[發明專利]一種適用煤層壓裂液動濾失的實驗評價方法

有效

• 申請號: 201010243628.6
• 申請日: 2010-08-02
• 公開（公告）號: CN101899975A
• 公開（公告）日: 2010-12-01
• 發明（設計）人: 伊向藝;丁云宏;盧淵;管保山;張浩;梁利;劉萍
• 申請（專利權）人: 成都理工大學;廊坊中石油科學技術研究院
• 主分類號: E21C37/22
• 分類號: E21C37/22;G01N15/08
• 代理公司: 天津盛理知識產權代理有限公司 12209
• 代理人: 王來佳

技術領域

本發明屬于煤層氣開發及相關實驗技術領域，尤其是一種適用煤層壓裂液動濾失的實驗評價方法。

技術背景

壓裂液從裂縫向地層濾失是煤層壓裂的基本現象。煤巖不同于常規石油儲層類巖石，煤巖石裂隙系統發育，當壓裂液注入煤層時，由于注入流體的壓力遠大于地層流體壓力，容易重新開啟或擴大原來的天然裂縫，使滲透率大大增加，導致煤層壓裂液濾失現象嚴重。針對以往壓裂施工的分析結果表明，煤層施工壓裂液效率一般只有15％～30％，濾失量很大。

常規石油儲層類巖石的壓裂液動濾失評價方法主要是通過泵將壓裂液泵入并調整回壓使壓裂液在一定的濾失壓差下并以一定剪切速率流過巖心端面，并測取濾液的濾失時間和濾失量，這種方法存在的主要缺陷為：(1)巖心兩端壓差主要通過泵來進行調節，使得巖心兩端壓差維持在地層裂縫內外的水平，故對泵的要求較高，當巖心入口端壓力過大時，容易造成對泵的損害；(2)夾持器內的巖心沒加圍壓，與地層條件下的實際濾失條件有所偏差。

由于煤巖具有的低滲透率和強應力敏感特性，在動濾失評價實驗過程中，不考慮圍壓的濾失量和考慮圍壓的濾失量是有較大區別的；且煤層由于埋深相對較淺，煤巖動濾失實驗過程中的壓力、剪切速率以及溫度都與常規油氣類巖石的動濾失實驗有所區別，故用實驗來評價煤層壓裂液動濾失時需要考慮煤層的特殊性，綜合設計出一套適用煤層壓裂液動濾失實驗評價方法。

發明內容

本發明的目的在于提供一種適用煤層壓裂液動濾失的實驗評價方法，以測定不含支撐劑的壓裂液在高溫高壓下通過巖心端面時的濾失性。

本發明的目的是通過以下技術方案實現的：

一種適用煤層壓裂液動濾失的實驗評價方法，實驗評價方法的步驟是：

(1)測取壓裂液損害前的煤巖氣測滲透率；

(2)煤巖清水濾失實驗：將已測定滲透率的巖心裝入巖心夾持器內，在液腔內裝入清水，圍壓為對應埋深的有效應力，設定轉子攪拌速率，當濾液開始流出時，開始記錄時間、初始濾失質量、濾液的累計濾失量，測定時間為120min，即完成煤巖清水濾失實驗；

(3)煤巖壓裂液濾失實驗：卸去液腔壓力，保持圍壓不變，將液腔內的清水排出，并配好與煤層匹配的壓裂液，裝入液腔內，設定液腔壓力，設定轉子攪拌速率，當濾液開始流出時，開始記錄時間、初始濾失質量、濾液的累計濾失量，測定時間為120min，停止攪拌，并停止計時，卸去液腔壓力和圍壓，并泄去壓裂液，即完成煤巖壓裂液濾失實驗；

(4)煤巖壓裂液損害率的測定：在巖心夾持器出口端處接上管線，并連接上泵用清水反向驅替，將液腔頂蓋打開，觀測巖心夾持器靠近液腔處出液情況，直至液腔出液變清，全為清水時，關閉驅替泵，停止驅替，并將液腔內液體排出，最后用反向測取煤巖濾失后的氣體滲透率，即完成煤巖壓裂液損害率的測定。

而且，所述測取壓裂液損害前煤巖氣測滲透率的方法是：選定好煤樣先烘干，并按SY/T5336-1996巖心常規分析方法測取煤樣濾失前的滲透率。

而且，所述步驟(2)及步驟(3)設定轉子攪拌速率是根據實際地層壓裂液的剪切速率。

本發明優點和積極效果是：

1、本發明與以往常規石油儲層類巖石壓裂液動濾失評價方法相比，巖心兩端濾失壓差形成方式不同。本發明主要通過恒壓泵給液腔加壓形成濾失壓差，行業標準中的濾失壓差為3.5MPa，因此恒壓泵可以設定較低的壓力，同時又可以方便地改變濾失壓差以適應煤巖的特殊要求；針對煤層的埋深條件和應力特性，設計出適用于煤層壓裂液動濾失評價的壓力和剪切速率，圍壓為對應埋深的有效應力，根據實際地層壓裂液剪切速率設定轉子攪拌速率；

2、本發明與以往常規石油儲層類巖石壓裂液動濾失評價方法相比，壓裂液剪切方式不同。對比常規石油儲層類巖石壓裂液動濾失評價方法模擬管道的剪切方式而言，本發明通過轉動設備形成壓裂液在巖心端面上的流動剪切，剪切方式更為合理，巖心端面的剪切速率分布更為均勻，并且還可以真實地模擬鉆井時的井壁動濾失情況。

3、本發明給巖心夾持器加載對應埋深的有效應力，夾持器連接壓裂液液腔，攪拌液腔中的壓裂液使壓裂液以一定流速流過巖心前部端面，用恒壓泵給液腔加壓，使巖心前后兩端形成一定的壓差，測取巖心出口端濾液的濾失量和對應的濾失時間。本發明模擬煤層增產改造過程中壓裂液濾失情況，實現科學有效地測定不含支撐劑的壓裂液在地層條件下的濾失特性。

具體實施方式

下面結合實施例，對本發明進一步說明；下述實施例是說明性的，不是限定性的，不能以下述實施例來限定本發明的保護范圍。