CN108843292A

CN108843292A - 一种特厚煤层压裂增产工艺

Info

Publication number: CN108843292A
Application number: CN201810516289.0A
Authority: CN
Inventors: 王理国; 杨晓盈; 唐兆青; 李特社; 冉富强; 李臣臣; 刘虎; 葛瑞全; 张建龙; 吴圣
Original assignee: Guizhou Unconventional Natural Gas Exploration And Utilization Engineering Research Center Co Ltd
Current assignee: Guizhou Unconventional Natural Gas Exploration And Utilization Engineering Research Center Co Ltd
Priority date: 2018-05-25
Filing date: 2018-05-25
Publication date: 2018-11-20

Abstract

本发明公布了一种特厚煤层压裂增产工艺，包括多次加砂压裂，两次加砂压裂之间停泵时间在60min以上，加砂压裂时按照前置液—携砂液—顶替液程序进行水力压裂，后加入破胶剂进行破胶，所述前置液和顶替液采用活性水压裂液，所述携砂液采用为线性胶压裂液，所述支撑剂采用石英砂，所述压裂泵排量为10~12m³/min，每米煤层厚度加砂量为15~20m³。本发明的加砂工艺提高了煤层横向和纵向上的改造体积，从而实现特厚煤层的整体改造效果，利用此综合压裂工艺，对于特厚煤层，提高了横向和纵向的彻底改造，实现煤层气增产20‑30%。

Description

一种特厚煤层压裂增产工艺

技术领域

本发明属于煤层气压裂技术领域，具体涉及一种特厚煤层压裂增产工艺。

背景技术

我国的煤层气资源较为丰富，煤层气是一种宝贵的绿色能源，高效开发煤层气可以缩小能源供需的缺口，有利于改善贵州能源供给结构，缓解能源紧张的局面。在我国能源供应紧张的背景下，煤炭生产中大量的煤层气未能利用是一种巨大的浪费，如能合理利用，既有利于安全生产，又能缓解能源供应紧张，并有利于实现低碳、绿色环保的生产目标，为各地区带来经济效益和社会效益。

煤层气成藏机理复杂，储层基质具有明显的低孔、低渗、低含气饱和度的特点；杨氏模量小、泊松比大，易产生变形；煤层节理、微裂缝发育；煤层的吸附能力强，极易受到伤害。特厚煤层（大于10m）的煤层在压裂改造时，很难在横向上和纵向上彻底改造，压裂裂缝的有效支撑长度限制在近井地带，影响了压裂改造的程度。

目前采用活性水压裂液，携砂能力较弱，很难将支撑剂携带至远端，有效支撑的范围较小。使用胍胶压裂液体系，虽然粘度增加，携砂能力较强，但煤层气埋深较浅，温度一般20~30℃，低温下的破胶问题难以解决，常用的过硫酸铵破胶剂适用40℃以上，很难实现完全破胶。目前的防膨剂主要采用KCl，缺点在于只能抑制粘土矿物成分的膨胀，不能解决粘土颗粒的运移，即速敏问题。

目前国内煤层气压裂的加砂强度都低于每米煤层10m³石英砂，使得裂缝缝缝内的铺砂浓度较低，导致长期排采之后，裂缝逐渐闭合，裂缝的导流能力逐渐下降，流体流入井筒的阻力增大，最终影响压裂效果。

发明内容

本发明的目的在于：针对特厚煤层加砂压裂时铺砂浓度较低，导致长期排采之后，裂缝逐渐闭合，裂缝的导流能力逐渐下降，流体流入井筒的阻力增大，最终影响压裂效果的问题，本发明提供提高特厚地层压裂效果的压裂工艺。

本发明采用的技术方案如下：

一种特厚煤层压裂增产工艺，包括多次加砂压裂，两次加砂压裂之间停泵时间在60min以上，加砂压裂时按照前置液—携砂液—顶替液程序进行水力压裂，后加入破胶剂进行破胶，所述前置液和顶替液采用活性水压裂液，所述携砂液采用为线性胶压裂液，所述支撑剂采用石英砂，所述压裂泵排量为10~12m³/min，每米煤层厚度加砂量为15~20m³。

优选的，所述活性水压裂液由清水、助排剂、复合防膨剂和杀菌剂组成，且所述清水、助排剂、复合防膨剂、杀菌剂的质量比为10000:10~30:100~200:5，所述线性胶压裂液由清水、改性胍胶、助排剂、复合防膨剂、聚季铵盐、杀菌剂配制而成，清水、改性瓜胶、助排剂、复合防膨剂、聚季铵盐、杀菌剂的质量比为10000:20~30:10~30:0~100:0~100:5，所述破胶剂选用低温生物酶破胶剂。

优选的，所述助排剂为非离子表面活性剂或阴离子表面活性剂，且助排剂的表面张力≤26mN/m。

优选的，所述改性胍胶压裂液的粘度不小于25mpa∙s。

优选的，所述复合防膨剂由KCl和聚季铵盐组成，防膨剂的浓度根据API的值进行确定：煤层的自然伽马值≤40API，使用1%浓度的复合防膨剂，40API﹤煤层的自然伽马值≤60API，使用1.5%浓度的复合防膨剂，煤层的自然伽马值﹥60API，使用2.0%浓度的复合防膨剂；所述KCl和聚季铵盐根据泥质含量矿物类型进行配比，KCl的浓度由蒙脱石的占比取相同比例，聚季铵盐的浓度由绿泥石、高岭石和伊利石总和占比取相同比例。优选的，所述聚季铵盐的分子量≤5000。

优选的，所述支撑剂加砂比例为：每100m³石英砂中140~70目石英粉砂为10~15m³，70~40目石英细砂为50~60m³，40~20目石英中砂为25~40m³。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

本发明的加砂工艺提高了煤层横向和纵向上的改造体积，采用活性水作为前置液造缝，采用线性胶作为携砂液携带支撑剂，能够提高支撑剂的携砂能力，将支撑剂携带至裂缝远端，提高支撑剂的铺置浓度，低温生物酶解决了低温下线性胶的破胶问题，KCl和聚季铵盐防膨剂有效抑制了由于不同泥质矿物成粘土膨胀和运移，大排量能够提高改造体积，大砂量能够提高裂缝的支撑范围，从而实现特厚煤层的整体改造效果。总之，相比之下，利用此综合压裂工艺，对于特厚煤层，提高了横向和纵向的彻底改造，实现煤层气增产20-30%。

附图说明

图1是本发明在多次加砂压裂后的效果示意图。

附图标记：1-地层A、2-煤层、3-地层B、4-裂缝A、5-裂缝B。

具体实施方式

下面结合图1对本发明作详细说明。

实施例一：

如图1所示，一种特厚煤层压裂增产工艺，包括多次加砂压裂，两次加砂压裂之间停泵时间在60min以上，加砂压裂时按照前置液—携砂液—顶替液程序进行水力压裂，后加入破胶剂进行破胶，所述前置液和顶替液采用活性水压裂液，所述携砂液采用线性胶压裂液，所述破胶剂的破胶时间不小于60min，所述支撑剂采用石英砂，所述压裂泵排量为10~12m³/min，每米煤层厚度加砂量为15~20m³。

一般在压裂过程后地层60min时开始闭合，因此本实施例中选择停泵时间在60min以上，是为了等待前一次的压裂结束地层开始闭合时就进行下一次的压裂，提高了压裂过程中的压裂效果，前一次加砂后停泵，让砂子沉降下来，在裂缝底下形成一个“人工隔板”，后一次的加砂，进一步在纵向上进行充分改造，长度增加，裂缝的改造程度增大。如图1所示在地层A与地层B之间的煤层，在前一次压裂中形成裂缝A，在后一次压裂中在裂缝A的基础上进一步延伸和扩展裂缝形成裂缝B。

同时，施工排量较常规煤层气压裂提高20%-50%，有利于裂缝的扩展和延伸。并且，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(大约10m³)增大了50%-100%，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。

破胶剂的破胶时间不小于60min，使得破胶后液体的粘度小于5 mpa∙s，破胶后支撑剂留在裂缝中继续支撑裂缝，其余液体返排出去，裂缝中形成一个流通通道，通道越大则压裂的效果越好。

实施例二：

作为实施例一的特例，实施例一中所述活性水压裂液由清水、助排剂、复合防膨剂和杀菌剂组成，且所述清水、助排剂、复合防膨剂、杀菌剂的质量比为10000:10~30:100~200:5，所述线性胶压裂液由清水、改性胍胶、助排剂、复合防膨剂、聚季铵盐、杀菌剂配制而成，清水、改性瓜胶、助排剂、复合防膨剂、聚季铵盐、杀菌剂的质量比为10000:20~30 :10~30: 0~100:0~100:5，所述破胶剂选用低温生物酶破胶剂。

前置液采用活性水，携砂液采用线性胶压裂液，能够提高支撑剂的携砂能力，将支撑剂携带至裂缝远端，提高支撑剂的铺置浓度，低温生物酶解决了低温下线性胶的破胶问题。

实施例三：

作为实施例二的特例，实施例二中所述助排剂为非离子表面活性剂或阴离子表面活性剂，且助排剂的表面张力≤26mN/m，所述改性胍胶压裂液的粘度不小于25mpa∙s，保证压裂液具有良好的携砂能力。

实施例四：

作为实施例二的特例，实施例二中所述复合防膨剂由KCl和聚季铵盐组成，防膨剂的浓度根据API的值进行确定：煤层的自然伽马值≤40API，使用1%浓度的复合防膨剂，40API﹤煤层的自然伽马值≤60API，使用1.5%浓度的复合防膨剂，煤层的自然伽马值﹥60API，使用2.0%浓度的复合防膨剂；所述KCl和聚季铵盐根据泥质含量矿物类型进行配比，KCl的浓度由蒙脱石的占比取相同比例，聚季铵盐的浓度由绿泥石、高岭石和伊利石总和占比取相同比例。KCl和聚季铵盐有效抑制了由于不同泥质矿物成粘土膨胀和运移，针对性解决了水敏和速敏的问题。

实施例五：

作为实施例四的特例，实施例四中所述聚季铵盐的分子量≤5000，降低了聚季铵盐在煤层中的吸附作用，降低聚季铵盐对煤层的伤害。

实施例六：

作为实施例二的特例，实施例二中所述支撑剂加砂比例为：每100m3石英砂中140~70目石英粉砂为10~15m3，70~40目石英细砂为50~60m3，40~20目石英中砂为25~40m3。

首先，多粒径支撑剂组合加强了打磨、降滤、支撑的作用。

其次，前置液支撑剂选用了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。

如上所述即为本发明的实施例。本发明不局限于上述实施方式，任何人应该得知在本发明的启示下做出的结构变化，凡是与本发明具有相同或相近的技术方案，均落入本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种特厚煤层压裂增产工艺，包括多次加砂压裂，其特征在于，两次加砂压裂之间停泵时间在60min以上，加砂压裂时按照前置液—携砂液—顶替液程序进行水力压裂，后加入破胶剂进行破胶，所述前置液和顶替液采用活性水压裂液，所述携砂液采用为线性胶压裂液，所述支撑剂采用石英砂，所述压裂泵排量为10~12m³/min，每米煤层厚度加砂量为15~20m³。

2.根据权利要求1所述的特厚煤层压裂增产工艺，其特征在于，所述活性水压裂液由清水、助排剂、复合防膨剂和杀菌剂组成，且所述清水、助排剂、复合防膨剂、杀菌剂的质量比为10000:10~30:100~200:5，所述线性胶压裂液由清水、改性胍胶、助排剂、复合防膨剂、聚季铵盐、杀菌剂配制而成，清水、改性瓜胶、助排剂、复合防膨剂、聚季铵盐、杀菌剂的质量比为10000:20~30:10~30:0~100:0~100:5，所述破胶剂选用低温生物酶破胶剂。

3.根据权利要求2所述的特厚煤层压裂增产工艺，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，且助排剂的表面张力≤26mN/m。

4.根据权利要求2所述的特厚煤层压裂增产工艺，其特征在于，所述改性胍胶压裂液的粘度不小于25mpa∙s。

5.据权利要求2所述的特厚煤层压裂增产工艺，其特征在于，所述复合防膨剂由KCl和聚季铵盐组成，防膨剂的浓度根据API的值进行确定：煤层的自然伽马值≤40API，使用1%浓度的复合防膨剂，40API﹤煤层的自然伽马值≤60API，使用1.5%浓度的复合防膨剂，煤层的自然伽马值﹥60API，使用2.0%浓度的复合防膨剂；所述KCl和聚季铵盐根据泥质含量矿物类型进行配比，KCl的浓度由蒙脱石的占比取相同比例，聚季铵盐的浓度由绿泥石、高岭石和伊利石总和占比取相同比例。

6.据权利要求5所述的特厚煤层压裂增产工艺，其特征在于，所述聚季铵盐的分子量≤5000。

7.根据权利要求1所述的特厚煤层压裂增产工艺，其特征在于，所述支撑剂加砂比例为：每100m³石英砂中140~70目石英粉砂为10~15m³，70~40目石英细砂为50~60m³，40~20目石英中砂为25~40m³。