CN109209320A - 一种煤层气井的二次压裂方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种煤层气井的二次压裂方法，其特征在于，包括：获取煤层气井的声波时差测井曲线及所述煤层气井所在地层的煤层段的深度范围；根据所述声波时差测井曲线及所述煤层段的深度范围，确定所述煤层气井的顶板段的深度范围，并在所述顶板段上确定射孔位置；将所述射孔位置之下的第一孔眼封堵；在所述射孔位置进行射孔形成第二孔眼；向所述煤层气井的井筒内注入压裂液，使所述压裂液通过所述第二孔眼进入所述顶板段的地层内，进而使所述顶板段和所述顶板段与所述煤层段之间的地层产生裂缝。本发明可在煤层顶板及煤层顶板与煤层段之间的地层产生沟通一次压裂裂缝与煤层天然割理裂缝的裂缝，改善煤层气井所在煤层的渗透性。

Description

一种煤层气井的二次压裂方法
技术领域
本发明涉及煤层气开采技术领域，特别涉及一种煤层气井的二次压裂方法。
背景技术
低渗透率是高阶煤煤层气藏开发所面临的主要问题之一，目前业内广泛使用的水力压裂技术是解决此类问题的重要措施之一。水力压裂技术首先对全煤层段进行射孔压裂，随后按照循环、试压、试挤、压裂、支撑、放压的顺序进行，从而可在煤层形成具有支撑的裂缝网络，改善渗透性。而构造煤发育区由于非均质性强，水力压裂技术无法形成理想的人工裂缝，导致煤层气井出现无法达产或日产气量快速下降的情况，因此需要对煤层气井进行二次压裂。
一种现有技术公开了一种二次压裂方法，采用与一次压裂不同的工艺参数，按照循环、试压、压裂、加砂、测压降及放压的顺序，将堵塞和闭合的裂缝进行解堵。
在实现本发明的过程中，本发明人发现现有技术中至少存在以下问题：
上述现有技术只能将堵塞和封闭的裂缝进行解堵，提高由于裂缝堵塞造成的产气量下降的气井的产量，但并不能产生新的裂缝，对于长期低产的构造煤发育区的煤层气井不适用，不能提高其产气量。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种煤层气井的二次压裂方法，以在煤层顶板及煤层顶板与煤层段之间的地层产生沟通一次压裂裂缝与煤层天然割理裂缝的裂缝。
具体而言，包括以下的技术方案：
本发明提供了一种煤层气井的二次压裂方法，包括：
获取煤层气井的声波时差测井曲线及所述煤层气井所在地层的煤层段的深度范围；
根据所述声波时差测井曲线及所述煤层段的深度范围，确定所述煤层气井的顶板段的深度范围，并在所述煤层气井的顶板段的深度范围对应的顶板段上确定射孔位置；
将所述射孔位置之下的第一孔眼封堵；
在所述射孔位置进行射孔形成第二孔眼；
向所述煤层气井的井筒内注入压裂液，使所述压裂液通过所述第二孔眼进入所述顶板段的地层内，进而使所述顶板段和所述顶板段与所述煤层段之间的地层产生裂缝。
可选择地，所述根据所述声波时差测井曲线，确定所述煤层气井的顶板段的深度范围，包括：
根据所述声波时差测井曲线及所述煤层段的深度范围，确定所述声波时差测井曲线上的过渡段，所述过渡段的上方的深度范围为所述煤层气井的顶板段的深度范围。
可选择地，所述将所述射孔位置之下的第一孔眼封堵，包括：
采用石英砂填充所述井筒，并将填入所述井筒内的所述石英砂压实，使所述井筒内的石英砂的上端面位于所述射孔位置之下。
可选择地，所述石英砂的尺寸为40-70目。
可选择地，在所述向所述煤层气井的井筒内注入压裂液之前，所述方法还包括：
采用压裂泵车使压裂液在所述压裂泵车及液罐车之间循环流动。
可选择地，在所述向所述煤层气井的井筒内注入压裂液之前，所述方法还包括：
关闭所述煤层气井的井口闸门，对连通所述井筒及压裂泵车之间的高压管汇进行试压，若在预设压力下及预设时间内所述高压管汇不渗漏，则所述高压管汇试压合格。
可选择地，向所述井筒内注入的压裂液中，前置液占比20-40％，携砂液中砂比为5-10％，注液速度为5-8m3/min。
可选择地，所述方法还包括：
获取所述煤层气井与相邻煤层气井之间的井距，根据所述井距确定向所述井筒内注入的所述压裂液的总量。
可选择地，所述方法还包括：
向所述井筒内注入所述压裂液之后，在预设时间内测定所述井筒内的压降，之后进行放喷，使所述压裂液返排出所述井筒。
可选择地，所述向所述井筒内注入所述压裂液之后，在预设时间内测定所述井筒内的压降，之后进行放喷，使所述压裂液返排出所述井筒之后，所述方法还包括：
向所述井筒内注水将所述井筒内填充的石英砂冲出所述井筒。
本发明实施例提供的技术方案的有益效果：
本发明提供的煤层气井的二次压裂方法，根据煤层气井的声波时差测井曲线及煤层气井所在地层的煤层段的深度范围，确定煤层气井的顶板段的深度范围，并在顶板段上进行压裂，使顶板段及顶板段与煤层段之间的地层上产生裂缝，从而一次压裂裂缝与煤层天然割理裂缝可通过顶板段与煤层段之间地层的裂缝与顶板段的裂缝连通，提高煤层气井所在煤层的渗透率，进而提高煤层气井的产量。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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他的附图。
图1为本发明一实施例中一种煤层气井的二次压裂方法的流程图；
图2为本发明一实施例中C井区X煤层气井的声波时差测井曲线图；
图3为本发明一实施例中C井区Y煤层气井的声波时差测井曲线图。
具体实施方式
为使本发明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。
本发明一实施例提供了一种煤层气井的二次压裂方法，如图1所示，包括步骤S101、S102、S103、S104和S105。下面将对各步骤进行具体说明。
步骤S101：获取煤层气井的声波时差测井曲线及煤层气井所在地层的煤层段的深度范围。
煤层气井进行测井的过程中可得到煤层气井的声波时差测井曲线，每个煤层气井的声波时差测井曲线不相同。煤层气井所在的煤层的深度范围在进行一次压裂时已经确定。煤层段的岩石力学性质差别较小，在煤层气井的声波时差测井曲线中，煤层段的声波时差变化幅度较小。
如图2所示，为C井区X煤层气井的声波时差测井曲线图，横轴是声波时差，纵轴是煤层气井的井深，X煤层气井所在地层的煤层段的深度范围约为800-804m。如图3所示，为C井区Y煤层气井的声波时差测井曲线图，横轴是声波时差，纵轴是煤层气井的井深，Y煤层气井所在地层的煤层段的深度范围为784-787m。
步骤S102：根据声波时差测井曲线及煤层段的深度范围，确定煤层气井的顶板段的深度范围，并在煤层气井的顶板段的深度范围对应的顶板段上确定射孔位置。
进行二次压裂时要保证产生的裂缝与煤层段的一次压裂产生的裂缝不能连通太早，否则压裂液会过早进入到一次压裂产生的裂缝中，影响二次压裂产生裂缝，同时要保证二次压裂产生的裂缝能与煤层段的一次压裂产生的裂缝及天然割理裂缝连通，使煤层气经一次压裂产生的裂缝及天然割理裂缝可流到二次压裂产生的裂缝中，从而提高煤层气井的渗透性。天然割理裂缝是在煤层段形成过程中形成的裂缝，煤层气生产过程中，一部分煤层气通过天然割理裂缝流出地层。因此，二次压裂的射孔的位置设置在煤层气井的顶板段，避开在声波时差曲线上反映出的顶板段与煤层段之间的过渡段，一般在煤层段之上1-3米的位置。这样，在进行二次压裂时，压裂液通过孔眼先进入到顶板段使顶板段产生裂缝，之后压裂液进入顶板段与煤层段之间的地层并产生裂缝，从而使煤层段的一次压裂产生的裂缝及天然割理裂缝通过顶板段与煤层段之间的地层的裂缝与顶板段的裂缝连通，提高煤层气井的渗透性。
在煤层气井的声波时差曲线图上，可根据煤层段的深度范围确定声波时差测井曲线上反映出的过渡段，该范围内的声波时差变化幅度较大；过渡段上方为顶板段，顶板段的岩石力学性质差异较小，该范围内的声波时差变化幅度较小，因此可在声波时差曲线上确定顶板段的深度范围。
如图2所示，X煤层气井的煤层段之上1m的地层段即深度范围约为799-800m的地层段的声波时差与煤层段差异较大，该地层段为声波时差测井曲线上反映出来的过渡段，其上方的深度范围为795-799m的地层为顶板段。因此，X煤层气井的射孔位置与煤层段间隔1m。如图3所示，Y煤层气井的的煤层段之上以上2.5m的地层段即深度范围约为781.5-784m的地层段的声波时差与煤层段差异较大，该地层为段声波时差测井曲线上反映出来的过渡段，其上方的深度范围约为约为777-781.5m的地层段为顶板段。因此，Y煤层气井的射孔位置与煤层间隔2.5m。
确定煤层气井的顶板段的深度范围后，可在整个顶板段设置射孔，根据实际情况确定相邻孔之间的间隔进而可确定射孔的数量及位置。可设置孔密为16孔/m，但本发明不限于此，可根据煤层气井的实际情况确定。
步骤S103：将射孔位置之下的第一孔眼封堵。
在一次压裂过程中进行射孔产生的孔眼为第一孔眼。为了避免二次压裂过程中注入井内的压裂液通过第一孔眼进入到煤层段，需要将确定的射孔位置之下的第一孔眼进行封堵。
一般采用石英砂填充井筒。为了提高石英砂的封堵效果，可将填入井筒内的石英砂压实，使压实后的石英砂的上端面位于射孔位置之下。可选用40-70目的石英砂，也可选用目数更大的石英砂，使封堵效果更好。
例如，X煤层气井煤层段为800-805m，一次压裂射孔位置为800-804m，二次压裂射孔位置为795-799m，因此该井填充的石英砂的压实后上端面为799m。
步骤S104：在射孔位置进行射孔形成第二孔眼。
可在煤层气井的顶板段确定的射孔位置进行射孔，例如可采用102型射孔枪及127型射孔弹进行射孔。为适应常规水力压裂泵注程序，二次射孔的总厚度与一次压裂射孔的总厚度相同，以2-4米为宜。为了使二次压裂的裂缝与一次压裂的裂缝连通，二次压裂的射孔厚度与一次压裂的射孔厚度应相同。
例如，X煤层气井的二次压裂的射孔厚度与一次压裂的射孔厚度相同，均为4m，Y煤层气井的二次压裂的射孔厚度与一次压裂的射孔厚度相同，均为3.8m。
步骤S105：向煤层气井的井筒内注入压裂液，使压裂液通过第二孔眼进入顶板段的地层内，进而使顶板段及顶板段与煤层段之间的地层产生裂缝。
在向井内注入压裂液之前，可采用压裂泵车将压裂液在压裂泵车及液罐车之间循环流动，检测压裂泵车是否能正常运转。
确定压裂泵车正常运转后，关闭煤层气井的井口闸门，对连通井筒及压裂泵车之间的高压管汇进行试压，若在预设压力下及预设时间内高压管汇不渗漏，则高压管汇试压合格。预设压力可为45MPa，预设时间可为3min，但本发明不限于此，可根据实际情况确定预设压力及预设时间。
高压管汇试压合格后，启动压裂泵车将压裂液注入到井筒内，使压裂液通过第二孔眼进入顶板段的地层内，进入顶板段的地层的压裂液先使顶板段产生裂缝，之后进入到顶板段与煤层段之间的地层并产生裂缝。
向井筒内注入的压裂液中，前置液占比20-40％，携砂液中砂比为5-10％，注液速度为5-8m3/min。前置液为不含砂的压裂液，进入地层之后先使地层产生裂缝，之后携砂液进入裂缝，携砂液中的砂进入裂缝而支撑裂缝。注入携砂液后向井筒内注入顶替液，将加砂最后阶段井筒内的携砂液顶替入地层。
向井筒内注入的压裂液的总量应尽可能大，有利于地层形成裂缝，但是要保证不能压窜邻井。可在进行压裂之前获取煤层气井与相邻煤层气井之间的井距，根据井距确定向井筒内注入的压裂液的总量。
在向井筒内注入压裂液之后，可在预设时间内测定井筒内的压降，压降数据可反映二次压裂后地层的渗透性情况。之后进行放喷，使压裂液返排出井筒。压裂液放喷完成后，向井筒内注水将井筒内填充的石英砂冲出井筒。
例如，对于X煤层气井来说，高压管汇试压时采用的压力为46.4MPa，试压时间21min，试压合格。向X煤层气井的井筒内注入前置液95.02m3、携砂液317.16m3和顶替液8.22m3，其中携砂液中含有40-70目的石英砂10m3、20-40目的石英砂10m3及16-20目的石英砂10.03m3，注液速度为5.98-6.17m3/min。由于在该区但煤层气井在注入的压裂液的总量为450m3时出现压窜邻井的情况，因此计划向X井的井筒内注入的压裂液的总液量为392m3，实际注入总液量为420.4m3。完成压裂后停泵，测得井筒内的压降在30min内从8.44MPa降至4.95MPa。之后采用油嘴开始进行放喷，水质由清澈变浑浊，压力降至0MPa，放出压裂液15.18MPa，随后改用无油嘴放喷，水质由浑浊变清澈，放出压裂液7.08m3。压裂液放喷完成后，向井筒内注水将石英砂冲出井筒流至745.2m处的人工井底。
以上所述仅是为了便于本领域的技术人员理解本发明的技术方案，并不用以限制本发明。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种煤层气井的二次压裂方法，其特征在于，包括：
获取煤层气井的声波时差测井曲线及所述煤层气井所在地层的煤层段的深度范围；
根据所述声波时差测井曲线及所述煤层段的深度范围，确定所述煤层气井的顶板段的深度范围，并在所述煤层气井的顶板段的深度范围对应的顶板段上确定射孔位置；
将所述射孔位置之下的第一孔眼封堵；
在所述射孔位置进行射孔形成第二孔眼；
向所述煤层气井的井筒内注入压裂液，使所述压裂液通过所述第二孔眼进入所述顶板段的地层内，进而使所述顶板段和所述顶板段与所述煤层段之间的地层产生裂缝。
2.根据权利要求1所述的煤层气井的二次压裂方法，其特征在于，所述根据所述声波时差测井曲线，确定所述煤层气井的顶板段的深度范围，包括：
根据所述声波时差测井曲线及所述煤层段的深度范围，确定所述声波时差测井曲线上的过渡段，所述过渡段的上方的深度范围为所述煤层气井的顶板段的深度范围。
3.根据权利要求1所述的煤层气井的二次压裂方法，其特征在于，所述将所述射孔位置之下的第一孔眼封堵，包括：
采用石英砂填充所述井筒，并将填入所述井筒内的所述石英砂压实，使所述井筒内的石英砂的上端面位于所述射孔位置之下。
4.根据权利要求3所述的煤层气井的二次压裂方法，其特征在于，所述石英砂的尺寸为40-70目。
5.根据权利要求1所述的煤层气井的二次压裂方法，其特征在于，在所述向所述煤层气井的井筒内注入压裂液之前，所述方法还包括：
采用压裂泵车使压裂液在所述压裂泵车及液罐车之间循环流动。
6.根据权利要求1所述的煤层气井的二次压裂方法，其特征在于，在所述向所述煤层气井的井筒内注入压裂液之前，所述方法还包括：
关闭所述煤层气井的井口闸门，对连通所述井筒及压裂泵车之间的高压管汇进行试压，若在预设压力下及预设时间内所述高压管汇不渗漏，则所述高压管汇试压合格。
7.根据权利要求1所述的煤层气井的二次压裂方法，其特征在于，向所述井筒内注入的压裂液中，前置液占比20-40％，携砂液中砂比为5-10％，注液速度为5-8m3/min。
8.根据权利要求1所述的煤层气井的二次压裂方法，其特征在于，所述方法还包括：
获取所述煤层气井与相邻煤层气井之间的井距，根据所述井距确定向所述井筒内注入的所述压裂液的总量。
9.根据权利要求3所述的煤层气井的二次压裂方法，其特征在于，所述方法还包括：
向所述井筒内注入所述压裂液之后，在预设时间内测定所述井筒内的压降，之后进行放喷，使所述压裂液返排出所述井筒。
10.根据权利要求9所述的煤层气井的二次压裂方法，其特征在于，所述向所述井筒内注入所述压裂液之后，在预设时间内测定所述井筒内的压降，之后进行放喷，使所述压裂液返排出所述井筒之后，所述方法还包括：
向所述井筒内注水将所述井筒内填充的石英砂冲出所述井筒。
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