煤层气水力压裂技术简介-中国矿业大学..ppt

1/15 * 煤层气井压裂技术 汇报人：周龙刚 专题研讨 中国矿业大学资源学院 2011年12月3日 压裂的目的及意义 一 压裂机理及一般流程 二 压裂液 三 压裂裂缝 四 专题研讨 提 纲： 压裂的目的及意义 一 ①压裂消除了井筒附近储层在钻井、固井、完井过程中 造成的伤害。 ②压裂使井孔与煤储层的裂隙系统更有效的联通。 ③压裂可加速脱水，加大气体解析率，增加产量。 ④压裂可更广泛地分配井孔附近的压降，降低煤粉产量。 专题研讨 2.1 机理 利用地面高压泵组，将高粘度压裂液在大排量条件下注入井中，在井底憋起高压；当此压力大于井壁附近的地应力和地层岩石抗张强度时，在井底附近地层产生裂缝；继续注入带有支撑剂的携砂液，裂缝向前延伸并填以支撑剂，关井后裂缝闭合在支撑剂上，从而在井底附近地层内形成具有一定几何尺寸和导流能力的填砂裂缝，沟通煤层裂隙，最后通过煤层气排水-降压-解吸的过程，达到正常排气的目的。 憋压 造逢 裂缝延伸 充填支撑剂 裂缝闭合 压裂机理及一般流程 二 专题研讨 2.2 压裂的一般流程 原始煤层压裂井的施工主要经过3个阶段:完井阶段、储层改造阶段(即射孔、压裂阶段)、排水采气阶段。 （1）压裂方案设计：（裂缝几何参数优选及设计；压裂液类 型、配方选择及注液程序；支撑剂选择及加砂方案设 计；压裂效果预测和经济分析等。 ） （2）压前准备：配制压裂液，压裂车组、设备调试完毕。 （3）施工过程： ①前期：注入前置液，降低滤失，破裂地层，造缝， 降温，压开裂缝后前期加入细砂。 ②中期：注入携砂液，携带支撑剂（先中砂后粗砂）、 充填裂缝、造缝。 ③后期：注入顶替液，中间顶替液：携砂液、防砂卡； 末尾顶替液：提高携砂液效率和防止井筒沉砂。 专题研讨 S1 S2 S3 压裂 专题研讨 图1 压裂过程示意 图2 压裂施工现场 压裂材料：压裂液和支撑剂 施工参数：排量和压力 压裂设备：泵车(组)、液罐、砂车、仪表车 专题研讨 水基压裂液、泡沫压裂液、油基压裂液、乳化压裂液清洁压裂液，纯气体压裂液（液化）。 40、50年代，矿场原油、凝胶油、粘性乳化液； 60年代瓜尔胶稠化剂的问世——现代压裂液化学的诞生； 70年代，水基压裂液迅速发展，占主导作用； 80年代泡沫压裂液技术取代了部分水基压裂液 。 目前，泡沫压裂液、液体CO2压裂液、液氮压裂液也开始应用。 压裂液 三 专题研讨 3.1 种类 3.2 发展 3.3 要求 滤失少、悬浮能力强、摩阻低、热稳定性及剪切稳定性能好、低残渣、配伍性好、破胶迅速彻底、货源广，便于配制，经济合理。 3.4 按阶段划分 按照在压裂施工中的不同工艺作用，压裂液可以分为：前置液、携砂液和顶替液。 前置液：是压开地层并造成一定几何尺寸的裂缝，以备后面 的携砂液的进入。在温度较高的地层里，它还可以 起到一定的降温作用。 携砂液：将支撑剂带入裂缝，继续扩张裂缝，冷却地层。 顶替液：将携砂液顶替进裂缝，防治余砂沉积井底形成砂卡。 专题研讨 前置液 携砂液 顶替液 图3 SH133 压裂施工曲线图 专题研讨 稠化剂：植物胶，瓜尔胶 、香豆胶 、田菁胶等 交联剂：交联冻胶压裂液，交联剂是必不可少的添加剂 （硼砂） 防膨剂：粘土稳定剂，氯化钾 助排剂：促使压裂后破胶压裂液迅速返排 ，活性水、线 性胶和交联冻胶压 裂液中都需要加入助排剂 破胶剂：线性胶，特别是交联冻胶压裂液 （过硫酸铵 ， 生物酶破胶剂 ） 杀菌剂：压裂液中的稠化剂多糖聚合物在细菌作用下会发 生降解，导致粘度下降。（甲醛液） PH调节剂：调节压裂液PH值 表面活性剂、降滤剂等 专题研讨 3.3 添加剂 类型:吸附伤害、堵塞伤害、水化膨胀伤害和化学伤害 (1) 煤比表面积较大，容易吸附物质（特别是有机物）。 (2) 压裂液滤失、反排不彻底，滞留储层造成液堵。 (3) 压裂液残渣，返流堵塞填砂裂缝，降低裂缝导流能力； 另一方面较小颗粒残渣，穿过滤饼随压裂液一道进入 地层深部，堵塞孔隙喉道。 (4) 粘土矿物膨胀，煤粉运移堵塞裂隙，引起压裂压力增 大，裂缝方向改变。 (5) 压裂液与储层不配伍造成的伤害，可能发生化学反应。 专题研讨 3.4 压裂液对储层的伤害 0 -- 干气气藏，低压油藏 施工设备特殊，成本远高于其它体系，施工规模较小 不会引入任何流体，对地层无伤害，有利于压后投产 液态CO2 压裂液 ―― 25～30 低压、