径,促进煤层气解吸,实现增解增产;能够降低煤储层孔喉毛细管压力,促进压裂液的排出,有效减少水锁对煤储层渗透率的伤害,实现防水锁增透增产;能够增强煤粉的水润湿性,促进煤粉沉降,有效减少速敏对煤储层渗透率的伤害,实现防速敏增透增产。     

基于煤中不同矿物含量的增透多组分酸配方实验优选

查明对不同煤阶煤增透效果最好的多组分酸配方,能够为多组分酸在煤储层酸化中的应用提供一定的理论依据。采集了不同煤阶煤样(河南义马千秋矿、山西长平矿和山西屯兰矿),进行了多组分酸液对不同煤阶煤溶蚀实验,根据不同多组分酸对不同煤阶煤的溶蚀特征,优选出了不同煤阶煤酸液最优配方。通过酸化前后煤样渗透率测试实验,得出酸化后千秋矿、屯兰矿和长平矿煤样的渗透率分别增加25.76~128.08倍、0.32~1.20倍和0.73~17.22倍,具有良好的酸化增透效果。     

超低浓度多元改性胍胶压裂液在煤层气井中的应用

为解决常规胍胶压裂液破胶后大量残渣对煤层气储层造成严重损害的问题,通过对常规胍胶进行碱化和醚化改性,研制了1种新型多元改性胍胶DX-HPG,并以此为主要处理剂制备了1套适合煤层气储层的超低浓度多元改性胍胶压裂液体系。该压裂液体系具有良好的耐剪切性能、携砂性能和破胶性能,体系破胶液的残渣含量和表面张力均低于常规羟丙基胍胶压裂液,并且其破胶液对煤岩心的渗透率损害率小于13%,远远小于常规羟丙基胍胶压裂液。现场应用结果表明:超低浓度多元改性胍胶压裂液体系的性能达到了现场施工设计的要求,且XS-1井压后产气量明显高于使用常规羟丙基胍胶压裂液的邻井,起到了良好的压裂增产效果。     

煤层气井压裂液和支撑剂

压裂液和支撑剂是煤层气井压裂增产措施的基本材料。通过实验分析了破胶剂的低温破胶效果，并模拟研究了压裂液对煤的基质渗透率的伤害情况，形成了一整套适合于煤层气井的压裂液体系和配方。确定了用石英砂作为煤层压裂的支撑剂。     

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。     

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。     

不同煤阶煤储层应力敏感性差异及其对煤层气产出的影响

通过开展鄂尔多斯盆地东缘高中低煤阶不同含水饱和度煤储层应力敏感性实验,研究了煤储层渗透率动态变化规律及其对煤层气产出的影响。实验结果证实:不同煤阶煤储层渗透率随有效应力的增加均呈现负指数函数降低的规律。在有效应力小于5 MPa时,煤储层渗透率随有效应力增加快速下降73%~95%,平均87%,煤储层应力敏感性最强;有效应力在5~10 MPa时,渗透率随有效应力增加而较快下降5%~18%,平均10.4%,煤储层应力敏感性较强;而当有效应力大于10 MPa后,渗透率随有效应力的增加下降速度减缓,应力敏感性减弱。实验结果表明中高煤阶煤储层应力敏感性随有效应力增加要弱于低煤阶。随着煤样含水饱和度的增加,煤储层应力敏感性也逐渐增强。根据煤储层渗透率动态变化规律提出了煤层气井排采过程中应遵循缓慢—保压—持续的排采工作制度,才能获得煤层气最大产出量。     

沁水盆地中高煤阶煤储层覆压孔渗试验研究

为了研究中、高煤阶煤储层在覆压条件下孔隙度、渗透率及应力敏感性的差异变化特征,从山西沁水盆地采集4块中煤阶样品和4块高煤阶样品,开展了覆压孔渗试验对比研究,探讨了中煤阶煤和高煤阶煤的应力敏感性的差异,研究了应力敏感性随煤阶改变的变化规律。研究结果表明:煤的孔隙度随镜质组最大反射率R_(o,max)的增大呈现先增大后减小的趋势,而渗透率则与镜质组最大反射率之间无明显关系;中、高煤阶煤覆压下的孔隙度和渗透率均随有效应力增加呈现指数式减小;高煤阶煤平均孔隙压缩系数、应力敏感性系数分别是中煤阶煤的1.61倍和1.26倍,高煤阶煤的孔隙度和渗透率损害率分别是中煤阶煤的1.42倍和1.1倍,中、高煤阶煤的无因次渗透率曲率随有效应力的增加而降低,当有效应力为12 MPa时,高煤阶煤的平均渗透率曲率是中煤阶煤的1.33倍。随R_(o,max)的增大,煤的应力敏感性呈现增强的趋势,即高煤阶煤的应力敏感性高于中煤阶煤。因此,在不同煤阶煤储层排采过程中,针对不同煤阶煤储层所采用的生产压差应当有所差异。与中煤阶煤储层相比,高煤阶煤储层随有效应力增加孔隙度、渗透率损害率高,渗透率曲率降低幅度大,因此针对高煤阶煤储层排采过程中所采用的生产压差应低于中煤阶煤储层,才能获得较高的煤层气产出量。     

保德区块中低阶煤层压裂施工砂堵原因分析及技术对策

针对保德区块中低阶煤储层压裂过程中容易出现砂堵影响储层改造效果的问题,根据研究区块的地质条件,结合水力压裂时裂缝在煤层中的扩展规律,分析了保德区块煤层水力压裂出现砂堵的4类主要原因,分别为煤储层裂隙相对发育造成压裂液滤失量增加、压裂沟通高渗透性的顶底板、煤储层本身有效厚度大滤失量增大及多层合压造缝不充分。在此基础上,提出了相应的技术对策,使用清洁压裂液、适当提高并稳定施工排量及优化压裂施工设计,为现场的水力压裂施工和提高煤储层改造效果提供重要指导。     

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...     

超临界CO_2压裂煤岩储层增产煤层气应用发展前景

超临界CO_2压裂作为新兴渗透率强化技术以其对煤岩储层独特的物理化学力学特性改造,以及对储层近乎零损伤的特点受到了研究者的广泛关注。本文通过分析对比不同压裂介质作用下煤岩体的起裂压力与时间、裂缝扩展规律及渗透率变化,结果发现,水力压裂的裂缝扩展形式单一;液态CO_2压裂的衍生裂隙发育程度不高;超临界CO_2压裂形成的层理裂隙与衍生裂隙复杂程度高。特别地,超临界CO_2压裂煤体起裂压力比水力压裂低约39.48%,起裂时间是水力压裂的1.2倍以上,渗透率变化量是水力压裂的3倍左右。总体而言,超临界CO_2对煤储层的物理化学及力学特性的改造,为煤储层致裂增渗、增产煤层气理论与技术取得突破性进展提供了新思路与方法。     

压裂液吸附对煤层损害的实验研究及影响因素分析

压裂液对煤储层的伤害机理是目前煤层气井压裂技术的主要研究内容之一.由于煤岩的矿物组成和孔隙结构等多方面的特殊性,在压裂施工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.相关研究表明:在煤层气井压裂施工过程中,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压裂液的吸附所造成.重点对辽河油田阜新组煤层由于压裂液的吸附所引起的煤层伤害进行了实验研究,并结合相关理论和实验结果,对压裂液吸附对煤层伤害的影响因素进行了分析.     

地面定向井+水力割缝卸压方法高效开发深部煤层气探讨

为了提高深部煤层气储层压降效果,针对深部煤层储层压力大,地应力高,渗透率低等特点,基于切割卸压提高储层渗透率原理,综合矿井下瓦斯抽采实践及地面开发非常规天然气技术方式,提出了地面定向井+水力割缝卸压方法高效开发深部煤层气的方法。地面定向井+水力割缝卸压方法主要包括地面定向钻井和分段水力割缝2个过程。该方法增渗增产原理为:定向井眼和水力缝槽沟通天然裂缝系统,高压水力切割过程中诱导煤层产生裂隙,增加导流通道数量与连通性;水力切割产生的多组缝槽形成卸压空间,利用地应力变化增加裂隙张开度,促进储层压力释放。相比常规水力压裂而言,该方法更有利于形成网格化流体运移通道,扩大煤层卸压范围和卸压程度,强化煤层气解吸扩散。而且,能够避免水力压裂过程中地应力向煤层深部传递以及压裂液注入造成的储层伤害,因而适用深部煤层气储层复杂地质条件下的增产改造。鉴于地面工况条件与矿井下工况条件的差异,提出了地面定向井+水力割缝卸压方法开发深部煤层气需要解决的关键技术问题,包括水力缝槽参数控制,固相颗粒的返排,定向井完井与水力割缝匹配性,以及高压流体传输动力损失。地面定向井+水力割缝卸压方法在非常规天然气开发以及深部煤炭...     

清洁压裂液与水对煤层渗透率影响对比试验研究

针对煤矿井下采用不同压裂液增加煤层透气性的工程问题,开展了多组有效应力作用下烘干、含水与含清洁压裂液3种煤样的渗透率对比试验,并利用多孔介质和流体力学理论分析了压裂液影响煤层渗透率的机理。研究结果表明：饱和清洁压裂液煤样渗透率比饱和水煤样渗透率平均高出177.83%,随着有效应力增加,煤样渗透率均呈指数关系降低;压裂液对煤层渗透率的影响受表面张力影响,表面张力大,液体会在煤体内占据更多瓦斯运移通道,从而降低煤层透气性,与清水相比,清洁压裂液有效降低了煤体内部孔隙表面液体张力,增大了瓦斯运移通道,提高了煤层渗透率,有利于煤层气的抽采。     

石油压裂液高效配制技术的研究与应用

水力压裂一直是石油行业中低渗透油藏增产的重要手段,近年来又应用到煤层气开采。随着压裂地层深度和温度的增大,压裂液呈现出品种多、胶液黏度高和配液量大的特点,配液效率和压裂液质量日益得到人们重视。本文提出了一种"池中池"的特殊储液方案,在不增加建设成本的前提下,实现多品种压裂液的配制和存储。开发了高效压裂液配液技术和装备,消除基液中的水包粉团,实现纯碱等固体添加剂与高黏度基液的均匀混合。2007年,上述设计方案和装备成功应用于大庆油田高平配液站。该配液站配液能力达到300 m3/h,可同时存储六种不同类型的压裂液和两种交联剂,配液过程实现了自动化,具有配液品种多、配液质量好、配液效率高的特点。四年的工业应用证明,高平配液站技术先进、流程合理,可作为其它配液站设计参考。     

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。