中俄交流會-煤層氣儲層改造(多級多段壓裂)新技術(shù)研究與進展

煤層氣儲層改造（多級多段壓裂）新技術(shù)研究與進展中國石油勘探開發(fā)研究院非常規(guī)所二零一七年十月目錄一、中國煤層氣井壓裂現(xiàn)狀二、中國煤層氣井壓裂技術(shù)研究進展三、煤層氣井多層多級改造技術(shù)措施四、幾種新型的煤層氣壓裂工藝一、中國煤層氣井壓裂現(xiàn)狀使用了活性水、清潔壓裂液、凍膠三種壓裂液體系，其中活性水為主目錄一、中國煤層氣井壓裂現(xiàn)狀二、中國煤層氣井壓裂技術(shù)研究進展三、煤層氣井多層多級改造技術(shù)措施四、幾種新型的煤層氣壓裂工藝1、壓裂液優(yōu)選技術(shù)煤巖成分、表面性質(zhì)，溫度壓力，地下和地面水礦化度、水型及離子含量等活性水線性膠凍膠不同類型壓裂液對煤層的傷害試驗二、中國煤層氣井壓裂技術(shù)研究進展通過壓裂液設(shè)計優(yōu)選，可將儲層傷害降低60%以上粉砂降濾2、降濾失技術(shù)晉試7井一、二次壓裂采用活性水壓裂，由于濾失大，施工曲線劇烈波動，均未成功三次壓裂采用凍膠壓裂，一次成功，日產(chǎn)氣大于3000m3高粘液體降濾降濾變排量降濾通過降濾措施，壓裂成功率可達95%以上3、支撐劑段塞技術(shù)

一個區(qū)塊選1-2口井在前置液階段段塞前后做降排量測試，確定近井摩阻的大小和段塞對摩阻的消除效果，以評價該技術(shù)對煤層的適應(yīng)程度和效果，確定段塞的體積和支撐劑濃度。4、支撐劑粒徑組合技術(shù)采用組合支撐劑技術(shù)，在對裂縫導流能力降低不大的前提下，有效提高支撐劑運移距離，提高有效支撐縫長度。內(nèi)環(huán)監(jiān)測0-50m外環(huán)監(jiān)測50-90m5.大地電位裂縫監(jiān)測技術(shù)一種利用地面局部電場變化監(jiān)測壓裂裂縫的技術(shù)適用條件：各類井壓裂裂縫監(jiān)測、注水效果評價特點：經(jīng)濟、實用、不影響地面環(huán)境不足：只能測動態(tài)縫長及方向中國的裂縫監(jiān)測技術(shù)還有：微地震，同位素示蹤、微形變測量、井溫測量等目錄一、中國煤層氣井壓裂現(xiàn)狀二、中國煤層氣井壓裂技術(shù)研究進展三、煤層氣井多層多級改造技術(shù)措施四、幾種新型的煤層氣壓裂工藝三、煤層氣井多層多級改造技術(shù)措施1、填砂和橋塞分層壓裂

適用條件：目的煤層3層以內(nèi)，且兩鄰層之間需有足夠間隔距離（>30m）

優(yōu)點：安全，易于實施，封隔效率高，可以采用空井筒進液，排量大，摩阻??；

難點：反復作業(yè)，施工周期長橋塞分層填砂分層在有兩套主力煤層的地區(qū)，這種分層方式使用率達到95%以上，常與投球方式結(jié)合，可以實現(xiàn)多套薄煤層的壓裂。中國已研制出可溶性橋塞，即將在煤層氣使用應(yīng)用效果：沁水、鄂東氣田廣泛應(yīng)用，99%以上一次完成壓裂施工

適用條件：層數(shù)多（3層以上），厚度小（小于3m），單層之間跨度大（大于5m），一次壓裂跨度不大于30m，

難點：難以控制要壓開的層位，效率較低。2、投球分壓琿春煤田BLCX-1005井壓裂分層示意圖第一層第二層投球分壓示意圖投球前液體流向投球后液體流向壓裂尼龍橡膠球應(yīng)用效果：該項工藝與橋塞及填砂分層及結(jié)合使用，是目前我國煤層氣使用率最高的壓裂工藝

適用條件：油管壓裂、高粘液體壓裂

難點：砂堵后處理困難；

Ws5-5井預(yù)計的施工壓力超過套管承壓，采用油管帶封隔器壓裂封隔器壓裂3、封隔器分層壓裂應(yīng)用情況：盡管利用封隔器壓裂在常規(guī)油氣中已相當成熟，但在煤層氣井多數(shù)還是使用在一些特殊情況下4、連續(xù)油管拖動壓裂該項工藝對于煤層氣仍在試驗中，僅西南能礦天然氣能投公司“大2井試驗了“噴砂射孔連續(xù)油管底封拖動分層壓裂技術(shù)”，科瑞公司在新疆也完成了一口井試驗，具體情況不詳井身結(jié)構(gòu)圖中國第一口煤層氣井水平井分段改造，套管射孔完井+速鉆橋塞，分9段壓裂5、煤層氣水平井分段壓裂目錄一、中國煤層氣井壓裂現(xiàn)狀二、中國煤層氣井壓裂技術(shù)研究進展三、煤層氣井多層多級改造技術(shù)措施四、幾種新型的煤層氣壓裂工藝1、氮氣泡沫壓裂四、幾種新型的煤層氣壓裂工藝泡沫顯微照片在地質(zhì)情況基本相同的條件下，通過對周圍井的產(chǎn)量對比分析發(fā)現(xiàn)，氮氣泡沫壓裂井的增產(chǎn)效果非常顯著；注入液量,m3

加砂,m3

施工排量,m3/min活性水CO220-40目16-20目活性水CO2

688.47652.556.4-6.60.9-1.12、CO2增能壓裂這是一種固化裂縫形態(tài)，防止支撐劑和煤粉運移的措施。亞美大陸公司MBS28-115#MBS25-73、砂楔（Sand-Wedge）壓裂加入砂楔未加入砂楔亞美油氣公司在山西馬必區(qū)塊實施20多井平均產(chǎn)量提高20-30%，其中MBS01井（3井12層）曾一度達到1萬方/天，后基本穩(wěn)產(chǎn)在4000方/天左右。

實驗表明，加有砂楔的支撐劑滲透效果將比以往提高20%到30%，在實際壓裂過程中，導流能力有可能提高100%-200%。4、水力噴射造穴復合壓裂工藝適用范圍：煤層段固井水泥環(huán)厚度過大者（超過1m），適用于套管井、多層；難點：易沉砂或砂堵；套管直斜井水力噴射造穴復合壓裂示意圖造穴返出的煤漿和煤粉效果：沁水地區(qū)實施16口，有效井9口，有效率56%，單井平均增量320方埋深圖320方造穴壓裂示意圖常規(guī)壓裂示意圖煤層煤層5.間接壓裂適用條件：煤層本體破碎，但頂?shù)装逋暾?；難點：受應(yīng)力剖面影響，控制縫高難度大；煤層射孔(高壓導致煤層壓實，滲透率永久傷害)煤層與脆性界面射孔(延長裂縫長度，增加導流能力)應(yīng)用效果：在山西構(gòu)造煤發(fā)育地區(qū)實施頂板壓裂井9口，有效井7口，有效率78%，單井平均增量440方440方單井增量柱狀圖3600方頂板壓裂井綜合生產(chǎn)曲線構(gòu)造煤煤層壓裂示意圖頂板壓裂示意圖支撐劑嵌入軟煤中支撐劑下沉進入煤中分類增量井數(shù)平均增量一類>1000341301二類200-1000101528三類<2006556平均200506>1000方200-1000方<200方措施井分類分布圖適用條件：由于低滲或滲透率通道堵塞井難點：預(yù)期效果及經(jīng)濟性效果：如某區(qū)塊共實施重復壓裂井200口，其中一類、二類井135口，三類井65口，見效井162口，增產(chǎn)效果見下表6、重復壓裂鄭4-150：解吸壓力3.5MPa，初期快速降液，平均日降液幅度40米/天，2014年5月實施中規(guī)模二次壓裂，日增氣量1300方鄭3-113井：解吸壓力3.8MPa，初期放氣較快，最高放至2000方，2013年10月實施中規(guī)模二次壓裂，日增氣量1500方14000.1130015000.110002000小結(jié)：

1、中國石油形成了以活性水為主壓裂體系；實現(xiàn)了“安全、高效、低成本”現(xiàn)場施工作業(yè)；2、針對不同煤層特點，研發(fā)了氮氣泡沫壓裂、C