煤层气井压裂技术现状研究及应用 摘要：煤层气其主要成分为高纯度甲烷。煤层气开发的主要增产措施是压裂，而压裂设计是实施压裂作业的关键。本文介绍了煤层气储层的特征，并根据美国远东能源公司煤层气井压裂工艺技术，对其在山西寿阳区块几口井的压裂设计进行了分析。讨论了煤层气井压裂设计的主要参数如施工排量、压裂液、支撑剂、加砂程序的优化措施。 关键词：煤层气储层压裂设计小型压裂测试树脂涂层砂 1 引言 美国是率先进行煤层气开采的国家，其煤层气工业起步于70年代，大规模的发展则是在80年代。我国是世界上煤炭资源最丰富的国家之一，经测算煤层甲烷总资源量为30～351012 m3，约是美国的三倍。我国煤层气目前处于商业化生产的阶段。至今已在全国各煤矿区施工600多口煤层气井、10余个井组，大部分进行了压裂增产等措施。煤层气是我国常规天然气最现实、最可靠的替代能源，开发和利用煤层气可以有效地弥补我国常规天然气在地域分布上的不均和供给量上的不足。山西省是中国煤层气储量最丰富的地区之一，开发利用煤层气的优势十分突出，如何坚持科学发展的指导思想，解决开发利用过程中遇到的难点和瓶颈问题，达到合理有效地开发利用是我们当前应该着重思考的问题。 2 煤层气概况 煤层气俗称瓦斯，其主要成分为高纯度甲烷，是成煤过程中生成的、并以吸附和游离状态赋存于煤层及周岩的自储式天然气体，属于非常规天然气。在亿万年漫长的煤炭形成过程中，都有以甲烷为主的气体产生，如果它较多地从母质煤炭岩层中游离迁移出来并进入具有孔隙性和渗透性均良好的构造中储存积聚，则被称为煤成气（即煤基天然气），其开采方式与常规天然气较相似。 2.1 煤层气的赋存特点 煤层气藏与常规气藏最大的差异就是煤层甲烷不是以简单的游离状态储存于煤岩的孔隙中，煤层气中90%以上均是吸附状态附着于煤的内表面上，少量的煤层气是以游离状态储存于煤岩的割理、裂隙和孔隙中，还有部分煤层气是以溶解状态储存于煤层水中。煤是一种多孔介质，其中微孔隙特别发育，形成了异常巨大的内表面面积，据测定每吨煤的内表面面积可达0.929亿m2 。煤的颗粒表面分子通过范德华力吸引周围气体分子，这是固体表面上进行的一种物理吸附过程。压力对吸附作用有明显影响，国内外的研究均表明，随着压力增加，煤对甲烷的吸附量逐渐增大。 2.2 煤层气储层特征
重复压裂技术及选井选层的原则 摘要：给出了目前国内外实施的重复压裂三种方式，分析了影响重复压裂效果的因素，确定了重复压裂选井选层的原则。同时对重复压裂技术综合评价提出了认识，即重复压裂的水力裂缝方位可能与第一次形成的裂缝方位有所不同，重复压裂可能产生新的水力裂缝和重新优选压裂材料；对于致密气藏，重复压裂设计的原则是增加裂缝长度，对于高渗透性气藏，则应提高裂缝的导流能力。重复压裂技术是改造失效井和产量已处于经济生产线以下的压裂井的有效措施。 关键词：重复压裂机理；压裂主要方式 重复压裂是指在同一口井进行两次或两次以上的压裂。这主要是压裂后随着生产时间的延长，导致油(气) 产能在一段时间后下降，或者是该井压裂后经过一段时间，又发现了其它层位上有更大的开发潜力，于是又对其进行压裂。通过部分重复压裂井初次压裂瞬时停泵和重复压裂瞬时停泵所测，初次压裂施工瞬时停泵压力普遍高于重复压裂时的瞬时停泵压力，即重复压裂的破裂压力要低于初次压裂的破裂压力，分析可能是由于重复压裂裂缝重合于初次压裂裂缝所致。由于初次压裂岩石的抗张强度要高于重复压裂时岩石的抗张强度，因此，重复压裂时的破裂压力要低于初次压裂时的破裂压力。 1国内外实施的重复压裂主要方式 （1）层内压出新裂缝。由于厚油层在纵向上的非均质性，油层内见效程度不同，层内矛盾突出而影响开发效果。可以通过补射非主力油层或对非均质厚油层重复压裂、或者压裂同井新层等措施改善出油剖面，从而取得很好的效果。 （2）延伸原有裂缝。油田开发过程中，由于压力、温度等环境条件的改变，引起原有压裂裂缝失效。这类井需要加砂重新撑开原有裂缝，穿透堵塞带就可以获得不同程度的效果。 （3）改向重复压裂。油田的低渗透层已处于高含水期，原有裂缝控制的原油产量已接近全部采出，裂缝成了水的主要通道，但某些井在现有采出条件下尚控制有一定的剩余可采储量。这时最好的办法是将原有裂缝堵死，重新压裂，在与原有裂缝呈一定角度方向上造新缝，这样既可堵水，又可增加采油量。 2影响重复压裂效果的因素 （1）油层具有足够能量时重复压裂时机最好，重复压裂效果具有区域性，微裂缝发育但物性相对较差，因注水见效程度低，油井储层能量普遍不足，压裂效果不理想。重复压裂效果不理想的主要原因是地层能量不足。结果重复压裂无效。另外，部分重复压裂低效井，随注水方案调整产量明显回升；重复压裂效果明显的井，一般都是重复压裂和注水见效双重作用的结果。为此，原则上重复压裂措施应选择地层具有足够能量(一般应达到原始地层压力的80%以上)或经注采方案调整后地层能量有回升趋势的井层。
重复压裂技术综述 一重复压裂技术的发展历程 1.1 20实际50年代 受当时技术与认识水平的限制，一般认为，重复压裂是原有水力裂缝的进一步延伸或重新张开已经闭合的水力裂缝，且施工规模必须大于第一次压裂作业的2-4 倍，才能获得与前次持平的产量，否则重复压裂是无效的。这一时期重复压裂只是简单的增加施工规模，并未从机理方面深入研究，而且开展的并不多。 1.2 20实际80年代 随着油气价格的变化和现代水力压裂技术的发展，国外( 主要是美国) 又将重复压裂作为一项重要的技术研究课题，从重复压裂机制、油藏数值模拟、压裂材料、压裂设计、施工等方面进行研究攻关，获得的主要认识有：重复压裂的水力裂缝方位可能与第一次形成的裂缝方位有所不同，即重复压裂可能产生出新的水力裂缝；重复压裂应重新优选压裂材料；对于致密油气藏，重复压裂设计的原则是增加裂缝长度；对于高渗透性油气藏，则应提高裂缝的导流能力。 1.3 20实际90年代 因认识到转向重复压裂会接触到储层的剩余油区或未衰竭区而极大地提高产量和可采储量，这就更加激发了各国学者对转向重复压裂的研究。因为重复压裂裂缝延伸方式依然取决于储层应力状态，不以人们的主观意志为转移而受客观应力条件控制，因此最先发展起来的是重复压裂前储层就地应力场变化的预测技术，在这时期国外研制出可预测在多井( 包括油井和水井) 和变产量条件下就地应力场的变化模型。研究结果表明，就地应力场的变化主要取决于距油水井的距
离、整个油气田投人开发的时间、注采井别、原始水平主应力差、渗透率的各向异性和产注量等。距井的距离越小、投产投注的时间越长、原始水平主应力差越小、渗透率各向异性程度越小、产注量越大,则越容易发生就地应力方位的变化。 1.4 21世纪至今 进人21 世纪转向重复压裂技术进一步发展，有人提出了一种迫使裂缝转向的新技术，即堵老裂缝压新裂缝重复压裂技术：经过一段时间的开采，油田的低渗透层已处于高含水期，原有裂缝控制的原油产量已接近全部采出，裂缝成了水的主要通道，但某些井在现有采出条件下尚控制有一定的剩余可采储量，这时如果采取延伸原有裂缝的常规重复压裂肯定不会有好的效果。最好的办法是将原有裂缝堵死，重新压裂，在与原有裂缝呈一定角度方向上造新缝，这样既可堵水，又可增加采油量。即研究一种高强度的裂缝堵剂封堵原有裂缝，当堵剂泵入井内后有选择性地进人并封堵原有裂缝，但不能渗人地层孔隙而堵塞岩石孔隙，同时在井筒周围能够有效地封堵射孔孔眼；然后采用定向射孔技术重新射孔以保证在不同于原有裂缝的方位( 最佳方位是垂直于原有裂缝的方位) 重新定向射孔，以保证重复压裂时使裂缝转向，也即形成新的裂缝；从而采出最小主应力方向或接近最小主应力方向泄油面积的油气，实现控水增油。 二重复压裂理论 水力压裂是低渗透油气藏改造的主要措施，但经过水力压裂后的油气井，生产过程中由于压裂裂缝的闭合、油井产出过程中产出物对裂缝造成的堵塞、以及压裂后其它作业对近井地带的污染等原因，造成产量下降，甚至低于压裂前的水平。为了最大限度地改造剩余油富集区，最有效的措施是开展重复压裂。 2.1 压裂失效原因 不同井压裂失效的原因不同，通常主要有以下几种：
龙源期刊网 https://www.doczj.com/doc/8411950404.html, 吉林油田水平井重复压裂技术研究与现场应用 作者：张超会 来源：《价值工程》2011年第29期 Repeated Fracturing Technology Research and Its Field Applications in Horizontal Wells in Jilin Oilfield Zhang Chaohui （PetroChina Jilin Oilfield Company Oil Production Technology Institute，Songyuan 138000，China） 摘要：水平井重复压裂技术是低渗透油田增加单井产量、确保油田稳产、提高经济效益 的关键手段。水平井重复压裂技术经过现场试验后，取得了较好的应用效果。截至08年底水平井重复压裂技术在FY油田现场施工12井次，措施成功率100%，取得了很好的增油效果。现场实践表明，水平井重复压裂技术为低渗透油田开发的增产稳产提供了重要的技术措施。 Abstract: It is the key technology of raising the output of production of oilfield with low permeability, insuring stable production, and improving economic performance. After field experiment, the result is positive. By the end of 2008, the technology has been used 12 times in wells of FY oilfield, success rate is 100% and the effect is positive. It has been found that the repeated fracturing technology in horizontal well is important to increase and stabilize the output of petroleum production. 关键词：低渗透水平井重复压裂应用 Key words: low permeability；horizontal well；repeat fracturing；application 中图分类号：TE4文献标识码：A文章编号：1006-4311（2011）２9-0070-02 1问题的提出 水平井压裂技术作为油气井增产的主要措施广泛应用于低渗透油气田的开发。但随着开发时间的推移和生产过程中压力、温度等环境条件的改变，导致水平井压后裂缝导流能力降低或失效,因此实施重复压裂，这对油藏稳产增产和提高采收率都非常重要。从目前水平井重复压 裂取得的初步效果来看，水平井的重复压裂有着巨大的潜力，为此开展了水平井重复压裂技术
试验研究 煤层气井水力压裂伴注氮气提高采收率的研究 倪小明 1，2a ，贾 炳1，曹运兴 2b （1．山西晋城无烟煤矿业集团公司，山西晋城048006； 2．河南理工大学a．能源科学与工程学院；b．安全科学与工程学院，河南焦作454000） 摘要：最大限度地提高CH 4气体初始解吸压力是提高其采收率的重要途径之一。针对我国“低压” 煤储层的临储压力比小、初始解吸压力低、活性水压裂效果不甚理想的现状，系统分析了水力压裂伴注N 2增能压裂提高采收率的机理，结合施工现场情况，设计了水力压裂伴注N 2增能压裂煤储层工艺参数。屯留井田水力压裂伴注N 2增能压裂与常规活性水压裂的临界解吸压力对比表明：水力压裂伴注N 2能提高煤层气井排采初期的临界解吸压力，在其他条件相同的情况下，一定程度上能提高煤层气井的采收率。 关键词：N 2增能；水力压裂；煤层气；采收率中图分类号：TD82；P618文献标志码：A 文章编号：1008－4495（2012）01－0001－03收稿日期：2011－05－26；2011－09－25修订 基金项目：国家自然科学基金项目（40902044）；中国博士后科学基金项目（20100480848）；河南理工大学博士基金项目（B2009－51） 作者简介：倪小明（1979—），男，山西临汾人，副教授，博士后，主要从事煤层气抽采方面的研究工作。E －mail ：nxm1979@126．com 。 对煤储层压裂改造是提高煤层气井产能的关键 技术之一。为达到良好的压裂效果，国内外研究者从煤储层特性、压裂液性能、支撑剂性能、煤储层伤害、压裂过程裂缝展布、压裂效果的影响因素等方面 进行了卓有成效的研究 ［1－3］ 。清洁压裂液携砂能力较强，但对煤储层的污染较严重［4］ ；冻胶压裂液携砂 能力较强， 但煤储层温度低，低温破胶是其需要攻克的难题；CO 2泡沫压裂理论上能提高煤层气井采收率，但目前许多煤储层温度低，低温状态如何转化是 其主要瓶颈［5－7］ ；活性水压裂液因其价格低廉、来源广、 对煤储层的污染较少而成为目前储层改造的主要方式，但活性水压裂液携砂能力较差。为了更好地研究活性水压裂液伴注N 2压裂效果，笔者以屯留井田低压煤储层为研究对象，根据煤吸附CH 4和N 2的原理，对水力压裂伴注N 2提高采收率的工艺技术进行研究。 1 水力压裂伴注N 2提高采收率的机理 N 2泡沫压裂就是利用地面的泵注设备将N 2和 泡沫液形成的稳定泡沫以高于地层吸收的速率连续 不断地注入煤层，当达到煤的破裂压力时，破裂、裂缝延伸，强化地层裂缝连通，以提高煤层的导流能力。 煤储层中未注入液氮时，设煤储层压力为p ，含气量为V c ，CH 4气体的兰氏体积为V L1，兰氏压力为p L1，根据langumuir 等温吸附曲线，临界解吸压力如下： p 临1= V c p L1 （V L1－V c ） （1） 式中p 临1为CH 4临界解吸压力， MPa 。此时，设排采时的枯竭压力为p 枯，则可计算出理论采收率： η1=1－ p 枯（p L1+p 临1） p 临1（p L1+p 枯） （2） 式中η1为理论采收率。 向煤储层注入液氮后， N 2通过煤裂隙系统进入到煤孔隙中，此时的吸附可应用多组分气体吸附理论进行分析。N 2进入煤孔隙后， 当储层压力、温度、煤变质程度一定时，煤体对CH 4、N 2的最大吸附能力是一定的。此时，可近似认为单一气体和多组分 气体的兰氏体积不变。也就是单一CH 4与N 2混合后兰氏体积不变。注入N 2后，气体未产出时，煤储层中气体的压力增加，因在同样压力下煤储层对CH 4的吸附能力大于对N 2的吸附能力，排采时可把注入N 2的量换算为CH 4体积的当量，此时CH 4的临界解吸压力可表示为 p 临2= （V c +V cd ）p L1 （V L1－V c －V cd ） （3）
重复压裂方式 重复压裂是在原有压裂井的基础之上再次或者多次进行压裂的一种方式。目前国内外的重复压裂方法主要有3种：原有裂缝延伸、层内压出新裂缝和转向重复压裂。 原有裂缝延伸 在油田的不断开采中，由于地层压力、温度等环境条件的不断变化，很多原来存在的裂缝已经不能正常工作，这样将导致原有的渗透率降低，产量减少。面对此情况，只需要对原有的裂缝进行延伸，这也是目前最常用的重复压裂方式。例如压裂所产生的裂缝会随时间的增长而有所闭合，像这样的油井则需要加砂重新撑开原有的裂缝，以增大其导流能力，提高油井产量。 层内压出新裂缝 由于厚油层在纵向上的非均质性，油层内见效程度不同，会导致层内矛盾突出而影响开发效果，因此可以通过采取补射非主力油层或对非均质厚油层重复压裂或者压裂同井新层等措施改善出油剖面，从而取得很好的效果，国内目前主要基于这种认识展开理论和实践探索。 转向重复压裂 经过长时间对油田的不断开采，油田的渗透率不断降低，很多油田基本上都是处于高含水期，再对油井进行开采也不会产生很大的油量。由于可以渗透的油藏已接近枯竭，因此要求我们对原来已有的裂缝进行封堵，通过该途径采油可能减少水的进入。与此同时对该井再次进行压裂，这样就能压裂出新的裂缝。而暂堵剂的强弱会直接影响对地层封堵的效果，封堵原有的老裂缝，保证堵水采油的进行，Chevron、Unocal、Dowell和Lost Hill等大公司的试验都表明其具有可实施性。由于最小主应力原理的存在，因此在对油井进行封堵的前提下进行压裂，虽然有可能使压裂液还是向着最小应力的方向进行压裂，但是封堵会使压裂液进行变向，这样就改变了压裂的方向，使压裂能够较为合理地进行，从而能更大程度地对油井进行再次开发，增加经济效益。
采油井重复压裂裂缝失效原因分析及处理 摘要：传统的油田开发技术并不能有效地帮助采油工作的顺利进行，因此目前 很多的企业都使用了重复压裂的技术，虽然在一定程度上解决了采油的问题，但 是却又引发了产生了裂缝的问题，阻碍了采油的进程。本文主要描述了具体有哪 些原因是使用了重复压裂技术而导致的裂缝以及如何有效地解决这些问题的措施，让更多地人了解到裂缝对油田开发的不良影响。 关键词：采油井；重复压裂裂缝；失效原因；处理方式 前言：随着一些采油技术的不断更新，采油井重复压裂技术成为了目前使用 率最高的技术，同时也是具体实施效果最好的一项技术。可是由于一些外部与内 部的因素，如：堵塞问题等，使得此技术出现了失效问题，从而导致采油效果不佳，下文就主要描述了这些问题以及具体的处理方式。 一、失效的原因 （一）形成了很多污垢并沉积 由于采油的环境有所不同，可能处于酸性、碱性或者温度高低不一致的环境下，同时采油需要使用到很多的仪器，不仅仅是采油时的设施，还有运输和装载 的设备等，但是这些设备处于不同的环境中时会形成一些难溶物质并沉积下来， 这些污垢通常是在处理岩石裂缝等时产生的。由于外界环境与时间的影响，使得 这些沉淀物越来越多，同时和外界接触时间过长，还会发生一些反应，导致出现 一些腐蚀与堵塞问题，进而破坏了仪器设备的质量性。这些结垢的形成过程中， 会出现很多的变化，如：脱离水的溶解之后，表面会出现盐类分子等。 （二）微粒的影响 主要是会发生堵塞的问题，是由于哪些地面上的黏土会在泥质胶结储层形成 污垢物进而沉积下来。微粒的变化主要存在地层水中，这些水中含有一定的微量 元素，地层水以外的外界水又会影响这些元素，使得其本身的矿化度受到影响而 变化，水的酸碱度又会影响地层水中的正离子。因为水层周围的粒子不发生迁移 的现象，水中的一些粒子就会慢慢的累积到一起，进而产生堵塞的现象，直接影 响到地层水流动很缓慢。 （三）化学物质的影响 主要是会受到磷的影响。PH值等于数值7周围时最不低于磷在沉积物的释放，而水质处于酸性和碱性的环境下时有利于磷的释放。水中不免会生长植物，植物 进行光合作用时会吸收溶解于水的二氧化碳，从而减少水中的碳酸根和碳酸氢根 离子，就会使水的PH值大于7，水就容易呈碱性，富含更多的氢氧根离子，氢氧根会夺取磷酸盐中的磷，使得磷就会大量被释放出来。同时水中还有微生物和细菌，它们经过代谢之后，会产生酸性物质，那么水质整体的PH值又低于7，水再次呈现酸性，此时酸根离子会夺取沉积物中的磷，推动了磷在沉积物中的分解。 总之，水中过酸或者过碱都不利于环境的保护，都会使得沉积物中的磷得到释放，进而加大了水中磷沉积物的数量。 二、具体的解决方式 （一）采用物理解决方式 采用这种方式可以在一定程度上解决沉淀物的沉积问题，需要使用到其辐射 和催化两种功能，前一种需要使用的原材料是无机盐，主要是水中的物质，运用 无机盐增加大量的光量子被吸附掉而不是沉积下来，再通过催化的方式来改变其 自身结构，而这一过程所使用的仪器设施需要放到排放水的位置，这些能够帮助
煤层气压裂工艺技术及实施要点分析 发表时间：2019-07-17T09:24:30.543Z 来源：《建筑学研究前沿》2019年7期作者：康锴 [导读] 我国地大物博，矿产资源丰富，煤层气资源总储量占居首位，可以与天然气的总储量相媲美。 新疆维吾尔自治区煤田地质局一六一煤田地质勘探队 摘要：近几年，我国经济建设发展迅速，煤矿企业为我国发展做出了很大贡献。我国煤层具有松软、压力低、表面积大和割理发育的特征，导致煤层气开采普遍存在经济效益低、单井产量低的问题。为了适应煤层气特殊的产出条件，本文探讨煤层气压裂工艺技术与实施要点，以期为我国煤层气开采提供参考意见。 关键词：煤层气；压裂工艺技术；实施要点 引言 我国地大物博，矿产资源丰富，煤层气资源总储量占居首位，可以与天然气的总储量相媲美。因为煤层气本身属于清洁能源发展行列，本身带有极强的清洁性能和使用的高效性，对于此资源进行科学合理的开发应用，能够有效缓解现阶段我国能源紧缺的尴尬局面。进行开采过程中，需要对煤层的低饱和、低渗透和低压的发展特点充分了解，可以通过对水力压裂技术的改造升级，完成增产增效工作，保证煤层气井开采效率和高质量发展。在此过程中，需要注意的问题是，因为不同煤层在发展过程中，都受到不同介质的作用，其内部构成和物质特性方面都存在很大差异性，所以，科学掌握煤层气压裂工艺技术有着重要的现实意义。 1煤层气探采历史 1733年美国首次实现地下管道煤层气抽放，1920年第一次完成3口地面煤层气抽采井。1953年在圣胡安完成高产井，日产1.2万m3。我国起步较晚，1957年阳泉四矿在井下成功实现，临近煤层瓦斯抽采。1992年正式开始研究实验。1996年中联煤层气有限责任公司的成立，标志着我国煤层气开发研究的新纪元。 2矿岩压裂的主要影响因素 2.1天然裂缝割理 在煤层开采发展过程中，主要的裂缝系统包括天然裂缝和割理，这两种现象会严重影响到压裂裂缝的发展形态，同时还会对周围水文地质的发展起到一定的影响作用。通常它们的主要性能会对水力裂缝的形态进行延伸，造成冲击作用，也就是说，通过这两个作用力的共同作用，煤层气井在发展和延伸的时候，很容易发生突然转向和次生裂缝。 2.2矿岩力学性质 对矿岩力学性质进行研究的过程中，需要重点做好三个方面的工作：首先，做好矿岩硬度和密实度的勘察工作。第二，对整体强度和弹性力度问题进行研究。第三，深入探讨研究断裂相关内容。对有显著特点的矿样进行综合检测分析，通过观察和对比，得到的结论是，矿岩在受到某些压力和应力的共同作用下，其自身的特征也会发生改变，呈现出弹性模量低、脆性大、易破碎和易受压缩等显著特点，所以，需要对矿岩力学性质进行综合研究。 2.3地应力 在矿井气层发生水力起裂现象的过程中，地应力的变化情况会对裂缝整体位置和形态产生主要影响作用。通过科学调查结果显示，起裂压力大小情况与地应力差之间存在负相关的变化发展联系。换言之，破裂压力的影响因素主要为天然裂缝与最大水平主应力间的夹角，在高水平应力差作用力的影响下，会发生层次较规律的主缝问题。在低水平应力差作用力的影响下，裂缝问题就会向周边进行延伸和扩展。 3煤层气压裂工艺技术 3.1大排量压裂技术 在煤层储层中，有着大量的天然割理系统，加之在压裂施工中使用了活性水压裂液，因此容易造成在压裂过程中滤失量过大及效率低的情况。而为了控制液体滤失以保障效率，应当要根据活性水压裂液的特点，选择大排量注入压裂液的施工方式。 3.2低砂比压裂技术 煤层气压裂的砂比是由多种因素共同决定的，包括煤层本身的特性、压裂液及其排量、支撑剂密度等等。煤层具有性脆、易破碎以及易滤失等特性，而这些都容易引起压裂过程中煤层出现砂堵；再者压裂液粘度低，也是造成砂堵的一项常见因素。而若应用低砂比压裂技术，则能够十分有效地预防砂堵现象。 3.3脉冲加砂技术 若想实现煤层气开采的增产，其主要途径之一就是尽量增加缝长和沟通天然割理系统。在深层煤层气的压裂施工过程中，支撑剂的泵入可以选择采用将前置液与携砂液交替注入的方式。这种方法既能够更多地增加缝长和沟通天然割理系统，同时又能够防止砂堵，提高压裂效率。 3.4复合支撑技术 该深层煤层气储层的闭合压力＜20MPa，经分析和评价后，认为其在支撑剂的选择上以石英砂为宜。由于煤层气储层具有易滤失的特点，所以在加砂前，首先要处理天然割理，即加入适量的细粒径石英砂，从而降低其滤失；其次在加砂过程中，要加入适量的中粒径石英砂，从而延伸裂缝；而在加砂后期，则要加入粗粒径石英砂，以使煤层中的气流畅通。 4煤层气压裂工艺技术及实施要点分析 4.1优选煤层气压裂液体系 在煤层气压裂中，压裂液既需要携砂、造缝，又会因液体浸入储层而伤害煤层，所以优选压裂液体系至关重要，即要求煤层气压裂液满足压裂工艺的技术要求、与储层配伍性且尽量不伤害煤层。煤层气井从客观实际出发优选压裂液体系，具体要点包括：一是少用添加剂，如有机类添加剂，以免伤害煤储层；二是研发与煤层气压裂条件相适宜的压裂液材料，以提高其与煤储层的配伍性；三是在满足压裂工艺与施工要求的前提下，提高压裂液的经济性，从而适应市场经济的发展要求。据此，山西沁水盆地煤层气井决定选用清水压裂。
第36卷第1期煤 炭 学 报V o.l 36 N o .1 2011年 1月 J OURNAL OF C H I N A COAL SOC I ETY Jan . 2011 文章编号:0253-9993(2011)01-0065-05 地应力对煤层气井水力压裂裂缝发育的影响 唐书恒1 ,朱宝存1 ,颜志丰 2 (1 中国地质大学(北京)能源学院,北京 100083;2 河北工程大学资源学院,河北邯郸 056038) 摘 要:以晋城矿区西部3号煤层的地应力及煤岩的力学性质数据为基础,采用数值模拟方法求解 了不同地应力条件下井壁处及天然裂缝缝端的破裂压力,分析了地应力对水力压裂起裂压力、起裂位置的影响。研究发现:起裂压力和起裂位置不但与地应力方位有关,而且与地应力大小有关;随水平主应力差系数增大,天然裂缝与最大水平主应力间的夹角对破裂压力的影响程度增大。对于晋城矿区西部3号煤层,当水平主应力差系数大于0 84时,易产生较为平直的水力主缝;小于0 47时,易于产生网状裂缝;在0 47~0 84时,起裂方位与天然裂缝的分布有关。不同地区,用于判断起裂方位的水平主应力差系数不同。 关键词:地应力;煤层气井;水力压裂;天然裂缝;破裂压力;起裂方位中图分类号:TE357 1 文献标志码:A 收稿日期:2010-06-23 责任编辑:韩晋平 基金项目:国家科技重大专项课题(2008ZX05034-003);国家自然科学基金资助项目(40972108);国家863计划专题课题(2006AA 06Z235); 长江学者和创新团队发展计划(IRT0864) 作者简介:唐书恒(1965 ),男,河北正定人,教授。T e:l 010-********,E -ma i :l t angsh @cugb edu cn E ffect of crustal stress on hydraulic fracturi ng in coalbed m ethane w ells TANG Shu heng 1 ,ZHU Bao cun 1 ,YAN Zhi feng 2 (1 S chool o f En e rgy R esou rces ,China Un i versit y of G eoscie nces (Be i jing ),B eiji ng 100083,China;2 School of R esou rces ,H e bei Un i versit y of E ng ineeri ng, H andan 056038,Ch i na ) Abst ract :The crusta l stress and m echan ics properties data fro m No 3coa l sea m in the w estern Ji n cheng m i n i n g area w ere ana l y zed .W ith a fi n ite e le m entm ethod ,the f o r m ation fracture pressure at bo reho le w alls and natural fracture tips under d ifferent conditi o ns o f crusta l stress w as ca lculated .The effect o f crusta l stress on i n itiation pressure and azi m uth w as ca lculated .Initiation pressure and azi m u t h are related w ith the m agn itude and direction of cr ustal stress .The i n fl u ence degree of the ang le bet w een a natural fracture and the m ax i m um horizontal princi p al stress on fracture pressure i n creases w ith i n creasi n g princ i p al stress difference coeffic ien.t In No 3coal sea m in the w estern Jincheng m ini n g are a ,hydrau lic m a i n fractures are easy to occur when the coefficient exceeds 0 84,net li k e fractures are easy to occur w hen t h e coeffic i e nt is less than 0 47,and i n itiation azi m uth is related w ith natural fracture distri b ution w hen the coef ficient is bet w een 0 47and 0 84.I n difference areas ,the coeffi c ient used to analyze t h e i n itiati o n azi m u t h is differ ence . K ey words :cr ustal stress ;coa l bed m ethane ;hydrau lic fracturi n g ;natural fractures ;fracture pressure ;i n iti a ti o n azi m uth 地应力条件不仅对于煤储层渗透性具有重要的影响 [1-2] ,同时,地应力大小和方向也是控制煤层气 井水力压裂裂缝起裂压力、起裂位置及裂缝形态的重要参数。钻井之前,地应力处于平衡状态;钻开井眼,局部扰动破坏了原有平衡状态,井筒周围地应力重新分布。压裂施工后,最初在井筒处产生多条裂缝,这 些裂缝在距井筒一定范围内发生转向或相互扭曲,随着裂缝的延伸,最终在垂直于最小水平主应力方向形成一条裂缝[3] 。水力裂缝起裂方位不但与地应力方 位有关,而且地应力大小也影响裂缝的扩展模式。在进行随机裂缝性储层压裂时,高水平主应力差条件下,容易产生较为平直的水力主缝;在低水平主应力
中联煤层气有限责任公司企业标准 煤层气井压裂技术规范 ( 试行 ) 中联煤层气有限责任公司2000年7月发布实施
前言 煤层气作为一种洁净能源，其开发利用有着广泛的前景。为了达到工业开采水平，通常需要对煤层进行水力压裂。这是加速煤层气解吸运移的最有效途径之一。 煤层是一种非常规储气层，力学性质特殊。因此煤层水力压裂从工艺到设备与其它储集层压裂有着不同的要求，必须对常规压裂工艺进行改进、完善，这样才能解决煤层中相关的技术问题，使煤层水力压裂得到发展，以适应煤层气大规模开发的需要。 本规范的制订主要借鉴了石油天然气行业的一些相关标准并针对煤层的具体特点制订的。 本规范起草单位：中联煤层气有限责任公司 本规范起草人：刘海滨马方明 本规范由中联煤层气有限责任公司负责解释
1主题内容及适用范围 本规范规定了煤层气井的压裂工序质量标准、质量验收规定、操作规程、安全环保要求及资料录取要求。 本规范适用于煤层气井压裂施工。 2引用标准 下列标准包含的条文,通过在本规范中的引用而构成为本规范的条文。本规范出版时，所示版本均为有效。所有标准都会被修订，使用本规范的各方应探讨使用下列标准最新版本的可能性。 SY/T 5107 水基压裂液性能评价推荐作法 SY/T 5108 水力压裂用支撑剂的评定方法 SY/T 5836-93 中深井压裂设计施工作法 SY/T 6088-94 深井压裂工艺作法 3 压裂工序及质量标准 3.1井筒试压 3.1.1采用清水正试压,试压值为压裂设计最高限压值,试压时间:30min,压降≤0.5MPa为合格。 3.1.2试压不合格,必须查出原因,否则不准进行下步工序。 应取资料：试压时间及方式、介质名称、试压值、稳压时间、压降3.2通井（执行SY/T 5587.16—93） 3.2.1通井前必须查清套管情况(套管内径、井斜、套管是否变形)，然后选用标准的通井规通至人工井底。 3.2.2通井时必须装指重表,指重表要灵敏可靠,遇阻悬重不得超过20-30kN，出现异常情况经现场研究决定采取措施后方可继续施工。 应取资料：通井规直径及长度、通井深度、遇阻位置、通井规痕迹描述、指重表变化数据。