CN108533241A - 一种煤层气压裂方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种煤层气压裂方法，该方法适用于由顶层、煤层和含水底层组成的煤层结构，该方法包括，在煤层内注入一定量压裂液进行前置压裂；当压裂所形成的裂缝扩展到含水底层时，注入一定量压裂液携带石英砂和封堵剂，封堵含水底层上的裂缝；注入一定量的压裂液使封堵剂沉降到裂缝底部；再次注入一定量的压裂液进行压裂，在煤层内形成裂缝。本发明可实现在含水底层上的煤层开采煤层气时，减缓无效的排采生产时间及后续水处理难题，提高煤层气产量。
Description
技术领域
本发明涉及煤层气勘探开发技术领域，特别涉及一种煤层气压裂方法。
背景技术
煤层气是一种非常重要的非常规天然气，其甲烷含量一般大于95％，为优质清洁型气体能源之一。煤层结构由顶层、煤层、底层组成，顶层为泥岩、砂岩或灰岩。煤层气主要吸附于煤层中的煤岩基质表面，要开采出来，只能通过降低煤层压力、使煤层气从煤岩基质上解吸附，通过渗流进入井筒，但由于多数煤层为水饱和状态，所以必须先通过排水过程，抽出煤层中的水来降低煤层压力。
在煤层气压裂开发过程中，主要使用活性水压裂液，其由清水加入防膨剂、杀菌剂等添加剂构成，活性水压裂液对煤层的伤害小、成本低、返排液处理容易，成为了煤层气主要压裂液，但由于活性水压裂液粘度低，携砂能力差，故需要采用大排量连续注入的方式来携带支撑剂进入地层填充裂缝。
在大排量、大液量压裂施工过程中产生的裂缝容易纵向延伸至含水发育的底层，长期排水生产，煤层水被少量排出，底层水被大量抽排，煤层压力难以降低，严重影响排采效率和煤层气降压解吸，同时，大量底层水的产出，水处理工作量及投入增加，对于近底层水的煤层压裂方法，过去主要采用以低排量的方式注入细粉砂以控制裂缝往底部延伸，理论研究与现场实践已经证实，这种控制裂缝高度的压裂技术作用极其有限，对于大多数情形而言，当压裂规模增大时所产生的裂缝依然能窜入甚至穿透底部水层，而如果减小压裂规模，所形成裂缝长度会较短，就达不到预期的增产改造效果。因此，对于含水底层上的煤层开采煤层气存在诸多困难。
发明内容
鉴于现有技术存在的问题，提出了本发明的一种煤层气压裂方法，以便克服上述问题或者至少部分地解决上述问题。
为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
依据本发明的一个方面，提供了一种煤层气压裂方法，该方法适用于由顶层、煤层和含水底层组成的煤层结构，该方法包括，
在煤层内注入一定量压裂液进行前置压裂；
当压裂所形成的裂缝扩展到含水底层时，注入一定量携带石英砂和封堵剂的压裂液，封堵含水底层上的裂缝；
注入一定量的压裂液使封堵剂沉降到裂缝底部；
再次注入一定量的压裂液进行压裂，在煤层内形成裂缝。
可选地，所述在煤层内注入一定量压裂液进行前置压裂包括：在煤层内确定的射孔位置进行射孔后，从射孔中注入一定量压裂液进行压裂。
可选地，在煤层内确定射孔的位置包括：
将射孔的位置确定于煤层的靠近顶层的位置处。
可选地，在再次注入压裂液进行压裂，在煤层内形成裂缝，该方法进一
步包括：
注入携带石英砂的携砂液，使石英砂填充到压裂所形成的裂缝内，加入顶替液，顶替井筒内的石英砂。
可选地，所述压裂液为溶质质量分数为1.0-2.0％的氯化钾水溶液。
可选地，所述封堵剂为聚合物，具有遇水后膨胀的性质。
可选地，注入一定量压裂液携带石英砂和封堵剂，封堵含水底层上的裂缝包括：以2.0-3.0m3/min的排量注入压裂液携带石英砂和封堵剂，封堵含水底层上的裂缝。
可选地，再次注入一定量的压裂液进行压裂，在煤层内形成裂缝包括：以5.0-8.0m3/min的排量注入压裂液进行压裂，在煤层内形成裂缝。
可选地，所述注入一定量携带石英砂和封堵剂的压裂液中的石英砂为40-70目，所述携砂液携带的石英砂为20-40目。
综上所述，本发明的技术方案通过先在煤层内注入一定量的压裂液进行压裂，当压裂所形成的裂缝扩展到含水底层时，对裂缝进行封堵，完成裂缝封堵后再进行压裂作业，从而实现了对在含水底层上的煤层开采煤层气时，减缓无效的排采生产时间及后续水处理难题，提高煤层气产量。
附图说明
图1为本发明一个实施例提供的一种煤层气压裂方法示意图；
图2为本发明一个实施例提供的一种射孔时裂缝形成过程示意图；
图3为本发明一个实施例提供的一种在含水底层上形成裂缝的示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。
图1为本发明一个实施例提供的一种煤层气压裂方法示意图；如图1所示，一种煤层气压裂方法，该方法适用于由顶层、煤层和含水底层组成的煤层结构，该方法包括，
步骤S101，在煤层内注入一定量压裂液进行前置压裂；
步骤S102，当压裂所形成的裂缝扩展到含水底层时，注入一定量携带石英砂和封堵剂的压裂液，封堵含水底层上的裂缝；
步骤S103，注入一定量的压裂液使封堵剂沉降到裂缝底部；
步骤S104，再次注入一定量的压裂液进行压裂，在煤层内形成裂缝。
需要说明的是，上述方法步骤中的压裂液均为活性水压裂液，其中，溶质为质量分数为1.0-2.0％氯化钾；封堵剂为聚合物，密度为1.5g/cm3，遇水后体积会膨胀到原来的15-20倍，携带封堵剂和石英砂的压裂液中的石英砂为40-70目。
综上所示，本发明通过先用一定量的压裂液进行前置压裂后，当压裂所形成的裂缝扩展到含水底层时，注入携带石英砂和封堵剂的压裂液，封堵裂缝，再加入压裂液推动封堵剂和石英砂沉降到裂缝底部完成对裂缝底部含水底层的封堵，从而使在煤层开采煤层气时，抽取煤层水时，含水底层中的水不会被抽取，减缓无效的排采生产时间及后续水处理难题，提高煤层气产量。
在本发明的一个实施例中，在煤层内注入一定量压裂液进行前置压裂包括：在煤层内确定的射孔位置进行射孔后，从射孔中注入一定量压裂液进行压裂。
需说明的是，从射孔中注入的压裂液是以2.0-3.0m3/min的排量进行注入，注入的压裂液体积为为100-200m3。
在本发明的一个实施例中，在煤层内确定射孔的位置包括：
将射孔的位置确定于煤层的靠近顶层的位置处。
如图2所示，在煤层内进行压裂时，随着压裂液的注入，在含水底层上形成的裂缝会越来越大，所以，在对含水底层上形成的裂缝需及时进行封堵，以免影响对煤层气的开采；同时对于煤层内的射孔位置的选择也至关重要。
例如，如图3所示，射孔位置的选择从煤层顶部开始，远离含水底层，为了便于进一步理解射孔位置，现举例说明，若煤层厚度为8.0-12.0m，在距离煤层顶部2.0m的位置射孔，射孔厚度为2.0-2.5m，若煤层厚度小于8.0m，在距煤层顶部或在距离煤层顶部0.5-1.0m的位置射孔，射孔厚度为1.0-1.5m。
在本发明的一个实施例中，在再次注入压裂液进行压裂，在煤层内形成裂缝，该方法进一步包括：
注入携带石英砂的携砂液，使石英砂填充到压裂所形成的裂缝内，加入顶替液，顶替井筒内的石英砂。
其中，注入携砂液携带的石英砂为20-40目，注入体积量为20-40m3，还需说明的是，再次注入压裂液是以5.0-8.0m3/min的排量进行注入。
下面以煤层深度为800-805m，底层为含水砂岩层为例，对在煤层开采煤层气时，对含水底层上形成的裂缝进行封堵进行具体说明。
表1：煤层气开采过程中，各个阶段的操作程序
从表1可知，在对含水底层上的煤层进行煤层气开采时，先以2.0-3.0m3/min的排量注入活性水压裂液100m3，当在含水底层形成裂缝时，根据裂缝模拟结果中的裂缝长度、高度和宽度，计算封堵剂的使用量为1.2m3后，以2.0-3.0m3/min的排量注入0.6m3的封堵剂和0.6m3的40-70目的小粒径石英砂封堵裂缝，注入完成后，再以2.0-3.0m3/min的排量注入50m3的活性水压裂液(隔离液)，将带有石英砂和封堵剂推进裂缝中进行沉降；再以4.0-4.5m3/min的排量继续注入活性水压裂液180m3，延伸压裂所形成的裂缝尺寸，以备后面的携砂液进入。
在携砂液阶段，以5.0-8.0m3/min的排量注入360m3的活性水压裂液对煤层进行压裂，加入20-40目石英砂32m3，
完成裂缝支撑后，以5.5-6.5m3/min的排量加入10m3顶替液，清除井筒内石英砂，测压降30min后结束施工。
其中，活性水压裂液配制配方如下：1.0wt％KCl防膨剂+清水。
本发明通过在煤层内注入一定量压裂液进行前置压裂，当在含水底层上形成裂缝时，注入一定量携带石英砂和封堵剂的压裂液，封堵含水底层上的裂缝，再注入一定量的压裂液使封堵剂和石英砂沉降到裂缝底部，封堵完裂缝后，再次注入压裂液进行压裂，在煤层内形成裂缝。从而实现了在含水底层上的煤层开采煤层气时，减缓无效的排采生产时间及后续水处理难题，提高煤层气产量。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，在本发明的上述教导下，本领域技术人员可以在上述实施例的基础上进行其他的改进或变形。本领域技术人员应该明白，上述的具体描述只是更好的解释本发明的目的，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。
Claims (9)
1.一种煤层气压裂方法，其特征在于，该方法适用于由顶层、煤层和含水底层组成的煤层结构，该方法包括，
在煤层内注入一定量压裂液进行前置压裂；
当压裂所形成的裂缝扩展到含水底层时，注入一定量的携带石英砂和封堵剂的压裂液，封堵含水底层上的裂缝；
注入一定量的压裂液使封堵剂和石英砂沉降到裂缝底部；
再次注入一定量的压裂液进行压裂，在煤层内形成裂缝。
2.权利要求1所述的方法，其特征在于，
所述在煤层内注入一定量压裂液进行前置压裂包括：在煤层内确定的射孔位置进行射孔后，从射孔中注入一定量压裂液进行压裂。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，在煤层内确定射孔的位置包括：
将射孔的位置确定于煤层的靠近顶层的位置处。
4.权利要求1所述的方法，其特征在于，在再次注入压裂液进行压裂，在煤层内形成裂缝，该方法进一步包括：
注入携带石英砂的携砂液，使石英砂填充到压裂所形成的裂缝内，加入顶替液，顶替井筒内的石英砂。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述压裂液为溶质质量分数为1.0-2.0％的氯化钾水溶液。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述封堵剂为聚合物，具有遇水后膨胀的性质。
7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述注入一定量压裂液携带石英砂和封堵剂，封堵含水底层上的裂缝包括：以2.0-3.0m3/min的排量注入压裂液携带石英砂和封堵剂，封堵含水底层上的裂缝。
8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述再次注入一定量的压裂液进行压裂，在煤层内形成裂缝包括：以5.0-8.0m3/min的排量注入压裂液进行压裂，在煤层内形成裂缝。
9.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述注入一定量携带石英砂和封堵剂的压裂液中的石英砂为40-70目，所述携砂液携带的石英砂为20-40目。
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