[發(fā)明專(zhuān)利]煤層氣井控壓注入增產(chǎn)的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201110322812.4
• 申請(qǐng)日: 2011-10-21
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102352747A
• 公開(kāi)（公告）日: 2012-02-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 秦義;趙文秀;胡書(shū)寶;謝唯一;田瑋;楊波;樊彬
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 中國(guó)石油天然氣股份有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): E21B43/26
• 分類(lèi)號(hào): E21B43/26
• 代理公司: 北京市中實(shí)友知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限責(zé)任公司 11013
• 代理人: 李玉明

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及高階煤煤層氣增產(chǎn)作業(yè)中的一種新型增產(chǎn)工藝方法。

背景技術(shù)

煤層氣的直井開(kāi)發(fā)，壓裂是增產(chǎn)的主要措施之一。目前，直井壓裂普遍采用水力壓裂工藝，施工參數(shù)：注入液量400～600m³，注入壓力8～22MPa，砂量30～50m³，排量4～9m³/min，壓后2小時(shí)返排采氣生產(chǎn)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，沁水地區(qū)煤層氣井壓裂后有1/3產(chǎn)氣量未達(dá)到開(kāi)發(fā)開(kāi)發(fā)方案要求。根據(jù)室內(nèi)實(shí)驗(yàn)結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)壓裂施工曲線，證明高階煤煤巖結(jié)構(gòu)差異較大，存在較大的塑性變形，煤巖的產(chǎn)氣機(jī)理和構(gòu)造與砂巖油藏存在著顯著的區(qū)別，單純的將油井壓裂工藝用于煤層氣井壓裂，不能達(dá)到預(yù)期的產(chǎn)氣效果。其主要表現(xiàn)在以下幾點(diǎn)：

1)現(xiàn)有的油井壓裂工藝在煤層氣井上應(yīng)用，造成煤巖的應(yīng)力集中，形成單一裂隙，不能有效溝通煤巖自身割理與裂隙，溝通的壓力波及范圍較小，影響產(chǎn)氣量；

2)現(xiàn)有的壓裂方式造成煤巖的破碎、坍塌，致使粉煤灰堆積，影響煤層氣井的壓裂效果；

3)現(xiàn)有的壓裂添加的石英砂支撐劑嵌入煤儲(chǔ)層，降低裂縫導(dǎo)流能力，影響壓裂效果。

在此狀況下，利用柱塞泵，采用小排量、大液量連續(xù)泵入的工藝，完成不同結(jié)構(gòu)煤巖的塑性變形，使裂隙不再閉合，提高裂縫波及體積。

中國(guó)專(zhuān)利公開(kāi)號(hào)：CN1156785A，提供了“一種開(kāi)采煤層氣的方法”。首先從地面鉆井到煤層的圍巖中，然后對(duì)圍巖作改善透氣性處理，煤層中的煤層氣經(jīng)圍巖后流到井中被抽取。該方法特別適用于我國(guó)許多透氣性很差的煤層開(kāi)采煤層氣。對(duì)圍巖作改善透氣性處理也比煤層容易。另外，這種方法使煤層與直接接觸的巖層有寬大的接觸面，可大大提高煤層氣的開(kāi)采量。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是：提供一種煤層氣井控壓注入增產(chǎn)的方法，采用小排量、控壓注入方式進(jìn)行煤層氣井壓裂，保護(hù)煤層結(jié)構(gòu)，確保壓裂時(shí)煤層有足夠的充填液，完成微裂縫的開(kāi)啟并達(dá)到塑性變形的狀態(tài)，擴(kuò)大煤層氣解吸范圍，降低投資成本。克服現(xiàn)有壓裂方式對(duì)煤巖易造成破碎、坍塌及粉煤灰堆積等傷害的缺陷的不足。

本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：煤層氣井控壓注入增產(chǎn)的方法，采用小排量、不加入支撐劑、控壓注入方式進(jìn)行煤層氣井壓裂，確保煤層有足夠的充填液，完成煤巖由彈性變形到塑性變形的過(guò)程。其特征在于：

具體工藝步驟如下：

煤層氣井控壓注入增產(chǎn)的方法，其特征是通過(guò)以下步驟實(shí)現(xiàn)：

步驟A、采集高階煤煤巖儲(chǔ)層的孔隙度、儲(chǔ)層厚度、壓力波及半徑和煤儲(chǔ)層體積參數(shù)；

步驟B、根據(jù)煤儲(chǔ)層體積、煤巖孔隙度及煤儲(chǔ)層厚度測(cè)算水力壓裂后人工裂縫的壓力波半徑；

R=VπφH]]>

式中：φ——孔隙度；無(wú)量綱；

H——煤儲(chǔ)層厚度，單位：m；

R——壓力波半徑，單位：m；

V——煤儲(chǔ)層體積，單位：m³

步驟C、運(yùn)用MTS真三軸巖石力學(xué)性質(zhì)測(cè)試儀測(cè)試并確定煤儲(chǔ)層中煤巖的楊氏模量、泊松比和抗拉強(qiáng)度參數(shù)；

步驟D、運(yùn)用裂縫擴(kuò)展實(shí)驗(yàn)設(shè)備，模擬煤巖壓裂裂縫形態(tài)，確定人工裂縫體積；

步驟E、依據(jù)壓力波及的半徑，確定注入液量；

Q＝πR²φH

式中：φ——孔隙度，無(wú)量綱；

H——煤儲(chǔ)層厚度，單位：m；

R——壓力波及的半徑，單位：m；

Q——注入液量，單位：m³

步驟F、根據(jù)步驟E的計(jì)算，確定注入液量，進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)施工：

①將兩個(gè)壓裂液儲(chǔ)存罐的出口通過(guò)管線并聯(lián)后連接柱塞泵的入口；在壓裂液儲(chǔ)存罐到柱塞泵的入口的管線上連接有閥門(mén)，柱塞泵的出口通過(guò)管線連接一個(gè)井口采氣樹(shù)進(jìn)液閥門(mén)，在柱塞泵出口到井口采氣樹(shù)進(jìn)液閥門(mén)之間的管線上連接有流量表和承壓35Mpa的壓力表；采氣樹(shù)固定在套管頂部的法蘭盤(pán)上。

②將施工井在該方法實(shí)施前生產(chǎn)期間累計(jì)產(chǎn)水量以最大排量注入煤層，以充填儲(chǔ)層裂縫中采出部分的體積，使儲(chǔ)層裂縫完全充填液體。

③控制注入液體的壓力低于20Mpa時(shí)，保持每小時(shí)注入量7～25m³；