CN107288610A - 一种适合裂隙发育煤层的微裂缝支撑压裂工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明属于煤层气压裂技术领域，具体而言，涉及一种适合裂隙发育煤层的微裂缝支撑压裂工艺。按照前置液—携砂液—顶替液程序进行水力压裂，前置液、压裂液和顶替液均为活性水压裂液，支撑剂选用四种不同粒径范围的石英砂：细粉砂200～140目、粉砂140～70目、细砂70～40目、中砂40～20目。前置液支撑剂选用了200‑140目石英细粉砂和140‑70目的石英粉砂，对微裂缝能起到很好的支撑作用。此外前置液支撑剂在压裂过程中也起着降低活性水压裂液滤失的作用，有效地解决了煤层中因携砂液滤失严重，导致携砂液后期携砂能力逐渐变弱的难题，从而使得活性水携砂液可以将70～40目石英细砂和40～20目石英中砂携带至裂缝深处，增加了水力主裂缝和次级裂缝的长度，提高了煤层气产量。
Description
技术领域
本发明涉及一种适合裂隙发育煤层的微裂缝支撑压裂工艺，属于煤层气压裂技术领域。
背景技术
煤层气是指储存在煤层中以甲烷为主要成分、以吸附在煤层基质颗粒表面为主、部分游离于煤层孔隙中或溶解于煤层水中的烃类气体，是煤的伴生矿产资源，属非常规天然气。我国贵州省煤层气资源较为丰富，若能高效开发煤层气即可以缩小贵州省能源供需的缺口，有利于改善贵州省的能源供给结构，缓解其能源紧张的局面。
当前煤层气的开采主要是通过下列步骤是来实现的，第一步，在煤层中钻一口煤层气井，第二步，对该煤层气井进行压裂改造，以产出具有商业开采价值的工业产气量。在这一过程中，由于煤层气成藏机理复杂，使得煤层较常规砂岩储层具有如下特征：首先煤层基质具有明显的低孔、低渗、低含气饱和度的特点；其次煤层骨架具有杨氏模量小、泊松比大，易产生变形的特点；再者煤层具有节理、微裂缝发育的特点；最后煤层吸附能力强，极易受到伤害。由于煤层的这些特点，使得煤层气井在压裂过程中压裂段煤层很难形成一条宽而长的主裂缝，极易形成多裂缝，包括水力主裂缝、次级裂缝和微裂缝。
目前煤层气井中所用的压裂液支撑剂主要用于支撑水力主裂缝和次级裂缝，对于远离水力主裂缝处的微裂缝则并不能起到很好的支撑作用，但煤层中的微裂缝发育却异常丰富，如果能对微裂缝进行有效的支撑，将能大幅度提升煤层气产量。
发明内容
本发明提供了一种适合裂隙发育煤层的微裂缝支撑压裂工艺，其目的在于，解决现有技术中存在的上述问题。
本发明的技术方案如下：
本发明提供一种适合裂隙发育煤层的微裂缝支撑压裂工艺，压裂时利用压裂泵依次向煤层气井中注入前置液—携砂液—顶替液进行水力压裂，前置液、压裂液和顶替液均为活性水压裂液，支撑剂选用四种不同粒径范围的石英砂：细粉砂200～140目、粉砂140～70目、细砂70～40目、中砂40～20目，其中200～140目细粉砂和140～70目粉砂为前置液支撑剂，70～40目细砂和40～20目中砂为携砂液支撑剂。
在本发明提供的较佳实施例中，上述活性水压裂液由清水、助排剂、KCL和杀菌剂组成，且所述清水、助排剂、KCL、杀菌剂的质量比为10000:10～30:100～200:5。
在本发明提供的较佳实施例中，上述助排剂为非离子表面活性剂或阴离子表面活性剂，且其表面张力≤26mN/m。
在本发明提供的较佳实施例中，上述70～40目石英细砂用于活性水压裂液作为携砂液前期支撑剂，40～20目石英中砂用于活性水压裂液作为携砂液后期支撑剂。
在本发明提供的较佳实施例中，上述支撑剂加砂比例为：每100m3砂量中200～140目的石英细粉砂为3～5m3，140～70目石英粉砂为20～25m3，70～40目石英细砂为52～60m3，40～20目石英中砂为15～20m3。
在本发明提供的较佳实施例中，上述压裂泵排量为6～12m3/min。
在本发明提供的较佳实施例中，上述每米煤层厚度加砂量为12～15m3。
本发明的有益效果为：由于小粒径支撑剂容易进入微裂缝，对微裂缝能起到很好的支撑作用，所以本发明的前置液支撑剂选用了200-140目石英细粉砂和140-70目的石英粉砂。此外本发明前置液支撑剂在压裂过程中还起着降低活性水压裂液滤失的作用，有效地解决了煤层中因携砂液滤失过多而造成活性水压裂液携砂能力渐弱的难题，从而使得携砂液可以将70～40目石英细砂和40～20目石英中砂携带至裂缝深处，进一步增加了水力主裂缝和次级裂缝的长度。所以本发明提供的煤层微裂缝支撑压裂工艺不仅能有效的支撑微裂缝，同时也有利于支撑次级裂缝和水力主裂缝，从而拓宽了煤层气的渗流通道，提高了煤层气产量。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施方式的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它相关的附图。
图1本发明提供的微裂缝支撑示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施方式，都属于本发明保护的范围。
本发明提供一种适合裂隙发育煤层的微裂缝支撑压裂工艺，压裂时利用压裂泵依次向煤层气井中注入前置液—携砂液—顶替液进行水力压裂，前置液、压裂液和顶替液均为活性水压裂液，支撑剂选用四种不同粒径范围的石英砂：细粉砂200～140目、粉砂140～70目、细砂70～40目、中砂40～20目，其中200～140目细粉砂和140～70目粉砂为前置液支撑剂，70～40目细砂和40～20目中砂为携砂液支撑剂。由于小粒径支撑剂容易进入微裂缝，对微裂缝能起到很好的支撑作用，所以本发明的前置液支撑剂选用了200-140目石英细粉砂和140-70目的石英粉砂。此外，前置液支撑剂(200-140目石英细粉砂和140-70目的石英粉砂)在压裂过程中还起着降低活性水压裂液滤失的作用，有效地解决了煤层中因携砂液滤失过多而造成活性水压裂液携砂能力渐弱的难题，因此在本发明较佳的实施例中，也增加了前置液支撑剂的比重，200-140目石英细粉砂和140-70目的石英粉砂的总量占到了总加砂量的23％-30％。
在本发明提供的较佳实施例中，上述活性水压裂液由清水、助排剂、KCL和杀菌剂组成，且所述清水、助排剂、KCL、杀菌剂的质量比为10000:10～30:100～200:5。
在本发明提供的较佳实施例中，上述助排剂为非离子表面活性剂或阴离子表面活性剂，且其表面张力≤26mN/m。
在本发明提供的较佳实施例中，上述70～40目石英细砂用于活性水压裂液作为携砂液前期支撑剂，40～20目石英中砂用于活性水压裂液作为携砂液后期支撑剂。70～40目石英细砂和40～20目石英中砂用于支撑次级裂缝和水力主裂缝，进一步增加了水力主裂缝和次级裂缝的长度。
在本发明提供的较佳实施例中，上述支撑剂加砂比例为：每100m3砂量中200～140目的石英细粉砂为3～5m3，140～70目石英粉砂为20～25m3，70～40目石英细砂为52～60m3，40～20目石英中砂为15～20m3。
在本发明提供的较佳实施例中，上述压裂泵排量为6～12m3/min。
在本发明提供的较佳实施例中，上述每米煤层厚度加砂量为12～15m3。相对于现有技术，增大了每米煤层厚度的加砂量，较现有技术每米加砂量(10m3)增大了20％-50％，使得压裂缝的支撑空间体积增加，压裂缝中的铺砂浓度增加，改善了压裂缝闭合过程中其导流能力持续下降的缺点。
实施例：
本实施例提供了一口位于贵州西北地区裂隙发育煤层气井—M井，M井压裂段煤层厚度为5m。对该压裂段利用本发明提供的煤层微裂缝支撑压裂工艺进行施工的具体步骤如下：
由于煤层厚度为5m，设计每米加砂量15m3，总加砂量为75m3。
本实施例中使用的活性水压裂液配方如下：
活性水压裂液配方：清水+KCl(含量为1.5％)+助排剂(含量为0.3％)+杀菌剂(含量为0.05％)，且清水、KCl(含量为1.5％)、助排剂(含量为0.3％)、杀菌剂(含量为0.05％)的质量比为200:5，其中助排剂表面张力为25mN/m。
本实施例中使用的支撑剂粒径及不同粒径之间的质量比如下：
支撑剂粒径：支撑剂选用了四种不同粒径的石英砂：细粉砂200～140目、粉砂140～70目、细砂70～40目、中砂40～20目。
不同支撑剂粒径之间设计的质量比：每100m3支撑剂中200～140目细粉砂3m3、140～70目粉砂25m3、70～40目细砂55m3、40～20目中砂17m3。
由于本实施例的总加砂量为75m3，所以200～140目细粉砂2.25m3、140～70目粉砂18.75m3、70～40目细砂41.25m3、40～20目中砂12.75m3。其中前置液支撑剂(200～140目细粉砂+140～70目粉砂)占总加砂量的28％。
具体的，本实施例中压裂泵排量为10m3/min。
该井段在应用本发明提供的改造技术压裂施工后，单井产气量较同一井台其余井平均产气量提高20-30％。
本发明提供的一种适合裂隙发育煤层的微裂缝支撑压裂工艺的有益效果为：由于小粒径支撑剂容易进入微裂缝，对微裂缝能起到很好的支撑作用，所以本发明的前置液支撑剂选用了200-140目石英细粉砂和140-70目的石英粉砂。此外本发明前置液支撑剂在压裂过程中还起着降低活性水压裂液滤失的作用，有效地解决了煤层中因携砂液滤失过多而造成活性水压裂液携砂能力渐弱的难题，从而使得携砂液可以将70～40目石英细砂和40～20目石英中砂携带至裂缝深处，进一步增加了水力主裂缝和次级裂缝的长度。所以本发明提供的煤层微裂缝支撑压裂工艺不仅能有效的支撑微裂缝，同时也有利于支撑次级裂缝和水力主裂缝，从而拓宽了煤层气的渗流通道，提高了煤层气产量。
以上所述，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已通过实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
Claims (7)
1.一种适合裂隙发育煤层的微裂缝支撑压裂工艺，压裂时利用压裂泵依次向煤层气井中注入前置液—携砂液—顶替液进行水力压裂，其特征在于，所述前置液、压裂液和顶替液均为活性水压裂液，支撑剂选用四种不同粒径范围的石英砂：细粉砂200～140目、粉砂140～70目、细砂70～40目、中砂40～20目，其中200～140目细粉砂和140～70目粉砂为前置液支撑剂，70～40目细砂和40～20目中砂为携砂液支撑剂。
2.根据权利要求1所述的适合裂隙发育煤层的微裂缝支撑压裂工艺，其特征在于，所述活性水压裂液由清水、助排剂、KCL和杀菌剂组成，且所述清水、助排剂、KCL、杀菌剂的质量比为10000:10～30:100～200:5。
3.根据权利要求2所述的适合裂隙发育煤层的微裂缝支撑压裂工艺，其特征在于，所述助排剂为非离子表面活性剂或阴离子表面活性剂，且其表面张力≤26mN/m。
4.根据权利要求1所述的适合裂隙发育煤层的微裂缝支撑压裂工艺，其特征在于，70～40目石英细砂用于活性水压裂液作为携砂液前期支撑剂，40～20目石英中砂用于活性水压裂液作为携砂液后期支撑剂。
5.根据权利要求4所述的适合裂隙发育煤层的微裂缝支撑压裂工艺，其特征在于，所述支撑剂加砂比例为：每100m3砂量中200～140目的石英细粉砂为3～5m3，140～70目石英粉砂为20～25m3，70～40目石英细砂为52～60m3，40～20目石英中砂为15～20m3。
6.根据权利要求1所述的适合裂隙发育煤层的微裂缝支撑压裂工艺，其特征在于，所述压裂泵排量为6～12m3/min。
7.根据权利要求1所述的适合裂隙发育煤层的微裂缝支撑压裂工艺，其特征在于，每米煤层厚度加砂量为12～15m3。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20171024 |
|
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