[發明專利]形成復雜裂縫網絡的煤層氣藏壓裂方法

在審

• 申請號: 201910299598.1
• 申請日: 2019-04-15
• 公開（公告）號: CN109899050A
• 公開（公告）日: 2019-06-18
• 發明（設計）人: 姜婷婷;張建華;任高峰;張春陽;宣德全;齊鵬;徐冰冰
• 申請（專利權）人: 武漢理工大學
• 主分類號: E21B43/267
• 分類號: E21B43/267;E21B49/00
• 代理公司: 北京思格頌知識產權代理有限公司 11635
• 代理人: 李中奎

1.一種形成復雜裂縫網絡的煤層氣藏壓裂施工作業系統，包括利用小型水力壓裂測試原位地應力壓裂施工作業系統，其特征在于：還包括第二豎直井筒、微地震信號地面采集系統、井中電纜和檢波器；第二豎直井筒的深度與第一豎直井筒的深度相同；第二豎直井筒中安裝有井中電纜，井中電纜的中軸線與第二豎直井筒的中軸線重合；井中電纜底部與第二豎直井筒底相距一定的間距，確保井中電纜底部連接的檢波器懸掛在第二豎直井筒中；井中電纜頂部在地面第二豎直井筒井口位置處與微地震信號地面采集系統相連；井中電纜上安裝有多個檢波器，第一個檢波器位于井中電纜底部。

2.根據權利要求1所述的形成復雜裂縫網絡的煤層氣藏壓裂施工作業系統，其特征在于，利用小型水力壓裂測試原位地應力壓裂施工作業系統，包括第一豎直井筒、油管、封隔器、頂部密封部件、壓力傳感器、出水口、底部密封部件和溫度傳感器；第一豎直井筒的底部位于煤層氣藏地應力測試層位底部以下；油管通過第一豎直井筒下入到煤層氣藏地應力測試層位頂部，油管的中軸線與第一豎直井筒的中軸線重合，油管底部與封隔器頂部相連；封隔器上部安裝有頂部密封部件，封隔器中間設置出水口，封隔器下部安裝有底部密封部件；出水口位置處安裝有壓力傳感器，封隔器底部安裝有溫度傳感器。

3.根據權利要求2所述的形成復雜裂縫網絡的煤層氣藏壓裂施工作業系統，其特征在于，多個檢波器以相同的間距被安裝在井中電纜上。

4.一種形成復雜裂縫網絡的煤層氣藏壓裂方法，采用權利要求1-3之一所述的形成復雜裂縫網絡的煤層氣藏壓裂施工作業系統，其特征在于，包括以下步驟：

S1、原位地應力測試

S2、獲取地層參數與巖石物理力學參數

S3、三維地質力學模型建模及壓裂參數模擬

S4、現場壓裂施工及工藝控制

S5、壓裂效果后評估。

5.根據權利要求4所述的形成復雜裂縫網絡的煤層氣藏壓裂方法，其特征在于，S1具體步驟如下：進行不少于3次注入/回流作業，記錄整個過程中壓裂液泵注壓力、裂縫閉合壓力、壓裂液注入速度和壓裂液累積注入量，獲得該煤層氣藏的地應力參數。

6.根據權利要求5所述的形成復雜裂縫網絡的煤層氣藏壓裂方法，其特征在于，S2具體方法如下：利用三維地震勘探技術對煤層氣藏壓裂施工作業區塊進行勘探，明確該區塊煤層氣藏厚度、煤層走向、含水層位置、含水層是否與煤層連通、斷層分布和斷距；通過在該區塊鉆探井，明確煤層厚度及其分布規律、煤矸石層位及其厚度；利用勘探井獲取的煤層試樣，開展煤巖、煤矸石、上覆巖層物理力學實驗，獲得煤巖、煤矸石、上覆巖層的密度、楊氏模量、泊松比、孔隙度、飽和度、滲透率、單軸抗壓強度、單軸抗拉強度、內摩擦角、黏聚力、斷裂韌性、比表面積和化學成分參數。

7.根據權利要求6所述的形成復雜裂縫網絡的煤層氣藏壓裂方法，其特征在于，S3具體方法如下：利用獲得煤層氣藏的地層參數、巖石物理力學參數、地應力，建立煤層氣藏水力壓裂的三維地質力學模型；該模型為一個長方體，煤層氣藏位于模型中間，壓裂井眼從模型頂部直至煤層氣藏底部，采用射孔方式完井；模型中包括煤層氣藏、上覆巖層、下臥巖層、井筒、煤矸石層；對不同泵注壓力、排量、時間、壓裂液粘度、壓裂液密度、支撐劑類型和支撐劑粒徑參數條件下煤層氣藏中裂縫擴展規律進行模擬；通過對數值模擬計算結果進行分析，優化出上述參數的具體數值；根據計算結果對壓裂施工參數進行優化，包括：支撐劑密度、支撐劑類型、壓裂不同階段支撐劑濃度、泵注壓力、泵注時間和泵注排量。

8.根據權利要求7所述的形成復雜裂縫網絡的煤層氣藏壓裂方法，其特征在于，S4具體方法如下：下入壓裂作業管柱至目標層位，向目標煤層氣藏中注入壓裂液，記錄壓裂作業過程中壓裂液泵注壓力、壓裂液注入速度、壓裂液累積注入量；打開第二豎直井筒中的微地震監測系統對煤層氣藏水力壓裂過程中裂縫擴展的方向、長度和寬度信息進行監測，并根據監測結果及時調整壓裂施工作業參數和工藝。