[發(fā)明專利]一種中高階煤層氣井的壓裂方法

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• 申請?zhí)枺?/td>: 201610101943.2
• 申請日: 2016-02-24
• 公開（公告）號: CN107120101A
• 公開（公告）日: 2017-09-01
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 蔣廷學(xué);曲海;周林波;劉建坤;卞曉冰;李洪春
• 申請（專利權(quán)）人: 中國石油化工股份有限公司;中國石油化工股份有限公司石油工程技術(shù)研究院
• 主分類號: E21B43/267
• 分類號: E21B43/267
• 代理公司: 北京聿宏知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司11372
• 代理人: 張少輝,何嬌

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及煤層氣增產(chǎn)技術(shù)，特別涉及一種中高階煤層氣井的壓裂方法。

背景技術(shù)

目前，煤層氣井的完井方式有直套管固井、裸眼洞穴、水平井、U型井、V型井及魚骨狀井等。除了裸眼洞穴及魚骨狀完井方式外，其他的完井方式都要進行水力壓裂作業(yè)以獲得商業(yè)開發(fā)效益。目前的水力壓裂方法主要采用較大排量及加砂規(guī)模，壓裂液主要采用清水(以往曾采用常規(guī)瓜膠壓裂及清潔壓裂液等，但效果與清水基本相當(dāng)，而且成本較貴而逐步淡出市場)等，但效果一直不盡人意，主要原因在于煤層的以下特殊性：

1、塑性特征強：煤層的楊氏模量一般只有幾千兆帕，比常規(guī)的砂巖要低5-10倍以上，比碳酸鹽巖更低。低的楊氏模量帶來煤層破裂前的塑性形變期長，換言之，轉(zhuǎn)向壓裂形成新裂縫的難度加大；其次，支撐劑的嵌入嚴重，加之煤層壓裂的施工砂液比難以提高，使煤層壓裂裂縫的導(dǎo)流能力快速降低；最后，由于煤層的高排量施工，井底施工壓力較高，加上低黏度的清水壓裂液，使煤層裂縫內(nèi)的壓力梯度較低，換言之，井底的高壓力會快速地幾乎沒有遞減地傳遞到整個裂縫，與軟煤層的特性相呼應(yīng)，會造成嚴重的縫壁壓實效應(yīng)，即使水力裂縫很長，導(dǎo)流能力也很高，但縫壁壓實造成的孔隙喉道大幅度降低，形成類似的截流效應(yīng)，影響煤層的大范圍降壓解吸附效果。

2、煤層的濾失大，煤層的孔隙度較大，加之面割理及端割理異常發(fā)育，帶來兩個嚴重后果，一是造縫效率極低，寬度不足，縫長延伸范圍也有限，施工砂液比難以提升；二是大量的面割理及端割理的存在，容易形成縱橫交錯的復(fù)雜裂縫形態(tài)，主裂縫難以形成，會造成進液不進砂的現(xiàn)象，結(jié)果，壓裂的支撐劑大部分在近井裂縫帶堆積，遠井的煤層裂縫難以獲得有效的支撐導(dǎo)流能力，使煤層氣井的壓裂效果大打折扣。

3、由于排量相對較大，在裂縫擴展過程中會產(chǎn)生大量的煤粉。在壓后排液 過程中，大量的脫落煤粉會趁機進入裂縫，從而嚴重堵塞裂縫的導(dǎo)流能力。

4、誘導(dǎo)應(yīng)力作用范圍有限。由于上述的強塑性或低楊氏模量(煤層較軟)特性，類似砂巖及頁巖壓裂常用的多井同步壓裂提高誘導(dǎo)應(yīng)力作用效果促進復(fù)雜裂縫形成的機理，在煤層里幾乎不存在。因此，煤層氣壓裂應(yīng)立足于以單井壓裂模式為主的技術(shù)思路，避免走入誤區(qū)。

5、煤層氣壓后排液階段普遍較長，極大影響了商業(yè)開發(fā)的進程。通過統(tǒng)計，煤層氣井壓裂的排液周期一般在3-6個月左右，比常規(guī)砂巖和煤層氣的1-2周時間要長得多。究其原因，正是由于上述原因，目前的煤層氣壓裂技術(shù)對煤層的改造范圍非常有限，導(dǎo)流能力也嚴重不足，沒有在煤層里產(chǎn)生大范圍的降壓解吸附的條件；同時，長時間的排水采氣，錯過了裂縫導(dǎo)流能力的高峰期(一般在壓后2周時間內(nèi)，導(dǎo)流能力會快速降低)，也影響了壓裂的效果。

發(fā)明內(nèi)容

為避免目前煤層壓裂過程中水基壓裂液對煤層造成的傷害，本發(fā)明提供一種中高階煤層氣井的壓裂方法，采用液化石油氣壓裂液體系，并結(jié)合煤層預(yù)飽和，裂縫暫堵工藝措施，實現(xiàn)對煤層氣井有效增產(chǎn)改造。

為達上述目的，本發(fā)明提供一種中高階煤層氣井的壓裂方法，其包括以下步驟：

(1)前置清水預(yù)飽和煤層：向煤層中注入清水，直到煤層壓力達到飽和壓力為止；

(2)采用LPG壓裂液體系進行壓裂；

(3)縫內(nèi)多次暫堵：在主裂縫長達到預(yù)期的設(shè)計要求后，多次注入暫堵材料；

(4)尾追支撐劑；

(5)回收煤層氣。

所述的中高階煤層氣井的壓裂方法，其中，在步驟(3)中，所述暫堵材料由暫堵顆粒和纖維組成。

所述的中高階煤層氣井的壓裂方法，其中，在步驟(3)中，每相鄰的兩次暫堵中，前一次的暫堵材料的粒徑需小于后一次的暫堵材料的粒徑。

所述的中高階煤層氣井的壓裂方法，其中，在步驟(3)中，每相鄰的兩次 暫堵中，后一次的暫堵材料的用量需大于前一次的暫堵材料的用量。

所述的中高階煤層氣井的壓裂方法，其中，在步驟(3)中，每次暫堵成功后，使用比步驟(2)中的壓裂液的粘度更低的壓裂液及更小粒徑低砂液比的支撐劑。

所述的中高階煤層氣井的壓裂方法，其中，在步驟(2)中，所述壓裂液由以丙烷、丁烷、或丙烷和丁烷的混合液為主要原料，配合相應(yīng)的稠化劑和交聯(lián)劑而組成。

所述的中高階煤層氣井的壓裂方法，其中，在步驟(2)中，所述壓裂液的粘度至少為200mPa.s。

所述的中高階煤層氣井的壓裂方法，其中，在步驟(1)中，在清水里添加防膨劑。