CN108708704A - 一种煤层气储层降低滤失的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及煤层气开采领域，特别涉及一种煤层气储层降低滤失的方法。所述方法包括：(1)向压裂钻孔内循环注入微生物菌液、固定液及胶结液；(2)对煤层进行水力压裂，形成具有主裂缝的水力裂缝系统；(3)再次向煤层循环注入微生物菌液、固定液及胶结液；(4)再次对煤层进行水力压裂，使主裂缝不断延伸，直至达到目标长度。(5)向煤层注入酸液，对形成的水力裂缝系统进行酸化处理，溶解在此前生成的生物碳酸钙。该方法利用微生物诱导碳酸钙沉积原理,对煤层中的微裂隙进行封堵，减少压裂过程中压裂液的滤失,提高产生主裂缝的成功率及扩展长度。

Description

一种煤层气储层降低滤失的方法

技术领域

本发明适用于煤层气开采领域，特别涉及一种煤层气储层降低滤失的方法。

背景技术

煤层气是一种清洁的非常规天然气，主要以吸附的形式存在于煤层中。中国煤层气资源储量丰富，开发潜力巨大。但大部分煤层气藏低孔隙、低渗透，同时地质构造复杂，给煤层气的高效开发带来了极大的难度。因此，必须采取增渗措施才能进行工业开发。水力压裂技术作为低渗油气储层最为重要的增渗改造措施，已被用于煤层气藏的改造。其核心在于利用压裂液在储层内形成能够连续扩展的主裂缝，利用主裂缝提高储层的渗透率同时作为煤层气运移的通道。但煤系地层在成煤过程及成煤后，形成了大量的原生及次生裂隙，在压裂时，压裂液会优先进入与压裂钻井连通的微裂隙中，并在压裂液的压力驱动下持续扩展。由于各种成因的天然裂隙分布随机且相互交错，较难形成一定长度、宽度和导流能力的裂缝，造成压裂液的大量滤失，降低了压裂液的造缝能力，导致无法产生有效的增渗裂缝。同时，压裂液滤失进入天然裂隙，造成储层污染，导致储层渗透率下降。因此，减少压裂钻孔周围煤体中的天然裂隙，降低压裂液的滤失对提高煤层气压裂效果具有重要意义。

目前，控制煤层气压裂液滤失的主要工艺措施有：1.优化施工排量降低压裂液滤失。通过升降排量测试压裂分析，优选出能够保持稳定净压力的施工排量，始终保持入地液量大于滤失液量。而随着水力裂缝延伸，压裂液滤失速度不断增加，最优排量也随之变化，需不断调整施工排量以满足裂缝延伸需求。该工艺对施工技术及设备能力要求较高。2.多级粒径段塞降滤失技术。采用组合粒径支撑剂堵塞天然裂隙。但如果支撑剂尺寸较小，会影响支撑裂缝的渗透率，同时会堵塞裂缝。支撑剂尺寸较大，会过早出现脱砂，造成砂堵。

发明内容

本发明提出一种煤层气储层降低滤失的方法。该方法利用微生物诱导碳酸钙沉淀，对煤层中的原生及次生微裂隙进行封堵，减少压裂过程中压裂液的滤失,提高压裂液的造缝能力。该方法通过微生物矿化过程的自我调控可对煤层裂缝系统进行选择性封堵，仅对宽度0.1mm以下的微裂缝进行有效的降滤失改造，对主裂缝导流能力无影响。且该方法对微裂隙缝口为连续封堵，降滤失效果显著。此外，酸化处理后的煤层，煤体渗透率和孔隙度将提高1-2个数量级，且酸解产生的CO₂将置换煤体内吸附的甲烷。

本发明采用如下技术方案如下：

一种煤层气储层降低滤失的方法，包括以下步骤：

1、向压裂钻孔内循环注入微生物菌液、固定液和胶结液，利用诱导微生物产生的碳酸钙封堵与压裂钻孔联通的煤体原生及构造微裂隙。注入采用间歇分步注入，即先注入微生物菌液，静置2小时，再依次注入固定液、胶结液。

2、对储层进行水力压裂，形成具有主裂缝的水力裂缝系统。

3、再向压裂钻孔内循环注入微生物液、固定液和胶结液，利用产生的微生物碳酸钙对与主裂缝联通的微裂隙封堵。

4.重复步骤2和3，多次循环，直至主裂缝扩展至目标长度。

5、向煤层内注入酸液，对形成的水力裂缝系统进行酸化处理，溶解碳酸钙及煤体中的部分矿物质，改善储层渗透率。

其中，上述步骤1中,微生物为巴氏生孢八叠球菌，菌液浓度为OD₆₀₀＝1.5-2.5。固定液为氯化钙(CaCl₂)溶液，浓度为0.2-0.8mol/L。所用胶结液为CaCl₂、尿素混合溶液，浓度为0.5-2.5mol/L(每升溶液包含0.5-2.5mol CaCl₂、0.5-2.5mol尿素)。微生物菌液、固定液和胶结液注入时应选用较低的施工排量1-30L/min，微生物提供充足的时间析出碳酸钙晶体对微裂隙进行封堵。同时，最大注入压力p＝3σ_h-σ_H+S_t,σ_h为储层最小水平主地应力，σ_H为储层最大水平主地应力,S_t为储层煤体的抗拉强度。

上述步骤2中，对煤层进行水力压裂的压裂液应尽量选取较少化学药剂的压裂液配方，根据施工工艺具体要求优选压裂液体系。在压裂液中严禁添加杀菌剂。配液用水尽量采用地层处理水进行配液施工，保证配液用水质控，防止上述添加剂对微生物的活性造成影响。在压裂过程中，选择能够保持稳定净压力降的排量作为施工排量。确保主裂缝的产生及延伸的同时，尽量减少开启微裂缝以引起压裂液滤失。

上述步骤4中，当入地液量等于压裂液滤失量时，重复步骤3，对与主裂缝连通的微裂隙进行封堵，而后再进行步骤2。

上述步骤5中，当对储层实施重复压裂和降滤失改造后，此时储层内已形成具有一定宽度和长度的主裂缝。向煤层内注入酸液，对水力裂缝系统进行酸化处理。所选用酸为盐酸，浓度为10％-20％。注入储层的盐酸与生物碳酸钙以及煤岩内的部分矿物质产生溶蚀反应，碳酸盐矿物被酸解。在不改变水力裂缝系统的情况下，解除此前对原生及再生微裂隙的封堵，增加了储层的渗流面积，煤体渗透率和孔隙度将提高1-2个数量级。同时，由于溶蚀反应产物为二氧化碳和水，二氧化碳与煤岩的吸附能力较甲烷强，将置换出煤岩内的吸附瓦斯，使得游离甲烷浓度增加。

本发明与现有技术相比，具有以下优点：

本发明选用的微生物液、固定液和胶结液均为溶液或悬浊液，无需携砂，浆液流动性好，粘度低，渗透性强。与惰性颗粒降滤失原理不同，本发明将降滤失方法为连续封堵，不需进行颗粒级配，对微裂隙封堵效果更佳。本发明采用的微生物通过微生物矿化过程的自我调控，可对微裂隙进行选择性封堵，仅对0.1mm宽度以下的割理和微裂隙进行有效封堵，对于主裂缝宽度和长度无影响。降滤失效果可控，通过控制微生物液浓度及胶结液浓度，调控生物碳酸钙产量，进而优化降滤失效果。可根据不同储层情况，进行调整。此外，煤层酸化处理产物为二氧化碳和水，对储层无伤害。

与传统方法相比，本方法具有降滤失效果可控、封堵材料环境友好、对储层污染程度小等诸多优点。

附图说明

图1本发明的施工方法示意图。

具体实施方式

如图1所示，一种煤气储层降滤失方法，过程如下：

步骤1.向储层内的压裂钻孔循环注入微生物液、固定液和胶结液，进行降滤失改造，即利用诱导微生物产生的碳酸钙封堵与压裂钻孔联通的煤体原生及构造微裂隙。

本实施例中，具体选用巴氏生孢八叠球菌，细胞呈球形或卵圆形，直径为1-2μm，革兰氏阳性，具有少说鞭毛运动，芽孢呈圆形，直径在0.5-1.5μm，为化能异样菌，能在15-37℃的温度下正常存活，本例中，选用的微生物液浓度为OD₆₀₀＝2.0。固定液为CaCl₂溶液，浓度为0.5mol/L。胶结液为CaCl₂和尿素的混合溶液，浓度为1mol/L(每升溶液含有CaCl₂1mol，尿素1mol)。

本实施例中，注入微生物液和固定液时的施工排量为20L/min，注入胶结液时的施工排量为2L/min。

步骤2.对储层进行水力压裂，形成初次压裂裂缝系统。

本实施例中，选用的压裂液为清水压裂液。通过压裂升降测试，选用施工排量为7.0-8.0m³/min。

步骤3.再向压裂钻孔内循环注入微生物液、固定液和胶结液，对初次压裂裂缝系统进行降滤失改造。

本实施例中，当入地液量等于滤失量时，实施本步骤。重新对降滤失改造后的煤层进行压裂升降测试，选用施工排量为100.0-400.0L/min。水力裂缝在初次降滤失改造后的基础上继续扩展。

步骤4.对储层进行二次水力压裂，形成二次裂缝系统，再重复步骤3。

以上步骤2、3、4可根据压裂施工效果及目标，多次循环实施。

步骤5.向储层内注入酸液，对水力裂缝系统进行酸化处理，溶蚀储层矿物质以及沉积的生物碳酸钙，提高储层渗透率。

本实施例中，选用酸液为盐酸溶液，浓度为15％。酸液对水力裂缝系统进行酸化处理，溶蚀煤岩矿物质以及沉积的生物碳酸钙，溶解作用机理为：反应生成物中，二氧化碳用于对储层中甲烷的置换。

该方法利用微生物诱导碳酸钙沉积原理,对煤层中的微裂隙进行封堵，减少压裂过程中压裂液的滤失,提高产生主裂缝的成功率的扩展长度。

以上所述，仅是本发明的实施例之一，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。

Claims (6)

1.一种煤层气储层降低滤失的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

(1)向压裂钻孔内循环注入微生物液、固定液和胶结液，利用产生的微生物碳酸钙封堵与压裂钻孔联通的煤体原生及构造微裂隙；

(2)对储层进行水力压裂，形成具有主裂缝的水力裂缝；

(3)向压裂钻孔内循环注入微生物液、固定液和胶结液，利用产生的微生物碳酸钙对与主裂缝联通的微裂隙封堵；

(4)重复步骤(2)和(3)，多次循环，直至主裂缝扩展至目标长度；

(5)向煤层内注入酸液，对形成的水力裂缝进行酸化处理，溶解碳酸钙及煤体中的部分矿物质，改善储层渗透率；

所用微生物为巴氏生孢八叠球菌，菌液浓度为OD₆₀₀＝1.5-2.5；胶结液为CaCl₂、尿素混合溶液，浓度为0.5-2.5mol/L，每升溶液包含0.5-2.5mol CaCl₂、0.5-2.5mol尿素。

所用酸液为盐酸HCl溶液，浓度为10％-20％。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于：根据施工工艺具体要求优选压裂液体系，压裂液应选取较少化学药剂的压裂液配方，在压裂液中不含杀菌剂，配液用水采用地层处理水进行配液施工，保证配液用水质控。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤(1)所述的循环注入采用间歇分步注入，先注入微生物菌液，静置2小时，再依次注入固定液、胶结液，选用的施工排量1-30L/min。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于：循环注入的最大注入压力p＝3σ_h-σ_H+S_t,σ_h为储层最小水平主地应力，σ_H为储层最大水平主地应力,S_t为储层煤体的抗拉强度。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤(4)中，当入地液量等于压裂液滤失量时，重复步骤(3)，对与主裂缝连通的微裂隙进行封堵，而后再进行步骤(2)。

6.如权利要求1所述的方法，其特征在于：在压裂过程中，选择能够保持稳定净压力降的排量作为施工排量，排量为100.0-400.0L/min。