[發明專利]一種適用于多套高陡碎粒煤層的煤層氣壓裂方法

有效

• 申請號: 202110605244.2
• 申請日: 2021-05-31
• 公開（公告）號: CN113236219B
• 公開（公告）日: 2022-11-04
• 發明（設計）人: 賀培;鄧智;程禮軍;張燁;陸朝暉;張健強;黃永葵;張義
• 申請（專利權）人: 重慶地質礦產研究院
• 主分類號: E21B43/267
• 分類號: E21B43/267;E21B49/00;E21B47/00;C09K8/66;C09K8/80
• 代理公司: 重慶華科專利事務所 50123
• 代理人: 康海燕

1.一種適用于多套高陡碎粒煤層的煤層氣壓裂方法，其特征在于，包括：

步驟S1，從同一地層壓力系統的待選煤層中選取N個目標煤層；

步驟S2，從N個目標煤層中選定M個目標壓裂段；

步驟S2包括：

步驟S21，從N個目標煤層中篩選出第一類型壓裂段，各第一類型壓裂段均僅包含一個目標煤層，且各第一類型壓裂段中的目標煤層與其相鄰的目標煤層之間的間隔距離均大于5m；

步驟S22，從N個目標煤層中篩選出第二類型壓裂段，所篩選出的各第二類型壓裂段包含2個或3個目標煤層，且各第二類型壓裂段中的各目標煤層與其相鄰的目標煤層之間的間隔距離小于5m；

步驟S22具體包括：

從N個目標煤層中篩選出X個待篩選壓裂段；

針對所包含的目標煤層數量為2或3個的待篩選壓裂段，直接將其確定為第二類型壓裂段；

針對所包含的目標煤層數量大于3個的待篩選壓裂段，按照煤層間隔距離、煤體結構完整性、煤層厚度、煤層含氣量順序的優劣順序排序從待篩選壓裂段選定壓裂煤層組成第二類型壓裂段；

步驟S23，若第一類型壓裂段和第二類型壓裂段的總數量大于3段，則按照預先確定的選段規則進行壓裂段篩選，使最終篩選出的目標壓裂段的總數量小于或等于3段；

步驟S23中按照預先確定的選段規則進行壓裂段篩選的步驟包括：

按照煤體結構完整性煤層厚度煤層含氣量的優劣順序排序選定壓裂段；

步驟S3，針對所選定的M個目標壓裂段，采用預先選擇的壓裂方案按照預先確定的設定順序依次對每一段壓裂層段進行壓裂，且每完成一段壓裂層段壓裂后，按照預定程序在指定位置下入封隔橋塞；

步驟S4，完成壓裂后，停泵，關井憋壓24-48小時；

其中，步驟S1包括：

步驟S11，采用地層傾角測井設備對各待選煤層進行地層傾角測定以確定各煤層的地層傾角，采用電阻率測井設備對各待選煤層進行電阻率測定；再基于測定的地層傾角結果、電阻率測定結果、以及人工測量得到的地面露頭觀測結果和采煤巷道煤層觀測結果按照預先的計算方式確定各待選煤層的真厚度；

步驟S12，采用含氣量測試設備，對各待選煤層進行含氣量測定；

步驟S13，采用室內巖石力學測試實驗設備，對各煤層進行煤層抗壓強度、煤層抗拉強度、煤層頂板抗壓強度、煤層頂板抗拉強度、煤層底板抗壓強度和煤層底板抗拉強度測定；

步驟S14，基于人工測量得到的取芯煤層觀測結果和采煤巷道煤層觀測結果確定各待選煤層中的粉煤厚度占比；

步驟S15，針對各待選煤層，若滿足：1)、待選煤層的地層傾角小于或等于30°時，待選煤層的真厚度大于1m；待選煤層的地層傾角大于30°時，待選煤層的真厚度大于0.5m；2）、待選煤層的含氣量大于8m³/t；3）、待選煤層的煤層頂板抗拉強度和煤層底板抗拉強度的平均值比煤層抗拉強度至少高20%；待選煤層的煤層頂板抗壓強度和煤層底板抗壓強度的平均值比煤層抗壓強度至少高40%；4）、待選煤層中的粉煤厚度占比小于50%；則將其確定為目標煤層。

2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，步驟S3中的預先確定的設定順序包括：

步驟S31，若壓裂層段中的目標煤層數量僅為一層，按照射孔、前置液泵注、攜砂液泵注和支撐劑注入的順序對目標壓裂層段中的目標煤層的進行水力壓裂；

步驟S32，若壓裂層段中的目標煤層數量為兩層及以上，先按照射孔、前置液泵注、攜砂液泵注和支撐劑注入的順序對壓裂層段中的目標煤層進行水力壓裂；再投入暫堵球，將已壓裂開的目標煤層上形成的射孔眼堵住；并按照前置液泵注、攜砂液泵注和支撐劑注入的順序對壓裂層段中的尚未壓裂開的目標煤層進行水力壓裂；再重復暫堵球投入步驟，如此循環，直至完成所有目標煤層水力壓裂。

3.根據權利要求2所述的方法，其特征在于，步驟S3中預先選擇的壓裂方案包括：

壓裂規模：針對煤層厚度位于同一厚度區間內的至少兩個目標壓裂段，位于下部的目標壓裂段的壓裂液使用量比位于上部的目標壓裂段的壓裂液使用量多20-40%；單段目標壓裂段的壓裂半縫長控制在100m上下，且煤層傾角大于30°的單段目標壓裂段對應的壓裂半縫長小于煤層傾角小于或等于30°的單段目標壓裂段對應的壓裂半縫長，且單段目標壓裂段的最小壓裂半縫長大于50m；壓裂液排量控制在6-11m³/min，單段目標壓裂段的壓裂液量控制在1000m3以內，從下部至上部的目標壓裂段的壓裂液逐漸減小，且最小壓裂液量不低于200m3；壓裂液最后泵注的5%攜砂液的含砂比為攜砂液的平均含砂量比的10%以內；

壓裂材料：支撐劑采用石英砂，前置液中的石英砂為40目，攜砂液中的石英砂為70目；壓裂液以KCI+水為主體，加0.01-0.1%增稠劑；其中，

針對煤層傾角大于30°的目標壓裂段，壓裂液中的增稠劑百分比位于0.05%-0.1%之間，且壓裂液粘度大于或等于50mpa.s。