技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種煤層氣井壓裂用的水基氮?dú)馀菽瓑毫岩杭捌渲苽浞椒ǎ瑢儆谟吞锘瘜W(xué)的技術(shù)領(lǐng)域。

技術(shù)背景

煤是一種楊氏模量低、泊松比高、硬度低、易破碎的非常規(guī)儲(chǔ)層，它是由基質(zhì)和裂縫兩部分組成，煤層氣主要以吸附狀態(tài)在煤層基質(zhì)微孔隙內(nèi)表面上，裂縫系統(tǒng)才是煤層流體（氣和水）運(yùn)移的主要通道。煤層的裂縫系統(tǒng)受到很多因素的影響，連通性差，滲透率低是煤儲(chǔ)層致命的缺陷，因此需要壓裂改造以改善煤層的導(dǎo)流能力，常規(guī)煤層氣直井如果不通過(guò)壓裂改造很難獲得產(chǎn)能。

由于煤層氣層具有低孔、低滲、易受污染等特點(diǎn)，因此壓裂時(shí)需要特別注意降低壓裂液對(duì)煤層的傷害。在煤層氣井壓裂中，壓裂液與煤層接觸造成的滲透率降低，一般是由煤基質(zhì)的割理被堵塞及液體吸附造成的，此外煤層的水化膨脹和其它不良化學(xué)反應(yīng)也是造成儲(chǔ)層滲透率降低的原因。但從傷害的主要成分分析以堵塞和吸附為主，因此要求壓裂液以不形成濾餅，殘?jiān)椭饕砑觿┚哂休^小的吸附性能、小分子為特點(diǎn)。同時(shí)它也得具有一定的粘度，以提高壓裂液攜砂能力。煤層氣開(kāi)采開(kāi)發(fā)一般有低投入、低產(chǎn)出的特點(diǎn)，就要求壓裂液必須成本低、易實(shí)施、傷害小、攜砂性能好等特點(diǎn)，才能在煤層氣壓裂中得到大規(guī)模推廣。

由于煤儲(chǔ)層的滲透率低，目前大規(guī)模應(yīng)用于常規(guī)砂巖儲(chǔ)層的胍膠和聚合物凍膠壓裂液，由于聚合物分子量大，在水中分散溶解性差，水不溶性高，壓裂結(jié)束后，有相當(dāng)一部分水不溶物（20%～60%）和未徹底破膠的大分子駐留在地層裂縫中，返排率較差，使地層滲透率下降，降低了壓裂改造效果，所以一般不用于煤層氣的儲(chǔ)層改造。煤層氣層主要使用活性水壓裂液，目前占到了煤層氣壓裂液市場(chǎng)的90%以上，但是其攜砂能力較差。而油氣田壓裂中普遍使用的清潔壓裂液雖然具有低傷害，攜砂性能好等特點(diǎn)，但其成本較高，普遍高于800元/m³以上，這些均無(wú)法滿足煤層氣井壓裂的需要。

CN101805600A（CN201010150239.9）公開(kāi)了一種適合煤層氣儲(chǔ)層的凍膠壓裂液，由質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.3％～0.5％的非離子聚丙烯酰胺、0.014％～0.04％的氧氯化鋯(ZrOCl2)作交聯(lián)劑、0.01％～0.12％的鹽酸作pH調(diào)節(jié)劑、0.06％～0.12％的破膠劑和余量水組成，破膠劑是由過(guò)硫酸銨和亞硫酸鈉按質(zhì)量比為(1.0～3.0)∶1所組成的氧化還原體系，能使凍膠在低溫條件破膠。該發(fā)明所提出的凍膠壓裂液成凍時(shí)間和破膠時(shí)間可調(diào)，具有低溫交聯(lián)速度快、粘度大、低濾失、破膠徹底且破膠液無(wú)殘?jiān)⒁追蹬诺奶攸c(diǎn)，能有效地提高煤層氣產(chǎn)能。CN101948684A（CN201010296038.X）提供了一種煤層氣井壓裂用新型活性水壓裂液，常用的活性水壓裂液一般由清水、防膨劑(常用氯化鉀)和助排劑(通常是表面活性劑的復(fù)配物，油田常用助排劑有D-60和HP-8等)按一定比例配制而成。該活性水壓裂液在壓裂施工時(shí)表現(xiàn)出摩阻高及對(duì)壓裂施工過(guò)程中產(chǎn)生的煤粉無(wú)分散作用的缺陷。本發(fā)明是在常用的活性水壓裂液中添加降阻劑(陰離子或非離子聚丙烯酰胺)和煤粉分散劑(木質(zhì)素磺酸鹽，如木質(zhì)素磺酸鈉)配制而成。按質(zhì)量百分比，氯化鉀占1％～2％，降阻劑占0.02％～0.06％，分散劑占0.01％～0.03％。本發(fā)明具有配方簡(jiǎn)單，降低施工管柱摩阻，均勻分散煤粉的作用，對(duì)煤層的傷害小、易返排的特點(diǎn)。CN102031103A（CN201010548539.2）一種CO₂清潔泡沫壓裂液體系，該壓裂液體系由下述質(zhì)量百分?jǐn)?shù)的組分組成：水溶性疏水締合聚合物為0.3-0.8%、流變助劑為0.25-0.55%、粘土穩(wěn)定劑為0.5-3.0%、起泡劑為0.1-0.5%、破膠劑為0.01-0.2%、液態(tài)CO₂為30.0-80.0%、余量為水。該發(fā)明用液態(tài)CO₂清潔泡沫壓裂液體系無(wú)需交聯(lián)劑，起泡性好、穩(wěn)泡能力高、攜砂能力強(qiáng)，而且破膠易控制，破膠后無(wú)殘?jiān)颇z液表/界面張力低，對(duì)地層傷害小，可用于60-140℃低滲、低壓、水敏性儲(chǔ)層的壓裂改造。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)以上現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種壓裂效果較好的煤層氣氮?dú)馀菽瓑毫岩杭捌渲苽浞椒ā?/p>

術(shù)語(yǔ)說(shuō)明：

氣液比，指氮?dú)怏w積與液相體積比。

本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

一種煤層氣氮?dú)馀菽瓑毫岩海庀嗪鸵合?氣相是氮?dú)?液相是含有0.20~0.50wt%起泡劑、0.4~1.0wt%穩(wěn)泡劑、0.10~0.30wt%破膠劑的水溶液，氣相和液相的氣液比為（2~4）∶1體積比，其中：