[發(fā)明專利]一種煤層自生氣壓裂液及其施工工藝

在審

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• 申請日: 2015-05-12
• 公開（公告）號: CN104790933A
• 公開（公告）日: 2015-07-22
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 蘇現(xiàn)波;宋金星;蘇黎楠;張士偉;司青
• 申請（專利權(quán)）人: 河南理工大學
• 主分類號: E21B43/26
• 分類號: E21B43/26
• 代理公司: 鄭州聯(lián)科專利事務(wù)所(普通合伙) 41104
• 代理人: 時立新

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于煤層壓裂技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種煤層自生氣壓裂液及其施工工藝。

背景技術(shù)

我國煤層氣儲層具有低滲透性、低儲層壓力和低含氣飽和度的“三低”特點，嚴重制約著煤層氣資源的開發(fā)利用。若要實現(xiàn)煤層氣的商業(yè)化開采，必須對煤儲層進行強化改造，改善滲透性，增加含氣飽和度，提高儲層壓力。現(xiàn)有的技術(shù)方法主要集中在煤儲層的增透改造，并未改善煤儲層的含氣飽和度和儲層壓力。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種煤層自生氣壓裂液，同時提供了利用該壓裂液進行施工的施工工藝。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種煤層自生氣壓裂液，由46-49wt%氯化銨溶液、23-26wt%亞硝酸鈉溶液和激活劑組成，其中氯化銨溶液與亞硝酸鈉溶液的質(zhì)量比為1∶1，激活劑的類型和用量根據(jù)儲層壓力、溫度獲得。

激活劑濃度選擇的基本原則為：儲層壓力＜5MPa時，激活劑的濃度為1000-3000ppm；儲層壓力5-9MPa時，激活劑的濃度為3000-9000ppm；儲層壓力＞9MPa時，激活劑的濃度為9000-12000ppm。

激活劑采用常溫下穩(wěn)定性較好、酸性較弱的酸（本領(lǐng)域技術(shù)人員可根據(jù)常規(guī)技術(shù)進行選擇），可以是固體酸，也可以是液體酸；所述激活劑濃度同時滿足以下條件：激活劑使壓裂液pH為5-6，產(chǎn)氣峰值在氯化銨溶液和亞硝酸鈉溶液混合后53-57min，產(chǎn)氣峰值持續(xù)時間為6-9min，且最終反應(yīng)體系氣液比最大。

利用上述煤層自生氣壓裂液進行施工，當煤層自生氣壓裂液進行水力壓裂時，包括以下步驟：

（1）選擇進行壓裂改造的地面煤層氣井；

（2）根據(jù)選定的進行壓裂改造的地面煤層氣井的儲層壓力、溫度在實驗室條件下確定激活劑的類型和濃度；根據(jù)壓裂液數(shù)量，確定氯化銨溶液、亞硝酸鈉溶液和激活劑的總量；

（3）煤層自生氣壓裂液一般作為前置液使用，亦可作為攜砂液代替活性水使用；施工時，將氯化銨溶液、亞硝酸鈉溶液和激活劑采用不同泵組分源在井口混合后注入煤層，進行水力壓裂，水力壓裂結(jié)束后至少3h，確保自生氣壓裂液反應(yīng)完全，再開始返排壓裂液；

（4）效果檢驗，主要指標包括儲層壓力、含氣飽和度和煤層氣井的臨界解吸壓力、日產(chǎn)氣量、最終采收率。

上述施工工藝步驟（4）中水力壓裂既包括煤層氣井的首次水力壓裂，也含有煤層氣井的二次壓裂改造和解堵施工。

當煤層自生氣壓裂液與其他非活性水壓裂液聯(lián)合壓裂時，包括以下步驟：

（1）選擇進行壓裂改造的地面煤層氣井；

（2）根據(jù)選定的進行壓裂改造的地面煤層氣井的儲層壓力、溫度在實驗室條件下確定激活劑的類型和濃度；根據(jù)壓裂液數(shù)量，確定氯化銨溶液、亞硝酸鈉溶液和激活劑的總量（本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)常規(guī)技術(shù)做出，故具體過程不再贅述）；

（3）將壓裂液分別注入煤層，進行壓裂，煤層自生氣壓裂液與其他非活性水壓裂液之間要泵入20-30m³的活性水壓裂液進行隔離，壓裂結(jié)束后至少3h，確保自生氣壓裂液反應(yīng)完全，再開始返排壓裂液。

（4）效果檢驗，主要指標包括儲層壓力、含氣飽和度和煤層氣井的臨界解吸壓力、日產(chǎn)氣量、最終采收率。

上述兩種施工工藝中，自生氣壓裂液返排時不需伴注助排劑（助排劑為液氮、氮氣泡沫、二氧化碳或二氧化碳泡沫）

本發(fā)明利用氯化銨與亞硝酸鈉的水溶液在激活劑的作用下發(fā)生反應(yīng)，釋放出的熱量和氣體在煤層中通過徑向和垂向傳導(dǎo)作用可以大幅度的提高近井地帶的溫度和地層壓力。壓裂液釋放出的大量高能氮氣能夠進入液體無法進入的孔隙，破壞毛細管阻力，提高裂縫導(dǎo)流能力。通過控制激活劑的用量，可自主控制生熱產(chǎn)氣峰值和生熱產(chǎn)氣速度，確保在完成造縫之后迎來生熱峰值。本發(fā)明可改善煤儲層滲透性，增加含氣飽和度，提高儲層壓力，提高單井日產(chǎn)氣量和最終采收率，且反應(yīng)產(chǎn)物對儲層不造成污染和傷害。

本發(fā)明自生氣壓裂液，與傳統(tǒng)的伴注液氮壓裂液相比，只需要常規(guī)壓裂施工設(shè)備，不需要液氮增能壓裂注入裝備。傳統(tǒng)的伴注液氮壓裂液中液氮增能壓裂注入裝置設(shè)備相對龐大，成本相對高，注氣組織施工工序相對復(fù)雜。自生氣壓裂液無需改變原有壓裂施工設(shè)備，具有經(jīng)濟投入少、功能作用多、可操作性強、工藝簡便，安全性高等特點，還能夠有效減少伴注液氮對煤儲層造成的冷傷害。本發(fā)明壓裂液我國低滲、低壓、低溫煤儲層具有較強的針對性和較好的應(yīng)用前景。

具體實施方式

下面結(jié)合實施例對本發(fā)明作進一步的說明，但本發(fā)明的保護范圍并不僅限于此。