煤層氣壓裂和排采技術課件

煤層氣壓裂和排采技術煤層氣壓裂和排采技術前言煤層壓裂是煤層氣開發(fā)利用的核心和關鍵。近年來，煤層壓裂在技術上已有很大進步，在應用上已取得顯著成效，但也暴露出一些重大問題，亟待轉變思想，大膽創(chuàng)新，以煤層壓裂技術革命的形式，用非常規(guī)手段（這里提出非常規(guī)體積壓裂）解決制約這種非常規(guī)資源勘探開發(fā)的技術難題和瓶頸，真正實現(xiàn)煤層氣井長期高產穩(wěn)產這里，首先歸納煤層壓裂地質特征，揭示煤層壓裂裂縫規(guī)律，分析煤層氣采出機制；然后，以此為基礎，探討煤層壓裂技術革命的發(fā)展方向、實現(xiàn)途徑、可行方案和配套措施，并專門針對煤層氣排采技術進行深入探索前言煤層壓裂是煤層氣開發(fā)利用的核心和關鍵。近年來，煤層壓匯報提綱煤層壓裂地質特征煤層壓裂裂縫規(guī)律煤層氣采出機制煤層壓裂技術革命的發(fā)展方向煤層壓裂技術革命的實現(xiàn)途徑煤層壓裂技術革命的可行方案煤層壓裂技術革命的配套措施結論、展望與建議匯報提綱煤層壓裂地質特征一.煤層壓裂地質特征具有復雜的演化史和構造變形史，構造樣式復雜，變質作用類型多，平面及縱向上的非均質性強測井資料統(tǒng)計分析的韓城區(qū)塊3#、5#、11#在縱向上的非均質性一.煤層壓裂地質特征具有復雜的演化史和構造變形史，構造樣式復一.煤層壓裂地質特征呈現(xiàn)層狀結構，煤巖多孔松散、膠結程度較弱區(qū)塊參數(shù)名稱數(shù)據(jù)單位備注韓城區(qū)塊泊松比0.33無因次3#彈性模量3350.2MPa泊松比0.32無因次5#彈性模量3656.1MPa泊松比0.31無因次11#彈性模量5220.4MPa三交區(qū)塊泊松比0.26無因次5#彈性模量2483.7MPa保德區(qū)塊泊松比0.34無因次8#彈性模量2812.3MPa泊松比0.41無因次13#彈性模量1576.5MPa大寧－吉縣區(qū)塊泊松比0.32無因次5#彈性模量1637.1MPa泊松比0.30無因次8#彈性模量2865.1MPa原煤電鏡掃描結果綜合巖石力學實驗及測井解釋的結果一.煤層壓裂地質特征呈現(xiàn)層狀結構，煤巖多孔松散、膠結程度較弱一.煤層壓裂地質特征普遍發(fā)育天然裂縫、面割理與端割理，充填物少，主要為碳酸鈣、黃鐵礦等面割理端割理一.煤層壓裂地質特征普遍發(fā)育天然裂縫、面割理與端割理，充填物一.煤層壓裂地質特征屬于典型的壓敏儲層，壓力敏感性強六塊煤芯的壓敏實驗結果當圍壓增至12MPa時，煤芯剩余滲透率在1.78～5.14%，平均為3.86%當回復至1MPa時，煤芯滲透率損失在55.12～78.48%，平均為63.91%一.煤層壓裂地質特征屬于典型的壓敏儲層，壓力敏感性強六塊煤芯一.煤層壓裂地質特征基質滲透率普遍低，儲層物性變化大滲透率分布四個區(qū)塊的不完全具有代表性室內實驗結果可能受所取煤樣所限，一.煤層壓裂地質特征基質滲透率普遍低，儲層物性變化大滲透率分匯報提綱煤層壓裂地質特征煤層壓裂裂縫規(guī)律煤層氣采出機制煤層壓裂技術革命的發(fā)展方向煤層壓裂技術革命的實現(xiàn)途徑煤層壓裂技術革命的可行方案煤層壓裂技術革命的配套措施結論、展望與建議匯報提綱煤層壓裂地質特征二.煤層壓裂裂縫規(guī)律裂縫形態(tài)：目前，國內外在裂縫起裂與延伸方面，存在兩套理論，即彈性斷裂力學理論和天然裂縫開啟理論壓裂基礎理論彈性斷裂力學理論天然裂縫開啟理論垂直縫水平縫分支縫轉向縫T形縫復雜裂縫裂縫網(wǎng)絡水平井壓裂形成裂縫網(wǎng)絡，稱之為體積壓裂；直井壓裂形成裂縫網(wǎng)絡，稱之為縫網(wǎng)壓裂，也屬于體積壓裂的范疇二.煤層壓裂裂縫規(guī)律裂縫形態(tài)：目前，國內外在裂縫起裂與延伸方長軸短軸長軸短軸二.煤層壓裂裂縫規(guī)律裂縫形態(tài)：從煤層壓裂的現(xiàn)場監(jiān)測結果來看，無論是測斜儀監(jiān)測，還是微地震監(jiān)測，9井14層壓裂形成的水力裂縫形態(tài)都是一致的。這里僅顯示韓3-1-015井11#煤層壓裂的微地震監(jiān)測結果，并進行分析韓3-1-015井11#煤層壓裂的微地震監(jiān)測結果長軸短軸長軸短軸二.煤層壓裂裂縫規(guī)律裂縫形態(tài)：從煤層壓裂的現(xiàn)二.煤層壓裂裂縫規(guī)律裂縫形態(tài)：根據(jù)壓裂基礎理論，結合煤層壓裂地質特征，以現(xiàn)場裂縫監(jiān)測結果為依據(jù)，綜合判定煤層壓裂所形成的水力裂縫為裂縫網(wǎng)絡，平面上呈不規(guī)則的橢圓形；為便于研究和計算，平面上簡化為基本規(guī)則的橢圓形煤層壓裂裂縫模型以井為中心，基本呈對稱分布該裂縫網(wǎng)絡主要由主裂縫、次裂縫、微細裂縫交織而成，可形象化比喻為交通網(wǎng)絡，其中主裂縫是高速公路，次裂縫是普通公路，微細裂縫是鄉(xiāng)村小道主裂縫，從井筒向外，沿最大主應力方向延伸次裂縫，連接于主裂縫開始延伸，大割理微細裂縫，連接于次裂縫，小割理或微裂隙該裂縫模型可解釋所有現(xiàn)場現(xiàn)象，易于被專業(yè)人士接受二.煤層壓裂裂縫規(guī)律裂縫形態(tài)：根據(jù)壓裂基礎理論，結合煤層壓裂二.煤層壓裂裂縫規(guī)律裂縫規(guī)模：為研究煤層壓裂所形成水力裂縫的規(guī)模，對測斜儀監(jiān)測結果和微地震監(jiān)測結果進行統(tǒng)計分析9井14層壓裂的裂縫監(jiān)測結果井號煤層裂縫方位裂縫長軸/m裂縫短軸/m韓3-5-07711#NE1502001605#1701703#NE345340140韓3-5-08611#NE30180110韓3-1-01511#NW102701505#1601603#NE5039070WL2-018向111#NE40300160合試511#NE452101005#NE4516050合試45#

100100韓3-3-03911#NE57192

韓3-4-08511#NE57238

韓3-4-08611#NE5764水力裂縫在長軸方向的動態(tài)裂縫半長在85-195m之間，平均為119m；在短軸方向的動態(tài)裂縫半長在50-85m之間，平均為63.5m；長軸與短軸之比為1:0.53為便于后面研究和計算，設定裂縫規(guī)模：長軸、短軸方向的動態(tài)裂縫半長分別為120、60m，長軸與短軸之比為2:1二.煤層壓裂裂縫規(guī)律裂縫規(guī)模：為研究煤層壓裂所形成水力裂縫的二.煤層壓裂裂縫規(guī)律裂縫規(guī)模：用煤層壓裂三維模擬軟件計算支撐裂縫（有效裂縫），并用現(xiàn)場監(jiān)測的動態(tài)縫長進行校核統(tǒng)計模擬結果表明：水力裂縫在長軸方向的支撐裂縫半長在45-81m之間，平均為59.2m，占動態(tài)裂縫半長的49.7%；估算在短軸方向的支撐裂縫半長為40m左右為便于后面研究和計算，設定裂縫規(guī)模：長軸、短軸方向的支撐裂縫半長分別為60、40m，長軸與短軸之比為3:2動態(tài)裂縫網(wǎng)絡支撐裂縫網(wǎng)絡二.煤層壓裂裂縫規(guī)律裂縫規(guī)模：用煤層壓裂三維模擬軟件計算支撐匯報提綱煤層壓裂地質特征煤層壓裂裂縫規(guī)律煤層氣采出機制煤層壓裂技術革命的發(fā)展方向煤層壓裂技術革命的實現(xiàn)途徑煤層壓裂技術革命的可行方案煤層壓裂技術革命的配套措施結論、展望與建議匯報提綱煤層壓裂地質特征三.煤層氣采出機制采出機理及過程：煤層氣的儲集主要依賴于吸附作用，當煤層壓力降落到解吸壓力之下時，煤層氣從微孔隙表面分離，通過基質和微孔隙擴散進入裂縫中，再經裂縫流入井筒，即先解吸擴散后滲流入井的采出過程面割理端割理氣體從基質中解析流入支撐裂縫或井筒三.煤層氣采出機制采出機理及過程：煤層氣的儲集主要依賴于吸附三.煤層氣采出機制采出機理及過程：煤層氣的儲集主要依賴于吸附作用，當煤層壓力降落到解吸壓力之下時，煤層氣從微孔隙表面分離，通過基質和微孔隙擴散進入裂縫中，再經裂縫流入井筒，即先解吸擴散后滲流入井的采出過程面割理端割理氣體從基質中解析流入支撐裂縫或井筒三.煤層氣采出機制采出機理及過程：煤層氣的儲集主要依賴于吸附三.煤層氣采出機制影響產氣量的因素：主要有七大因素煤層厚度噸煤含氣量煤層壓力解吸壓力煤層滲透率壓降面積排采制度與舉升工藝地質因素壓裂因素排采因素不可控因素可控因素三.煤層氣采出機制影響產氣量的因素：主要有七大因素煤層厚度地三.煤層氣采出機制滲透率的影響：研究表明，煤層的低滲嚴重限制了煤層氣井的產量，例如:0.1mD的低滲煤層在10MPa的壓差下，5年流過50.6m，10年流過64.1m，15年流過69.7m不同滲透率儲層在不同壓差下流體流經的距離與流動時間的關系三.煤層氣采出機制滲透率的影響：研究表明，煤層的低滲嚴重限制三.煤層氣采出機制壓裂的作用：主要是形成支撐裂縫帶，猶如大幅擴張井筒或鉆水平井，有效溝通遠井區(qū)域，縮短流體流入井筒的距離不壓裂壓裂壓裂形成水平縫壓裂形成垂直縫或支撐裂縫帶兩相滲流解吸區(qū)單相滲流壓降區(qū)三.煤層氣采出機制壓裂的作用：主要是形成支撐裂縫帶，猶如大幅三.煤層氣采出機制壓降面積的影響及其計算：根據(jù)裂縫評估結果，可計算壓降面積；結果表明：現(xiàn)有壓裂技術不能支持高產；即使高產，無論如何排采，由于供氣不足，必將快速衰竭，無法穩(wěn)產面積（m2）5年10年15年不壓裂壓裂不壓裂壓裂不壓裂壓裂支撐裂縫面積075400754007540壓降面積80443148012908405861526244699條件：煤層均質且各向同性，滲透率為0.1mD，不因壓裂和排采而變

10MPa壓差穩(wěn)定、連續(xù)生產排采不影響支撐裂縫的規(guī)模和導流能力壓降面積與支撐裂縫面積隨生產時間的變化因此，煤層壓裂技術必須革命；同時，唯有煤層壓裂技術革命，才能實現(xiàn)煤層氣井高產穩(wěn)產，從而推動煤層氣勘探開發(fā)事業(yè)和煤層氣大規(guī)模開發(fā)利用！三.煤層氣采出機制壓降面積的影響及其計算：根據(jù)裂縫評估結果，匯報提綱煤層壓裂地質特征煤層壓裂裂縫規(guī)律煤層氣采出機制煤層壓裂技術革命的發(fā)展方向煤層壓裂技術革命的實現(xiàn)途徑煤層壓裂技術革命的可行方案煤層壓裂技術革命的配套措施結論、展望與建議匯報提綱煤層壓裂地質特征非常規(guī)體積壓裂：在盡可能不降低煤層滲透率的前提下，造最大可能的支撐裂縫網(wǎng)絡，形成橫貫南北、跨越東西、四通八達的立體化裂縫網(wǎng)絡，完全徹底地溝通遠井區(qū)域，流體奔流入井四.煤層壓裂技術革命的發(fā)展方向發(fā)展方向非常規(guī)體積壓裂：在盡可能不降低煤層滲透率的前提下，造最大可能同時，承前啟后，推動地質選區(qū)、選井選層、井網(wǎng)部署、合理完井、正確排采等技術，實現(xiàn)跨越式發(fā)展（后面專門詳細探討井網(wǎng)部署、正確排采等）四.煤層壓裂技術革命的發(fā)展方向同時，承前啟后，推動地質選區(qū)、選井選層、井網(wǎng)部署、合理完井、匯報提綱煤層地質特征煤層壓裂裂縫規(guī)律煤層氣采出機制煤層壓裂技術革命的發(fā)展方向煤層壓裂技術革命的實現(xiàn)途徑煤層壓裂技術革命的可行方案煤層壓裂技術革命的配套措施結論、展望與建議匯報提綱煤層地質特征擴張動態(tài)裂縫：最大可能地擴張動態(tài)裂縫網(wǎng)絡，主裂縫深度穿透，次裂縫充分延伸，微細裂縫完全開啟五.煤層壓裂技術革命的實現(xiàn)途徑

最重要和關鍵的途徑：壓裂液粘度施工排量壓裂液用量擴張動態(tài)裂縫：最大可能地擴張動態(tài)裂縫網(wǎng)絡，主裂縫深度穿透，次擴張動態(tài)裂縫：①提高壓裂液粘度是必然的選擇，但壓裂液的高效能與低傷害、與低成本永遠是矛盾五.煤層壓裂技術革命的實現(xiàn)途徑根據(jù)模擬結果，考慮低傷害與低成本的要求，壓裂液粘度可選3－6cp，最佳5cp120×60m143.7×76.2m擴張動態(tài)裂縫：①提高壓裂液粘度是必然的選擇，但壓裂液的高效能擴張動態(tài)裂縫：②提高壓裂施工排量是必須的，唯有強大的動能，才能滿足超常規(guī)的需求五.煤層壓裂技術革命的實現(xiàn)途徑根據(jù)模擬結果，考慮設備能力，施工排量可選15－20m3/min，最佳16m3/min120×60m176.2×93.4m擴張動態(tài)裂縫：②提高壓裂施工排量是必須的，唯有強大的動能，才擴張動態(tài)裂縫：③眾所周知，大規(guī)模五.煤層壓裂技術革命的實現(xiàn)途徑根據(jù)模擬結果，找拐點，壓裂液用量可選2800－3500m3，最佳3000m3120×60m258.3×136.9m擴張動態(tài)裂縫：③眾所周知，大規(guī)模五.煤層壓裂技術革命的實現(xiàn)途有效支撐裂縫：動態(tài)裂縫不管用，支撐裂縫才有效，這與頁巖氣體積壓裂本質不同五.煤層壓裂技術革命的實現(xiàn)途徑

最重要和關鍵的途徑：高性能壓裂液和超高排量支撐劑輕重結合支撐劑大小結合布砂方式優(yōu)化有效支撐裂縫：動態(tài)裂縫不管用，支撐裂縫才有效，這與頁巖氣體積有效支撐裂縫：①高粘壓裂液易于攜砂，超高排量便于帶遠五.煤層壓裂技術革命的實現(xiàn)途徑有效支撐裂縫：①高粘壓裂液易于攜砂，超高排量便于帶遠五.煤層有效支撐裂縫：②超低密度支撐劑輸送到遠端，普通密度支撐劑鋪設于近井地帶五.煤層壓裂技術革命的實現(xiàn)途徑有效支撐裂縫：②超低密度支撐劑輸送到遠端，普通密度支撐劑鋪設有效支撐裂縫：③細砂進入微細裂縫，中砂支撐次裂縫，粗砂飽填主裂縫五.煤層壓裂技術革命的實現(xiàn)途徑有效支撐裂縫：③細砂進入微細裂縫，中砂支撐次裂縫，粗砂飽填主有效支撐裂縫：④系統(tǒng)優(yōu)化布砂方式，例如優(yōu)化前置液用量、合理設置砂比等五.煤層壓裂技術革命的實現(xiàn)途徑有效支撐裂縫：④系統(tǒng)優(yōu)化布砂方式，例如優(yōu)化前置液用量、合理設匯總及要求：這里命名為非常規(guī)體積壓裂五.煤層壓裂技術革命的實現(xiàn)途徑壓裂液：高效能、低傷害、低成本壓裂液，其粘度為3－6cp，最佳5cp，其低傷害應與活性水的傷害（15％）相當，其低成本應與活性水的成本（1％KCl，添加劑43元/m3）相當支撐劑：兩結合的支撐劑，大小結合指應有100目、40/70目、30/50目、20/40目的支撐劑，而輕重結合指應有常規(guī)密度支撐劑、超低密度支撐劑施工排量：施工排量15－20m3/min，最佳16m3/min壓裂液用量：壓裂液用量2800－3500m3，最佳3000m3施工壓力：預計施工壓力比普通情況高10－20MPa匯總及要求：這里命名為非常規(guī)體積壓裂五.煤層壓裂技術革命的實匯報提綱煤層壓裂地質特征煤層壓裂裂縫規(guī)律煤層氣采出機制煤層壓裂技術革命的發(fā)展方向煤層壓裂技術革命的實現(xiàn)途徑煤層壓裂技術革命的可行方案煤層壓裂技術革命的配套措施結論、展望與建議匯報提綱煤層壓裂地質特征壓裂液可行方案：現(xiàn)有的活性水、TD-1清潔壓裂液、胍膠壓裂液顯然不能滿足要求，而且為充分張開煤層割理和微裂隙，最佳方式是采用復合壓裂液（高粘與低粘配合）以交替的形式注入。目前，西南石油大學已成功研制出這兩種壓裂液體系及配方，完全滿足要求六.煤層壓裂技術革命的可行方案性能指標活性水壓裂液TD-1清潔壓裂液胍膠壓裂液無傷害壓裂液高效能壓裂液傷害率（%）13.5115.82751.869.7粘度（cp）1.015.01201.05.0懸砂能力（s）2.828～3552316摩阻（%）10030－4025－3510035－40成本（元/方）431202302090壓裂液可行方案：現(xiàn)有的活性水、TD-1清潔壓裂液、胍膠壓裂支撐劑可行方案：現(xiàn)有石英砂為100目、40/70目、30/50目、20/40目等各種粒徑，體積密度為1.55g/cm3。超低密度支撐劑已有20/40目，體積密度為1.15g/cm3；但理想的超低密度支撐劑應為100目、40/70目兩種粒徑，體積密度為1.00－1.05g/cm3；如無現(xiàn)貨供應，可自行生產，因為該技術的核心已被掌握六.煤層壓裂技術革命的可行方案石英砂超低密度支撐劑支撐劑可行方案：現(xiàn)有石英砂為100目、40/70目、30/5泵注可行方案：范例：非常規(guī)體積壓裂的三級交替注入六.煤層壓裂技術革命的可行方案第一段：無傷害壓裂液400m3，緩慢提升排量，由1－15m3/min，起到保護煤層、減輕壓敏效應的作用，同時壓開煤層，初步延伸裂縫第二段：無傷害壓裂液700m3，排量15m3/min，充分延伸裂縫第三段：高效能壓裂液400m3，排量15m3/min，100目和40/70目超低密度支撐劑、30/50目石英砂2－8％砂比，以進入微細裂縫為主第四段：無傷害壓裂液200m3，排量16－8－16m3/min，排量提升并脈沖，充分起裂新的割理和微細裂隙第五段：高效能壓裂液500m3，排量16m3/min，100目和40/70目超低密度支撐劑、30/50目石英砂5－12％砂比，兼顧次裂縫和微細裂縫第六段：無傷害壓裂液200m3，排量17－10－18m3/min，排量再次提升并脈沖，充分擴張主裂縫、次裂縫和微細裂縫第七段：高效能壓裂液600m3，排量18m3/min，30/50目、20/40目石英砂10－30％砂比，飽填主裂縫，支撐次裂縫泵注可行方案：范例：非常規(guī)體積壓裂的三級交替注入六.煤層壓裂壓力、設備、井場可行方案：六.煤層壓裂技術革命的可行方案壓力：預計施工壓力比普通情況高10－20MPa，一方面是因為井筒摩阻變大，另一方面是因為故意有所堵塞，以便更充分地開啟割理和微細裂隙。這就要求更高鋼級（至少N80）、盡可能更大管徑（7英寸）、質量合格的套管，井口耐壓也要提升，可選用70井口設備：現(xiàn)有設備可以滿足要求，兩套壓裂車可確保施工排量達到15－20m3/min井場：叢式井井場的優(yōu)勢得以發(fā)揮。對于要求的3000m3壓裂液用量，如果液灌容積不夠，可改為折疊式、能加高的液灌，或者類似于國外頁巖氣壓裂的模式，挖坑造湖壓力、設備、井場可行方案：六.煤層壓裂技術革命的可行方案壓力經濟可行方案：六.煤層壓裂技術革命的可行方案壓裂費用估算：與兩層壓裂合計相比，非常規(guī)體積壓裂需要增加的費用主要源于設備運行時間加長和壓裂液增加，可以減少的費用主要是一次動遷、一次射孔、一次下泵，因此估算非常規(guī)體積壓裂的費用大致為70萬元±5萬元費用對比：泡沫壓裂的費用為90萬元，與之相比，非常規(guī)體積壓裂的費用不高，何況效果遠好于泡沫壓裂綜合效益：正如后面井網(wǎng)部署所述，采用非常規(guī)體積壓裂后，每平方公里可少部署1－4口井，其節(jié)約的費用足以補償非常規(guī)體積壓裂增加的費用；甚至為達到接近的壓降面積，每平方公里現(xiàn)有壓裂需部署50口井，而非常規(guī)體積只部署8口井（后面闡述）總之，雖然一些細節(jié)還未考慮，但非常規(guī)體積壓裂的可行性是肯定的經濟可行方案：六.煤層壓裂技術革命的可行方案壓裂費用估算：與匯報提綱煤層壓裂地質特征煤層壓裂裂縫規(guī)律煤層氣采出機制煤層壓裂技術革命的發(fā)展方向煤層壓裂技術革命的實現(xiàn)途徑煤層壓裂技術革命的可行方案煤層壓裂技術革命的配套措施結論、展望與建議匯報提綱煤層壓裂地質特征井網(wǎng)部署：一個長期困擾的難題現(xiàn)在基本可以回答了七.煤層壓裂技術革命的配套措施現(xiàn)有井網(wǎng)（350×350m正方形）及壓裂最小主應力方向350m150m350m150m150m350m350m150m生產5年：壓降面積283320m2，覆蓋率28.3%，未見井間干擾生產10年：壓降面積365274m2，覆蓋率36.5%，未見井間干擾生產15年：壓降面積402291m2，覆蓋率40.2%，未見井間干擾條件仍是：0.1mD煤層，10MPa壓差覆蓋率低，15年都不能井間干擾井網(wǎng)部署：一個長期困擾的難題現(xiàn)在基本可以回答了七.煤層壓裂技井網(wǎng)部署：對于近期調整后的矩形井網(wǎng)七.煤層壓裂技術革命的配套措施現(xiàn)有井網(wǎng)（350×250m矩形）及壓裂最小主應力方向125m250m125m150m350m350m150m生產5年：壓降面積377760m2，覆蓋率37.8%，未見井間干擾生產10年：壓降面積487032m2，覆蓋率48.7%，未見井間干擾生產15年：壓降面積536388m2，覆蓋率53.6%，未見井間干擾條件仍是：0.1mD煤層，10MPa壓差覆蓋率低，15年仍不能井間干擾250m250m井網(wǎng)部署：對于近期調整后的矩形井網(wǎng)七.煤層壓裂技術革命的配套井網(wǎng)部署：實施非常規(guī)體積壓裂，調整井網(wǎng)七.煤層壓裂技術革命的配套措施最小主應力方向生產5年：壓降面積920754m2，覆蓋率92.1%，1年就實現(xiàn)井間干擾生產10年：壓降面積938211m2，覆蓋率93.8%，1年就實現(xiàn)井間干擾生產15年：壓降面積945835m2，覆蓋率94.6%，1年就實現(xiàn)井間干擾條件仍是：0.1mD煤層，10MPa壓差若平移錯位形成菱形井網(wǎng)，更佳新井網(wǎng)（500×250m）及非常規(guī)體積壓裂井網(wǎng)部署：實施非常規(guī)體積壓裂，調整井網(wǎng)七.煤層壓裂技術革命的井網(wǎng)部署（總結理想的井網(wǎng)）：影響井網(wǎng)部署的因素較多，但最主要的因素是兩個，即壓裂和煤層滲透率。為達到理想的壓降覆蓋率，總結井網(wǎng)如下七.煤層壓裂技術革命的配套措施菱形優(yōu)于矩形，矩形優(yōu)于正方形滲透率0.1mD（8口井）：菱形井網(wǎng)：1000×250m

矩形井網(wǎng)：500×250m

滲透率為1mD（6口井）：菱形井網(wǎng)：1100×300m

矩形井網(wǎng)：550×300m現(xiàn)有壓裂非常規(guī)體積壓裂菱形優(yōu)于矩形，矩形優(yōu)于正方形滲透率0.1mD（50口井）：菱形井網(wǎng)：400×100m

矩形井網(wǎng)：200×100m

滲透率1mD（40口井）：菱形井網(wǎng)：500×100m

矩形井網(wǎng)：250×100m井網(wǎng)部署（總結理想的井網(wǎng)）：影響井網(wǎng)部署的因素較多，但最主要井網(wǎng)部署（現(xiàn)有井網(wǎng)的補救措施）：新鉆四口加密井，實施非常規(guī)體積壓裂，效果較好；選擇四口老井進行重復壓裂，若實施非常規(guī)體積壓裂，效果也還不錯七.煤層壓裂技術革命的配套措施井網(wǎng)部署（現(xiàn)有井網(wǎng)的補救措施）：新鉆四口加密井，實施非常規(guī)體正確排采：錯誤的排采可能導致前功盡棄，這在多年的生產實際中得以充分體驗；同時，基于問題的復雜性，現(xiàn)有的煤層氣排采是目前最薄弱的環(huán)節(jié)，也是煤層氣勘探開發(fā)最突出的問題和瓶頸。因此，下面將用大量篇幅加以論述七.煤層壓裂技術革命的配套措施西南石油大學在近期論證煤層壓裂技術革命的過程中，從非排采專業(yè)人員的角度，獲得了一些獨到的認識和見解，具有一定理論基礎。這里精選要點，奉獻出來，以期拋磚引玉、推動煤層氣排采技術發(fā)展正確排采：錯誤的排采可能導致前功盡棄，這在多年的生產實際中得正確排采：西南石油大學的認識七.煤層壓裂技術革命的配套措施原則1：即使不能擴大壓降面積，至少也不能縮小壓降面積原則2：即使不得不傷害煤層滲透率，至少也要努力降到最低原則3：既不能縮小支撐裂縫面積，也不能降低裂縫導流能力遺憾的是，這三條原則缺乏可操作性，因為目前還缺乏技術手段去認知壓降面積、煤層滲透率、支撐裂縫的狀況及其實時變化。為此，下面進行分析，并尋找技術對策；同時，為簡明直觀，建立了相應的模型根據(jù)煤層氣排采機制，正確的排采應滿足下列三條原則：（一）正確排采的原則正確排采：西南石油大學的認識七.煤層壓裂技術革命的配套措施原七.煤層壓裂技術革命的配套措施借用滲流公式變形得到引入記號從而得到正確排采：西南石油大學的認識（二）模型及說明用于煤層氣排采分析的簡易模型（三條原則的要素皆包含其中，雖然不一定精細和完善，但簡明直觀，寓意深遠）有效井徑壓降半徑排水指數(shù)流體粘度煤層滲透率表皮系數(shù)七.煤層壓裂技術革命的配套措施借用變形引入從而正確排采：西南（三）主要影響因素及分析七.煤層壓裂技術革命的配套措施正確排采：西南石油大學的認識有效井徑有效井徑與井徑、壓裂形成的支撐裂縫面積和裂縫導流能力相關，由Prats提出，郭大立清楚揭示了其函數(shù)關系。壓降半徑與有效井徑成正比關系，而非常規(guī)體積壓裂的核心就是最大可能地擴大有效井徑壓裂的主要作用是形成支撐裂縫帶，猶如大幅擴張井筒或鉆水平井，有效溝通遠井區(qū)域，縮短流體流入井筒的距離（三）主要影響因素及分析七.煤層壓裂技術革命的配套措施正確排七.煤層壓裂技術革命的配套措施正確排采：西南石油大學的認識有效井徑毫無疑問，理想的排采是控制最佳的流速，使得支撐劑保持穩(wěn)定、而煤粉可以返排出來、同時排采設備能夠連續(xù)生產。因此，在既定的客觀條件下，找到日產水量和日產氣量的最佳范圍、并予以控制十分重要有效井徑由壓裂形成的支撐裂縫決定，但隨排采過程而可能變化；主要影響因素是支撐劑回流和煤粉污染支撐裂縫，現(xiàn)場表現(xiàn)為支撐劑和煤粉返排，甚至可能造成卡泵，不得不修井而影響連續(xù)排采七.煤層壓裂技術革命的配套措施正確排采：西南石油大學的認識有七.煤層壓裂技術革命的配套措施正確排采：西南石油大學的認識排水指數(shù)排水指數(shù)是創(chuàng)造性引入的新概念。由下面兩式可以看出，排水指數(shù)是可測量、易計算的，也是壓降半徑、有效井徑、煤層滲透率、表皮系數(shù)等客觀因素的綜合體現(xiàn)事實上，煤層氣排采是利用排水降壓原理，通過先解吸擴散后滲流入井的采出過程而實現(xiàn)的，因此壓差和產水量是最重要的控制參數(shù)排水指數(shù)的引入具有重大意義，它改變了單參數(shù)控制的現(xiàn)狀，強調多參數(shù)的均衡性與綜合協(xié)調性，是排采技術的重要發(fā)展和認識飛躍七.煤層壓裂技術革命的配套措施正確排采：西南石油大學的認識排七.煤層壓裂技術革命的配套措施正確排采：西南石油大學的認識排水指數(shù)壓降半徑與排水指數(shù)成指數(shù)增長關系；基于此，可建立煤層氣排采最重要的標準在正常排采的情況下，有效井徑、煤層滲透率、表皮系數(shù)等客觀因素不變，壓降面積的大小及擴展由排水指數(shù)體現(xiàn)并予以控制。因此，排水指數(shù)的大小非常重要，它決定了壓降面積的大??；而更重要的是排水指數(shù)隨時間的變化，它深刻揭示了壓降面積的動態(tài)擴展綜上，煤層氣排采最重要的標準就是高數(shù)值的排水指數(shù)，并不斷緩慢提高，以不斷擴展降壓面積；否則，就一定是錯誤的排采七.煤層壓裂技術革命的配套措施正確排采：西南石油大學的認識排七.煤層壓裂技術革命的配套措施正確排采：西南石油大學的認識煤層滲透率煤層滲透率由客觀儲層條件決定，受壓裂和排采兩大過程影響，而最主要的影響因素是壓力敏感效應煤層的壓敏效應是毫無疑問的，如圖所示。這個圖反復出現(xiàn)說明了其代表性，也說明實驗研究太少了。目前，最關心也亟待解決的問題是壓力增加或減小速度對壓敏效應的定量化描述、壓力多次循環(huán)對壓敏效應的具體影響；以此為基礎，可以設計壓裂過程中保護儲層，并指導排采過程中控制壓降七.煤層壓裂技術革命的配套措施正確排采：西南石油大學的認識煤七.煤層壓裂技術革命的配套措施正確排采：西南石油大學的認識煤層滲透率盡管上述最關心也亟待解決的問題目前尚未解決，但從定性的角度，還是易于界定煤層氣排采的正確與錯誤排采過程中，井底壓力必須是不斷緩慢降低的過程，可以先快后慢，因為壓裂過程對裂縫周圍煤層的影響，而且排采初期利于壓裂產生的煤粉及時返排出來；但絕不容許下降太快，甚至是突變排采過程中，任何井底壓力的上下波動都是對煤層滲透率的傷害，而且波動幅度越大，傷害就越嚴重。事實上，這種井底壓力的上下波動和循環(huán)往復的加載，純粹是人為的、強加給煤層的附加傷害，是必須明確禁止的錯誤排采行為，也完全可以避免七.煤層壓裂技術革命的配套措施正確排采：西南石油大學的認識煤七.煤層壓裂技術革命的配套措施正確排采：西南石油大學的認識表皮系數(shù)無論是壓裂過程中壓裂液對煤層的傷害，還是排采過程中煤粉對煤層滲流通道的堵塞，都稱之為表皮效應，用表皮系數(shù)來度量壓裂過程產生大量煤粉是必然的，因為煤巖的特殊結構，加之高速流對煤層的沖刷以及攜砂液的磨蝕。這些產生的煤粉能通過手段實施隔離和穩(wěn)定固然好，否則就應及時（尤其是排采初期）返排出來，甚至不惜以輕微的支撐劑返排為代價，因為表皮效應的危害實在太大排采過程產生煤粉是很不正常的，對于中產井和低產井尤其如此。為此，必須嚴格禁止日產水量和日產氣量的大幅拉升，避免激動煤層而產生煤粉，從而影響煤層氣排采及其效果七.煤層壓裂技術革命的配套措施正確排采：西南石油大學的認識表七.煤層壓裂技術革命的配套措施（四）正確排采的標準及實例分析正確排采：西南石油大學的認識標準1：前低后高的排水指數(shù)，確保排水指數(shù)不斷緩慢提高標準2：降低井底壓力必須緩慢，禁止下降太快和上下波動標準3：提升日產水量和日產氣量必須緩慢，禁止大幅拉升這三條標準都具有可操作性，雖然目前還沒有針對各區(qū)塊進行量化和細化，但其重大意義是顯而易見的。下面，隨機選擇8口井進行分析，其中保德2口井、韓城3口井、大寧－吉縣3口井根據(jù)上述分析，提出正確排采應滿足下列三條標準：七.煤層壓裂技術革命的配套措施（四）正確排采的標準及實例分析七.煤層壓裂技術革命的配套措施（四）正確排采的標準及實例分析正確排采：西南石油大學的認識七.煤層壓裂技術革命的配套措施（四）正確排采的標準及實例分析七.煤層壓裂技術革命的配套措施（四）正確排采的標準及實例分析正確排采：西南石油大學的認識七.煤層壓裂技術革命的配套措施（四）正確排采的標準及實例分析七.煤層壓裂技術革命的配套措施（四）正確排采的標準及實例分析正確排采：西南石油大學的認識七.煤層壓裂技術革命的配套措施（四）正確排采的標準及實例分析七.煤層壓裂技術革命的配套措施（四）正確排采的標準及實例分析正確排采：西南石油大學的認識七.煤層壓裂技術革命的配套措施（四）正確排采的標準及實例分析七.煤層壓裂技術革命的配套措施（四）正確排采的標準及實例分析正確排采：西南石油大學的認識七.煤層壓裂技術革命的配套措施（四）正確排采的標準及實例分析七.煤層壓裂技術革命的配套措施（四）正確排采的標準及實例分析正確排采：西南石油大學的認識七.煤層壓裂技術革命的配套措施（四）正確排采的標準及實例分析七.煤層壓裂技術革命的配套措施（四）正確排采的標準及實例分析正確排采：西南石油大學的認識七.煤層壓裂技術革命的配套措施（四）正確排采的標準及實例分析七.煤層壓裂技術革命的配套措施（四）正確排采的標準及實例分析正確排采：西南石油大學的認識七.煤層壓裂技術革命的配套措施（四）正確排采的標準及實例分析七.煤層壓裂技術革命的配套措施正確排采：西南石油大學的認識（五）合理排采需解決的問題和技術對策問題1：壓敏效應的定量化描述問題2：支撐劑回流的預測、控制和預防問題3：煤粉產生與堵塞的預測、控制和綜合治理問題4：定量化排采、實時診斷和動態(tài)預警下面簡單分析這些問題，提出相應的技術對策和研究思路；事實上，其可行性已經論證，并已初步進行了先期探索前面提出的三條標準只是定性的，只能稱之為正確排采。要使正確排采過渡為合理排采，亟待解決下列四個問題：七.煤層壓裂技術革命的配套措施正確排采：西南石油大學的認識（七.煤層壓裂技術革命的配套措施正確排采：西南石油大學的認識壓敏效應的定量化描述實驗測試：測定不同區(qū)塊煤芯增壓速度與滲透率損失的關系曲線、壓力多次循環(huán)滲透率損失的情況，找出增壓速度臨界點數(shù)值模擬：建立數(shù)值模擬模型，數(shù)值求解增壓速度臨界點應用：利用煤芯巖石參數(shù)結果，建立不同區(qū)塊巖石參數(shù)與臨界增壓速度關系的圖版；根據(jù)測井數(shù)據(jù)得出煤層巖石參數(shù)，對照圖版，設計壓裂泵注程序，指導排采控制壓降速度作用：設計壓裂過程中保護儲層，指導排采過程中控制壓降內容：壓力增加或減小速度對壓敏效應的定量化描述，壓力多次循環(huán)對壓敏效應的具體影響對策：七.煤層壓裂技術革命的配套措施正確排采：西南石油大學的認識壓七.煤層壓裂技術革命的配套措施正確排采：西南石油大學的認識支撐劑回流的預測、控制和預防預測：綜合考慮地質、壓裂、排采等因素，建立神經網(wǎng)絡預測模型，并以大量現(xiàn)場資料為樣本，進行準確的預測控制：利用神經網(wǎng)絡預測模型，調整流速，模擬計算出壓后吐砂的臨界流速；自行設計和研發(fā)實驗裝置，模擬真實煤層條件，實驗測試壓后吐砂的臨界流速；相互驗證，現(xiàn)場檢驗預防：在預測壓后吐砂而且控制無效的情況下，研究并綜合應用纖維防砂、樹脂涂層砂、彈性砂等手段，并優(yōu)化壓裂布砂方式作用：防止支撐劑回流，避免卡泵而影響連續(xù)排采；同時，既不縮小支撐裂縫面積，也不降低裂縫導流能力內容：支撐劑回流的神經網(wǎng)絡預測，壓后吐砂臨界流速的模擬計算與測試，預防支撐劑回流的綜合應用與優(yōu)化對策：七.煤層壓裂技術革命的配套措施正確排采：西南石油大學的認識支七.煤層壓裂技術革命的配套措施正確排采：西南石油大學的認識煤粉產生與堵塞的預測、控制和綜合治理預測：綜合考慮地質、壓裂、排采等因素，建立神經網(wǎng)絡預測模型，并以大量現(xiàn)場資料為樣本，進行準確的預測控制：利用神經網(wǎng)絡預測模型，調整流速，模擬計算出煤粉返排的臨界流速；自行設計和研發(fā)實驗裝置，模擬真實煤層條件，實驗測試煤粉返排的臨界流速；相互驗證，并現(xiàn)場檢驗作用：盡可能避免煤粉產生，已產生的煤粉及時、有效地返排出來，避免煤粉污染支撐裂縫，堵塞煤層滲流通道內容：煤粉產生與堵塞的神經網(wǎng)絡預測，煤粉返排臨界流速的模擬計算與測試，煤粉堵塞的綜合治理對策：七.煤層壓裂技術革命的配套措施正確排采：西南石油大學的認識煤七.煤層壓裂技術革命的配套措施正確排采：西南石油大學的認識煤粉產生與堵塞的預測、控制和綜合治理綜合治理：在壓裂過程中通過技術手段隔離煤粉，研制并添加煤粉穩(wěn)定劑，從而達到隔離和穩(wěn)定煤粉的一定效果；研究和試驗解除煤層氣近井地帶堵塞（主要是煤粉堵塞）的常備技術（例如，高能氣體解堵、水力震蕩解堵等技術），形成煤層氣井定期維護（要求：簡易可行、經濟有效）的技術（可以理解，汽車還要定期維護呢）作用：盡可能避免煤粉產生，已產生的煤粉及時、有效地返排出來，避免煤粉污染支撐裂縫，堵塞煤層滲流通道內容：煤粉產生與堵塞的神經網(wǎng)絡預測，煤粉返排臨界流速的模擬計算與測試，煤粉堵塞的綜合治理對策：七.煤層壓裂技術革命的配套措施正確排采：西南石油大學的認識煤七.煤層壓裂技術革命的配套措施正確排采：西南石油大學的認識定量化排采、實時診斷和動態(tài)預警定量化排采：綜合利用前述技術，準確控制壓降速度、流量上限與下限（由壓敏效應的定量化描述確定排采的壓降速度，由支撐劑回流的預測與控制確定排采流量的上限，由煤粉堵塞的預測與控制確定排采流量的下限），再根據(jù)建立的標準，就能夠定量化排采，實施排采過程的精細控制實時診斷：排采過程中，實時診斷降壓面積、煤層滲透率、支撐裂縫的狀況及其動態(tài)變化，實現(xiàn)排采過程的可視化動態(tài)預警：以實時診斷結果為依據(jù)，全程監(jiān)控排采過程，對可能發(fā)生各種情況（尤其是錯誤情況）進行動態(tài)預警，并科學決策七.煤層壓裂技術革命的配套措施正確排采：西南石油大學的認識定匯報提綱煤層壓裂地質特征煤層壓裂裂縫規(guī)律煤層氣采出機制煤層壓裂技術革命的發(fā)展方向煤層壓裂技術革命的實現(xiàn)途徑煤層壓裂技術革命的可行方案煤層壓裂技術革命的配套措施結論、展望與建議匯報提綱煤層壓裂地質特征創(chuàng)新結論：八.結論、展望與建議首次揭示了煤層壓裂裂縫的形態(tài)和規(guī)模：根據(jù)壓裂基礎理論，結合煤層壓裂地質特征，以現(xiàn)場裂縫監(jiān)測結果為依據(jù)，綜合判定煤層壓裂所形成的水力裂縫為裂縫網(wǎng)絡，主要由主裂縫、次裂縫、微細裂縫交織而成，平面上呈不規(guī)則的橢圓形；以現(xiàn)有壓裂技術，長軸、短軸方向的動態(tài)裂縫半長大致為120、60m，長軸與短軸之比為2:1，長軸、短軸方向的支撐裂縫半長大致為60、40m，長軸與短軸之比為3:2首次提出了非常規(guī)體積壓裂，并進行了系統(tǒng)論證和方案設計：非常規(guī)體積壓裂要求：復合壓裂液，用量2800－3500m3，最佳3000m3；兩結合的支撐劑，用量100－120m3，最佳110m3；施工排量15－20m3/min，最佳16m3/min；更高鋼級（至少N80）、盡可能更大管徑（7英寸）、質量合格的套管，井口選用70井口創(chuàng)新結論：八.結論、展望與建議首次揭示了煤層壓裂裂縫的形態(tài)和創(chuàng)新結論：八.結論、展望與建議首次在壓裂液體系及配方研制方面取得重大突破：研制出無傷害壓裂液，與活性水壓裂液相比，