[發明專利]一種煤層氣壓裂堵塞井多回合壓縮空氣解堵方法

有效

• 申請號: 201810419967.1
• 申請日: 2018-05-04
• 公開（公告）號: CN108729891B
• 公開（公告）日: 2021-01-12
• 發明（設計）人: 王建生
• 申請（專利權）人: 北京方圓天地油氣技術有限責任公司
• 主分類號: E21B43/16
• 分類號: E21B43/16;E21B21/16
• 代理公司: 北京慕達星云知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 11465
• 代理人: 李冉

本發明涉及煤層氣開采領域的一種煤層氣壓裂井煤粉堵塞的解堵方法，采用空壓機把壓縮氣從地面緩慢注入到已堵塞的煤層氣井的井筒內，并在井筒和煤層內形成一定的高壓，然后開啟井口放噴閥門，快速釋放井筒內的高壓氣體，壓裂縫中的堵塞物煤粉和砂粒就會松動并隨壓縮空氣移動到井筒，之后通過解堵管柱返排到地面，如此多回合重復這一過程，壓裂井煤粉堵塞現象得到消除，氣產量就會得到恢復，重要的是不會對煤層造成破壞，具有很高的應用價值。

技術領域

本發明涉及煤層氣開采技術領域，更具體的說是涉及一種煤層氣壓裂堵塞井多回合壓縮空氣解堵方法。

背景技術

在煤層氣勘探開發領域，通常采用鉆探垂直井和叢式井通過水力壓裂改造或鉆探水平井通過分段水力壓裂改造，以及在煤層中鉆進各種樣式不通過水力壓裂改造的水平井眼來增大煤層暴露面積，通過排水降壓采氣，實現煤層氣開采。排水降壓采氣是通過人工升舉工藝，通常是用抽油機或螺桿泵把井筒內的水排到地面(油管排水)，井筒液面下降，井底流壓降低，這樣，煤層中的水持續不斷流地從煤層流向井筒并被抽水泵排出，與此同時，煤層儲層的空隙壓力就會降低，在煤層中就會由近及遠產生壓降漏斗，并持續向煤層中擴大，當煤儲層空隙壓力低于甲烷臨界解析壓力時，吸附在煤層內的甲烷(煤顆粒表面吸附的甲烷分子)開始解析，并通過煤層裂縫滲流到井筒，再沿井環空流到井口產氣(套管產氣)。壓降漏斗越大，煤儲層壓力降的越低，產氣量就會越大。在煤層氣開發過程中，煤粉是制約煤層氣井產氣量大小和正常排采生產的關鍵因素。煤粉存在與產生主要原因有三，一是煤層是破碎嚴重的構造煤，煤層本身就存在大量的煤粉；二是由于煤層的強度低，易破碎，水力壓裂改造會造成煤層結構的嚴重破壞，導致大量煤粉產生；三是隨著排水采氣的持續進行，煤層空隙壓力持續降低，煤層應力釋放也會產生煤粉。在排水降壓采氣過程中，一部分煤粉就會隨著氣水流動移動到井筒并被排采泵排出地面，一部分煤粉會沉積在人工裂縫內壓裂砂粒之間的空隙內，堵塞煤層中作為導流通道的水力壓裂縫，致使甲烷氣體和水無法順暢地通過水力壓裂縫流到井筒，造成產氣量降低。在水平分段壓裂井中，煤粉不僅堆積堵塞壓裂縫，而且在水平井眼的低凹處沉淀堆積下來，堵塞水平井眼，造成甲烷氣體和地層水無法流到井筒和排采泵所處的井段，使氣水產量嚴重下降。嚴重的煤粉堵塞現象甚至造成壓裂煤層井沒有持續生產的經濟價值。煤粉在進入井筒后，也會堆積在排采泵所處的井段，一定時間后，煤粉(有時與回吐的壓裂砂一起)堆積造成排采泵堵塞或被埋卡，煤層氣井的氣水產量逐漸下降或造成煤層氣井停產。

目前清除井眼內堵塞煤粉的方法，是在井筒內下入清洗管柱，用泵車向井筒注入清水，通過正循環或反循環的洗井工藝，實現井筒疏通，并把造成井眼堵塞的煤粉通過清水攜帶到地面，消除井眼堵塞，恢復排水產氣。該方法的優點是工藝簡單，井筒清洗徹底，費用低廉。其缺點是不能夠對煤層中煤粉堵塞的裂縫進行疏通和解堵，甚至會造成再次堵塞，原因是煤層經過一段時間的排水采氣，煤儲層壓力虧空，洗井時，清水會大量進入地層，同時把沉積下來的煤粉重新帶入煤層，堵塞作為氣水流動通道的人工裂縫，由于地層壓力虧空，驅動力小，煤粉一旦被重新帶入煤層，就很難再被排出，從而造成更嚴重的堵塞，虧空嚴重的煤粉堵塞井，洗井液體甚至無法返出地面，造成洗井施工失敗。水平井眼堵塞的解堵方法，是在水平井井筒上部井段，下入油管，從地面用注氮泵車，向井筒大排量大體積量地注入壓縮氮氣，并間歇注入泡沫液體，并在井筒內建立起較高的壓力，來疏通堵塞井眼，然后打開油管放噴閥門，井眼內疏通后的堵塞煤粉就會隨高速流體返排到地面，進而實現堵塞井眼的疏通與解堵，恢復水平井的氣水產量。該方法的優點是氮氣對煤層的傷害較小，放噴流速大，攜帶煤粉能力較強，對地層壓力沒有嚴重虧空的煤層氣井效果較好，部分恢復煤層氣井的氣產量；其缺點是工藝復雜，占用施工設備多，費用高，高壓和大排量注入氮氣造成煤粉回流并堵塞煤層中的裂縫，尤其是對煤層壓力虧空的煤層氣井，會造成嚴重的二次堵塞，甚至沒有任何效果。

當前，絕大多數煤層氣開采井是水力壓裂改造的垂直井(和水平分段壓裂井，這種煤層氣井煤粉堵塞的現象普遍存在，致使大多數煤層氣井的產氣量較低，不具有商業開采價值，但是目前仍然沒有一個更有效的解堵方法，來處理這些低產的煤層氣井，使煤層氣壓裂井恢復商業開采價值。

發明內容