CN103967472A - 一种煤层气分段压裂水平井强化抽采方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种煤层气分段压裂水平井强化抽采方法。为了避免在煤层内水平钻进成孔性差，易发生埋钻事故的问题，实现对构造软煤的强化抽采效果，将水平井的井眼轨迹控制在煤层顶界以上一定范围的泥岩或砂岩之内，并与排采直井在远端实现对接；采用超深穿透射孔技术，按照一定的孔密及方位要求，在水平井段，分段向下定向射孔，穿透钢套管、固井水泥环以及泥岩顶板，沟通下面目标煤层；然后采用清水携砂压裂技术，按照大排量、大液量、高前置液比、大砂量、中砂比的要求对目标煤层进行分段压裂，达到增产的目的。

Description

一种煤层气分段压裂水平井强化抽采方法

技术领域

本发明属于地面煤层气开发技术领域，涉及面向构造软煤地面煤层气分段压裂水平井强化抽采方法。

背景技术

目前构造软煤煤层气开发主要是采用地面直井开发，直井开发具有单井产气量低、生产井数多致使运行成本高、抽采效率低、占用土地多等特点。

传统的以水平井方式开采煤层气都是在煤体结构特别好的煤层中进行，井眼轨迹都是在煤层中，98％以上的水平井是采用裸眼完井，极少数的几口井是在煤层中进行下套管射孔完井，然后再进行分段压裂，鉴于施工安全考虑，压裂规模和强度都非常小。

对于构造软煤采用水平井开发煤层气目前未见报道。由于煤层在强大的构造应力作用下，发生反复的搓揉、挤压，致使煤的结构、构造与原生结构煤有巨大差异，煤体结构松软是其显著特点，因此在煤层中水平钻进，成孔性差，易于导致埋钻等事故，施工风险很大。

综上所述，目前常规的煤层气开发技术抽采效率低，难以实现快速降低构造软煤煤层气含量、难以达到强化抽采煤层气效果的目的。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种提高构造软煤煤层气抽采效率、实现快速降低构造软煤煤层气含量、达到强化抽采煤层气效果的沿煤层顶板钻进的地面煤层气分段压裂水平井抽采新技术。

为解决上述的技术问题，本发明采取的技术方案：

一种煤层气分段压裂水平井强化抽采方法，主要步骤如下

在构造软煤进行煤层气水平井开发时，将水平井的井眼轨迹控制在煤层顶界以上0.5m-1.5m之间的泥岩或砂岩顶板中，采用超深穿透射孔，按照7孔/m、向下90°定点定向分段射孔；

然后采用清水携砂压裂，按照大排量、大液量、高前置液比、大砂量、中砂比的要求对目标煤层进行分段压裂。

所述的水平井井眼轨迹沿煤层泥岩或砂岩顶板水平钻进，并采用边界探测仪随时控制，使井眼轨迹位于煤层顶界以上0.5m-1.5m之间的泥岩或砂岩顶板中。

所述的定向射孔为大孔径，超深穿透，深度＞1.2m、孔密为16孔/m、相位角为扇形向下90°定点定向射孔。

所述的水平井压裂采用大排量(8-10m³/min)、大液量(大于500m³)、高前置液比(＞50％)，大砂量(强度达7-8m³/m)、中砂比(12％-15％)的清水携砂分段压裂方式。

水平井在煤层的泥岩或砂岩顶板内水平钻进，并采用边界探测仪技术将水平段井眼轨迹控制在垂直距离煤层一定范围内。边界探测仪会实时监测周围一定范围的煤、岩层的电阻率和自然伽马等参数，根据煤层与其顶板岩石电阻率和自然伽马差异明显的特点，实时探测井眼轨迹与煤层的距离，有助于及时调整钻进方向，最大程度确保水平段井眼轨迹的精确控制，解决水平井段沿煤层顶板0.5～1.5m范围内定向钻进的难题。

水平井段射孔拟采用大孔径、超深穿透的射孔工艺技术。由于水平井井眼轨迹位于煤层以上0.5～1.5m的顶板中，为了穿透钢套管、固井水泥环以及泥岩或砂岩顶板，沟通下面目标煤层，保证压裂时裂缝在目标煤层中延伸，确保对煤层分段压裂工艺技术的成功，射孔必须要求采用大孔径、超深穿透的射孔工艺技术。因此研究采用102型的复合射孔枪、配备127型超深穿透射孔弹，孔密为16孔/米，扇形向下90°相位的定向射孔方式，保证从造缝点延伸出的裂缝延伸到煤层中，达到成功压裂煤层段的目的。射孔段的选择原则是：选择井眼轨迹距离下部煤层最近的部位且附近水平方向一定距离内水平井段固井质量达到合格以上，每两段之间要有一定的间隔距离综合选择(间隔距离视具体情况而定，渗透性好的煤层间距可长一些，渗透性差的煤层间距可短一些)。

根据前面所选择的射孔段，进行定向射孔后，对该段进行水平井压裂施工。通过与地层水的配伍性试验，添加适当的添加剂调整压裂液的性能，降低对储层的伤害，根据货源广、价格便宜的原则采用活性水压裂液，配方为：清水+1％KCL+0.05％杀菌剂；考虑压裂成本和支撑效果及煤储层的特征等因素，选择兰州石英砂作为支撑介质，主要考虑20-40目中砂和16-20目粗砂，中砂和粗砂的比例在实际压裂中，根据清水携砂的能力，可适当调整比例；在不引起工程风险和保证顺利施工的条件下，适当加大压裂规模，每个压裂段加砂强度控制在6～8m³/m，注入排量控制在8～10m³/min，平均砂比控制在12％～15％。压裂方式采用51/2”复合材料压裂桥塞封隔压裂井段，光套管注入的方式进行压裂；运用上述分段压裂技术，可实现在较短时间内完成对储层的多个水平段压裂造缝，并最大限度地减少对储层的伤害，实现对储层的有效保护和改造，改变渗流方式，扩大泄流面积，充分发挥储层资源潜力，最大限度提高储层地质储量可动用程度，达到强化抽采效果的目的。

有益效果

与现有技术相比，本发明技术不仅具有单井产气量高、生产运行成本低、占用土地少等特点，而且能够实现快速降低煤层的气含量，强化构造软煤煤层气抽采效果的特点。

附图说明

图1沿煤层顶板水平钻进的分段压裂水平井示意图。

图中1-水平井；2-排采直井；3-目标煤层；4-分段桥塞；5-定向射孔段；6-水平井压裂段。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明：

1)先钻一口排采直井2，钻至目标煤层以下60米完钻，用于后期的排采；然后在煤层段及顶板位置造一个半径为0.5m的洞穴，便于水平井1的顺利对接。

2)接着施工对接水平井1，采用边界探测仪技术控制水平井井眼轨迹位于目标煤层段以上0.5-1.5m的位置，便于后面的超深穿透射孔能顺利沟通目标煤层；然后与排采直井在造穴位置实现连通，再进行下套管固井。

3)固井以后，采用分段压裂的方法，对目标段进行定向射孔完井，充分沟通下部的目标煤层；然后再进行分段压裂，采用封隔一段，射开一段、压裂一段的方式完成全井段压裂，具体施工程序如下：

a.对水平井最远端实施封堵。采用油管传输方式将51/2”复合材料压裂桥塞送至水平井段最远端，加压坐封；

b.采用油管传输方式，将射孔枪送至设计的水平井第一段，分2～4簇向下定向射孔，然后将射孔枪和油管提出井筒；

c.采用光套管方式，压裂第一段；

d.压裂结束后，关井等待压降。随后放喷，冲砂、洗井；

e.再次采用油管传输方式，将桥塞输送到设计位置后加压坐封，对已压开的第一段封隔；

f.采用同样方式，对第二压裂段向下定向射孔；

g.对第二段压裂，然后压降、放喷、冲砂、洗井；

重复以上步骤，依次压裂第三、第四、第五段，直至按设计要求完成压裂全井段。

最后应说明的是：显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明本申请所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本申请型的保护范围之中。

Claims (5)

1.一种煤层气分段压裂水平井强化抽采方法，其特征在于：主要步骤如下

(1)在构造软煤进行煤层气水平井开发时，将水平井的井眼轨迹控制在煤层顶界以上0.5m-1.5m之间的泥岩或砂岩顶板中，采用超深穿透射孔，按照16孔/m、扇形向下90°定点定向分段射孔；

(2)然后采用清水携砂压裂，按照大排量、大液量、高前置液比、大砂量、中砂比的要求对目标煤层进行分段压裂。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的水平井井眼轨迹沿煤层泥岩或砂岩顶板水平钻进，并采用边界探测仪随时控制，使井眼轨迹位于煤层顶界以上0.5m-1.5m之间的泥岩或砂岩顶板中。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的定向射孔为大孔径，超深穿透，深度＞1.2m、孔密为16孔/m、相位角为扇形向下90°定点定向射孔。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的水平井压裂为大排量，8-10m³/min、大液量，大于500m³、高前置液比＞50％，大砂量，强度达7-8m³/m、中砂比，12％-15％的清水携砂分段压裂。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：在步骤(2)的分段压裂过程中，所使用的压裂液为采用活性水压裂液，重量组分配方为，98.95％清水+1％KCl+0.05％杀菌剂；考虑压裂成本和支撑效果及煤储层的特征因素，选择兰州石英砂作为支撑介质，所述石英砂中20-40目中砂和16-20目粗砂。