煤层压裂改造配套工艺技术

【摘要】本文提出了适宜煤层压裂改造的配套工艺技术，包括完井、压裂设计、压裂液研制、支撑剂优选、压裂施工、裂缝监测、压裂效果评价等技术。该技术完整、成熟、先进，居国内领先水平，现场应用15口井33层煤，效果良好，可推广应用。

1 引言

煤层压裂改造可有效地将井孔与煤层天然裂隙连通起来，从而在排水采气时，更广泛地分配井孔附近的压降，增加产能，增大气体解吸速率。因此，在煤层气勘探开发中，压裂改造作为一种重要的强化措施，已得到普遍应用。然而，由于我国煤层气勘探开发起步晚、技术落后，尤其压裂改造工艺技术还没有作系统研究，为此，我处经过四年科技攻关，研究成功了煤层压裂改造配套工艺技术，现场应用15口井33层煤，效果良好。

2 煤层压裂改造配套工艺技术

2.1 完井技术

(1)采用全井下Φ139.7mm（Φ177.8mm)套管，低密度水泥浆固井工艺技术。

这种完井技术稳固了井身，减少了煤层污染，有利于煤层分层压裂改造，能满足排水采气需要，经济可行。

2.2 压裂设计技术

研制成功了煤层气井三维压裂优化设计软件。该软件填补了国内空白，是国内第一套煤层气井压裂软件，达到国际先进水平。该软件在Windows环境下开发，采用Visualfor Windows编程，模块化设计，算法先进可靠。它主要包含以下7个模型：

(1)产量动态预测模型

(2)经济评价模型

(3)裂缝三维延伸模型

(4)控制缝高模型

(5)支撑剂运移分布模型

(6)温度场模型

(7)优化设计模型

运用该软件，可设计出最优压裂方案，达到最佳压裂效果。

2.３ 压裂液研制

压裂液性能的好坏直接关系到压裂施工的成败及压后增产效果，根据煤层特性，研制出了适合煤层的压裂液系列。

(1)清水：其矿化度与煤层水接近，不伤害煤层；

(2)活性水：对煤层伤害轻微；

2.4 支撑剂优选

2.５ 压裂施工工艺技术

(1)采用光套管注入压裂，降低管壁摩阻，从而降低施工泵压；

(2)适当增大前置液注入量，以充分造缝，避免砂堵；

(3)增大泵的注排量，提高压裂液效率，对薄煤层适当减小泵的注排量，以防止

裂缝高度延伸过高而缩短缝长；

(4)分段注砂，逐步提高砂化，增大支撑裂缝宽度，提高支撑裂缝导流能力；

(5)适当减少顶替液量，确保裂缝入口的高导流能力；

(6)控制压裂液返排速度，保证裂缝充分闭合，防止砂粒和煤粉返吐；

(7)对多煤层井采用分层压裂改造，提高单煤层改造程度；

(8)加强裂缝监测，优选压裂施工参数，指导压裂施工；

(9)选用H-1000型压裂机组及配套设备、车辆，保证满足压裂施工需求。

2.6 酸化预处理工艺技术

根据电测资料、录井资料和室内岩芯实验结果，综合研究确定用何种酸液。在压裂施工之前，对煤层射孔井段进行预处理，从而有效清除射孔孔眼堵塞，解除近井地带钻井泥浆、固井水泥的污染堵塞，为压裂施工创造有利条件，并有利于压裂施工完毕后冻胶压裂液彻底返排，提高压裂增产效果。

2.7 裂缝监测工艺技术

另外，根据压裂施工数据和压降数据，也可计算并推断出动态裂缝几何尺寸、支撑裂缝几何尺寸和压裂液效率。要求测压降时间为泵注时间的2.5倍以上。

2.8 压裂效果评价技术

(1)注入/压降试井 通过求出压裂前后的煤层渗透率、表皮系数、流体产量等参数评价压裂效果；

(2)生产评价 根据排采数据评价压裂效果；

(3)经济评价 评价压裂措施是否经济可行。

3 现场应用

3.1 概况

３.2 实例

４ 结论

(1)对煤层进行压裂改造，可提高煤层气井产能，经济可行；

(2)煤层三维压裂优化设计软件和低温冻胶压裂液填补了国内空白，居国内领先水平；

(3)煤层压裂改造配套工艺技术完整、成熟、先进，适宜煤层压裂改造需要，现场应用效果良好，可推广应用。