煤层气井压裂技术现状研究及应用 摘要：煤层气其主要成分为高纯度甲烷。煤层气开发的主要增产措施是压裂，而压裂设计是实施压裂作业的关键。本文介绍了煤层气储层的特征，并根据美国远东能源公司煤层气井压裂工艺技术，对其在山西寿阳区块几口井的压裂设计进行了分析。讨论了煤层气井压裂设计的主要参数如施工排量、压裂液、支撑剂、加砂程序的优化措施。 关键词：煤层气储层压裂设计小型压裂测试树脂涂层砂 1 引言 美国是率先进行煤层气开采的国家，其煤层气工业起步于70年代，大规模的发展则是在80年代。我国是世界上煤炭资源最丰富的国家之一，经测算煤层甲烷总资源量为30～351012 m3，约是美国的三倍。我国煤层气目前处于商业化生产的阶段。至今已在全国各煤矿区施工600多口煤层气井、10余个井组，大部分进行了压裂增产等措施。煤层气是我国常规天然气最现实、最可靠的替代能源，开发和利用煤层气可以有效地弥补我国常规天然气在地域分布上的不均和供给量上的不足。山西省是中国煤层气储量最丰富的地区之一，开发利用煤层气的优势十分突出，如何坚持科学发展的指导思想，解决开发利用过程中遇到的难点和瓶颈问题，达到合理有效地开发利用是我们当前应该着重思考的问题。 2 煤层气概况 煤层气俗称瓦斯，其主要成分为高纯度甲烷，是成煤过程中生成的、并以吸附和游离状态赋存于煤层及周岩的自储式天然气体，属于非常规天然气。在亿万年漫长的煤炭形成过程中，都有以甲烷为主的气体产生，如果它较多地从母质煤炭岩层中游离迁移出来并进入具有孔隙性和渗透性均良好的构造中储存积聚，则被称为煤成气（即煤基天然气），其开采方式与常规天然气较相似。 2.1 煤层气的赋存特点 煤层气藏与常规气藏最大的差异就是煤层甲烷不是以简单的游离状态储存于煤岩的孔隙中，煤层气中90%以上均是吸附状态附着于煤的内表面上，少量的煤层气是以游离状态储存于煤岩的割理、裂隙和孔隙中，还有部分煤层气是以溶解状态储存于煤层水中。煤是一种多孔介质，其中微孔隙特别发育，形成了异常巨大的内表面面积，据测定每吨煤的内表面面积可达0.929亿m2 。煤的颗粒表面分子通过范德华力吸引周围气体分子，这是固体表面上进行的一种物理吸附过程。压力对吸附作用有明显影响，国内外的研究均表明，随着压力增加，煤对甲烷的吸附量逐渐增大。 2.2 煤层气储层特征
等离子脉冲压裂技术 苏权生 （胜利油田分公司采油工艺研究院） 摘要：等离子脉冲压裂通过等离子体产生高能等离子束，高能等离子束周期性的作用在生产目的层位，在周期性冲击波作用下地层流体产生谐振，疏通储层天然流通通道并产生新的微裂缝沟通地层和井筒，从而提高储层渗流能力，实现油井增产水井增注。 关键词：脉冲，等离子，谐振，微裂缝，渗流能力 以经济有效的手段获得油气井高产是油气田开发的目标，在地层中压开人工裂缝有利于油气的产出。最先应用的爆炸压裂技术，虽然产生了比较显著的经济效益，但其伤害井筒、难以控制、造成近井压实带等问题难以解决，从而逐渐被水力压裂所取代。目前，水力压裂已发展成为一项成熟而完善的技术，在油田开发中起着重要作用，但其产生的裂缝参数受地层应力影响，对一些特殊储层的改造效果不甚理想，亟需进行其它增产技术研究，补充水力压力技术缺陷，在此基础上，等离子脉冲压裂技术应运而生。 1.等离子脉冲压裂技术原理 1.1 基本原理 通过等离子发射控制器，在密闭条件下产生高能量等离子束，通过射孔孔眼周期性的作用在地层岩石和流体，能够在近井地带形成多条不受地应力影响的径向裂缝，使得人工裂缝和天然裂缝沟通；同时在周期性力作用下，地层流体产生谐振，对储层天然流通通道进行疏通、清洗，从而大幅度提高储层渗流能力。 等离子脉冲压裂主要增产原理包括： （1）机械作用：高能等离子束在近井地带产生微裂缝，有效沟通天然裂缝，提高油层渗流能力，增加油井产能； （2）脉冲冲击波作用：高能等离子束产生强水力冲击波，引起地层流体谐振，对油层的机械杂质堵塞起到解堵作用； （3）热效应：等离子束的高温可溶解近井地带的蜡质和沥青质，解除油层孔道堵塞，改善地层流体的物性和流态，加快原油向井底的流动速度,提高储层的驱油效率，有效降低表皮系数，从而达到增产增注的目的。 1.2 技术设备 等离子脉冲压裂设备主要是等离子发生器、控制装置、辅助装置等，如图1所示。施
煤层气高能气体压裂技术简介 目录 1．前言 (1) 2．煤层气高能气体压裂原理 (2) 3．煤层气多级脉冲加载压裂技术 .................................... 1..0 4．工艺设计研究. (11) 5. 现场试验...................................................... 1..2. 6．技术服务费（基本费用） ........................................ 1..3
/ 、八 1．前言 我国是世界上煤炭生产和消费大国 ,煤层气资源储量非常丰富。但煤气层为低渗透率、低压力、低含水饱和度，富含煤层气的煤田大都具有构造复杂、煤体破坏严重、软煤发育、高塑性和煤层渗透率极低等特点，开发难度较大。目前提高煤层渗透率主要有洞穴法和水力压裂法，主要包括：垂直井套管射孔完井、清水加砂压裂、活性水加砂压裂、洞穴完井等工艺；应用空气钻井,氮气泡沫压裂 ,清洁压裂液、胶加砂压裂 ,注入二氧化碳，以及欠平衡钻井、欠平衡水平钻井和多分支水平井钻井完井技术等技术[1-5]，以提高煤层气井产量和采收率，积累了很多经验。但从煤层气改造看，至目前还缺少适合我国煤层气有效开发的较成熟的技术。针对煤气层的地质特点及开发现状，在分析了高能气体压裂技术研究的基础上，提出并开展了煤层气多级脉冲加载压裂开发技术的试验研究与应用。 高能气体压裂技术是利用固态、液态火药或推进剂在油层目的层快速燃烧产生的大量高温高压气体，对地层脉冲加载压裂，使地层产生并形成多裂缝体系，同时产生较强的脉冲震荡作用地层基质，综合改善和提高地层渗透导流能力，扩大有效采油（气）范围，以达到提高产量的目的。其特点是 :能在地层产生不受地应力约束的多裂缝体系，有利于沟通天然裂缝，扩大泄流面积，同时产生较强的脉冲震荡传播作用有利于改变地层岩性基质微错动变化，沟通基质通道，延伸地层深处，提高了地层渗透性，提高了油气井产量。目前主要应用油层改造，而且对地层无污染，有利于储层保护。 与常规水力加砂压裂相比，高能气体压裂能够减小对煤储层造成水敏性污染，而且裂缝的延伸方向不受地应力控制、可形成多裂缝体系，成本也低，不伤害煤层。因此，此项研究对探索适合我国煤层气有效开发的新技术具有重要的现实意义和应用前景。 高能气体压裂技术目前在油田上已经得到了较广泛的推广应用，产生了明显的经
高能气体压裂技术 高能气体压裂（High Energy Gas Fracture ,简称HEGF）是利用火药或火箭推进剂在井筒中快速燃烧产生的大量的高温高压气体在产层上压出辐射状多裂缝体系，改善近井地带的渗透性能，从而增加油气井产量和注水井注入量的一项增产措施。前苏联把高能气体压裂称为热气化学处理，在美国也称作脉冲压裂、多裂缝压裂。 一．高能气体压裂工艺技术 1．高能气体压裂概况 美国高能气体压裂是从一百多年前的井筒爆炸方法演变而来，本世纪70年代中期后，美国、前苏联等国家对爆炸压裂失败的机理作了深入的探讨而发展了高能气体压裂并在80年代中期使该项技术趋于成熟。80年带中期，西安石油学院开始从事高能气体压裂的研究，吸取和借鉴了国外的一些先进成果，已研制和开发出自己的产品系列，如压裂弹、测试仪、设计软件等。 高能气体压裂不同于爆炸压裂和水力压裂。爆炸压裂在井筒中产生的爆轰波作用于井壁，快速的压力脉冲把井筒周围很小范围的岩石破碎，不能形成多裂缝体系。水力压裂是通过压裂车组从地面注入压裂液在高于岩石破裂压力下将地层压开而形成一条宽而长的裂缝，这种裂缝长度从几十米到上千米不等，裂缝垂直于岩石最小主应力方向。高能气体压裂火药产生的压力脉冲比爆炸压裂平缓而又远远快于水力加载，因而在井壁形成多裂缝体系，但裂缝长度一般小于10米（液体药高能气体压裂裂缝可超过30米），所以可用于改善近井地带的渗流环境（解堵或改造地层）。 三种压裂的区别见下表。从表中看出，由于升压时间及加载速率的不同，高能气体压裂是明显区别与爆炸压裂和水力压力的增产措施。 表1 三种压裂方法的主要参数 2．高能气体的获得 高能气体是通过固体药或液体药的快速燃烧产生的。固体药有火药及火箭推进剂。常用的火药有硝化棉和炮药，硝化棉是致密的硝化纤维和极少量残留溶液组成，炮药是硝化纤维在不易挥发溶剂（如硝化甘油）中的固体溶液，它比硝化棉的能量高，火药的燃烧时
试验研究 煤层气井水力压裂伴注氮气提高采收率的研究 倪小明 1，2a ，贾 炳1，曹运兴 2b （1．山西晋城无烟煤矿业集团公司，山西晋城048006； 2．河南理工大学a．能源科学与工程学院；b．安全科学与工程学院，河南焦作454000） 摘要：最大限度地提高CH 4气体初始解吸压力是提高其采收率的重要途径之一。针对我国“低压” 煤储层的临储压力比小、初始解吸压力低、活性水压裂效果不甚理想的现状，系统分析了水力压裂伴注N 2增能压裂提高采收率的机理，结合施工现场情况，设计了水力压裂伴注N 2增能压裂煤储层工艺参数。屯留井田水力压裂伴注N 2增能压裂与常规活性水压裂的临界解吸压力对比表明：水力压裂伴注N 2能提高煤层气井排采初期的临界解吸压力，在其他条件相同的情况下，一定程度上能提高煤层气井的采收率。 关键词：N 2增能；水力压裂；煤层气；采收率中图分类号：TD82；P618文献标志码：A 文章编号：1008－4495（2012）01－0001－03收稿日期：2011－05－26；2011－09－25修订 基金项目：国家自然科学基金项目（40902044）；中国博士后科学基金项目（20100480848）；河南理工大学博士基金项目（B2009－51） 作者简介：倪小明（1979—），男，山西临汾人，副教授，博士后，主要从事煤层气抽采方面的研究工作。E －mail ：nxm1979@126．com 。 对煤储层压裂改造是提高煤层气井产能的关键 技术之一。为达到良好的压裂效果，国内外研究者从煤储层特性、压裂液性能、支撑剂性能、煤储层伤害、压裂过程裂缝展布、压裂效果的影响因素等方面 进行了卓有成效的研究 ［1－3］ 。清洁压裂液携砂能力较强，但对煤储层的污染较严重［4］ ；冻胶压裂液携砂 能力较强， 但煤储层温度低，低温破胶是其需要攻克的难题；CO 2泡沫压裂理论上能提高煤层气井采收率，但目前许多煤储层温度低，低温状态如何转化是 其主要瓶颈［5－7］ ；活性水压裂液因其价格低廉、来源广、 对煤储层的污染较少而成为目前储层改造的主要方式，但活性水压裂液携砂能力较差。为了更好地研究活性水压裂液伴注N 2压裂效果，笔者以屯留井田低压煤储层为研究对象，根据煤吸附CH 4和N 2的原理，对水力压裂伴注N 2提高采收率的工艺技术进行研究。 1 水力压裂伴注N 2提高采收率的机理 N 2泡沫压裂就是利用地面的泵注设备将N 2和 泡沫液形成的稳定泡沫以高于地层吸收的速率连续 不断地注入煤层，当达到煤的破裂压力时，破裂、裂缝延伸，强化地层裂缝连通，以提高煤层的导流能力。 煤储层中未注入液氮时，设煤储层压力为p ，含气量为V c ，CH 4气体的兰氏体积为V L1，兰氏压力为p L1，根据langumuir 等温吸附曲线，临界解吸压力如下： p 临1= V c p L1 （V L1－V c ） （1） 式中p 临1为CH 4临界解吸压力， MPa 。此时，设排采时的枯竭压力为p 枯，则可计算出理论采收率： η1=1－ p 枯（p L1+p 临1） p 临1（p L1+p 枯） （2） 式中η1为理论采收率。 向煤储层注入液氮后， N 2通过煤裂隙系统进入到煤孔隙中，此时的吸附可应用多组分气体吸附理论进行分析。N 2进入煤孔隙后， 当储层压力、温度、煤变质程度一定时，煤体对CH 4、N 2的最大吸附能力是一定的。此时，可近似认为单一气体和多组分 气体的兰氏体积不变。也就是单一CH 4与N 2混合后兰氏体积不变。注入N 2后，气体未产出时，煤储层中气体的压力增加，因在同样压力下煤储层对CH 4的吸附能力大于对N 2的吸附能力，排采时可把注入N 2的量换算为CH 4体积的当量，此时CH 4的临界解吸压力可表示为 p 临2= （V c +V cd ）p L1 （V L1－V c －V cd ） （3）
煤层气高能气体压裂技术简介 1.前言 我国是世界上煤炭生产和消费大国,煤层气资源储量非常丰富。但煤气层为低渗透率、低压力、低含水饱和度，富含煤层气的煤田大都具有构造复杂、煤体破坏严重、软煤发育、高塑性和煤层渗透率极低等特点，开发难度较大。目前提高煤层渗透率主要有洞穴法和水力压裂法，主要包括：垂直井套管射孔完井、清水加砂压裂、活性水加砂压裂、洞穴完井等工艺；应用空气钻井,氮气泡沫压裂,清洁压裂液、胶加砂压裂,注入二氧化碳，以及欠平衡钻井、欠平衡水平钻井和多分支水平井钻井完井技术等技术[1-5]，以提高煤层气井产量和采收率，积累了很多经验。但从煤层气改造看，至目前还缺少适合我国煤层气有效开发的较成熟的技术。针对煤气层的地质特点及开发现状，在分析了高能气体压裂技术研究的基础上，提出并开展了煤层气多级脉冲加载压裂开发技术的试验研究与应用。 高能气体压裂技术是利用固态、液态火药或推进剂在油层目的层快速燃烧产生的大量高温高压气体，对地层脉冲加载压裂，使地层产生并形成多裂缝体系，同时产生较强的脉冲震荡作用作用地层基质，综合改善和提高地层渗透导流能力，扩大有效采油（气）范围，以达到提高产量的目的。其特点是:能在地层产生不受地应力约束的多裂缝体系，有利于沟通天然裂缝，扩大泄流面积，同时产生较强的脉冲震荡传播作用有利于改变地层岩性基质微错动变化，沟通基质通道，延伸地层深处，提高了地层渗透性，提高了油气井产量。目前主要应用油层改造，而且对地层无污染，有利于储层保护。 与常规水力加砂压裂相比，高能气体压裂能够减小对煤储层造成水敏性污染，而且裂缝的延伸方向不受地应力控制、可形成多裂缝体系，成本也低，不伤害煤层。因此，此项研究对探索适合我国煤层气有效开发的新技术具有重要的现实意义和应用前景。 高能气体压裂技术目前在油田上已经得到了较广泛的推广应用，产生了明显的经济效益和社会效益。但在煤层气开发上进行试验应用在我国尚属首次，针对煤层气开发特点，结合高能气体压裂技术的作用原理和在油田上的应用成果分析，此项技术应用煤层气开采的思想是可行的，但还需要通过进行大量的研究实验工作。根据EH-03井井深小于1000m、地层压力低、煤岩力学性质等特点，同时结合高能气体压裂技术现场应用效果，经研究本井拟采用复合射孔和多级脉冲加载压裂复合技术进行煤层压裂改造试验，以达到改善储层导流能力的目的。
2000年9月 第15卷第5期 西安石油学院学报(自然科学版) J o urnal of Xi ′an Petr oleum Institute(Na tural Science Edition) Sep.2000 V o l.15No.5 收稿日期:2000-04-17 作者简介:石崇兵(1967-),男,吉林九台县人,工程师,大学本科,主要从事采油工程技术方面的研究. 文章编号:1001-5361(2000)05-0017-04 高能气体压裂技术的发展趋势 Development Tendency of High Energy Gas Fracturing (HEGF )Technique 石崇兵1,李传乐 2 (1.辽河石油勘探局钻采工艺研究院,辽宁盘锦 124010; 2.中原油田采油三厂,山东莘县 252429) 摘要:着重综述了高能气体压裂(HEGF)技术的发展趋势。对HEGF 技术与射孔复合技术、水力压裂及酸化相结合的综合压裂技术、液体药压裂技术、袖套式射孔压裂复合技术和爆炸松动增产技术进行了详细的分析论述,并对这些技术在大庆油田、长庆油田、华北油田、辽河油田、四川油田等的应用情况做了讨论。对国外HEGF 技术的发展情况也做了介绍.关键词:气体压裂;爆炸压裂;射孔;液体炸药;水力压裂中图分类号:TE 357.28 文献标识码:A 近年来,高能气体压裂正朝着复合技术的方向发展,在开发的前期高能气体压裂技术与射孔技术相结合,形成一种深穿透复合射孔技术,也叫双流射孔技术.即射孔弹射流穿透地层后,紧接着从枪身射孔眼中穿出一股高压高温液气流对射孔弹射出的小孔进行第二次冲刷和穿深,并同时对地层进行高能气体压裂. 近期美国Oryx 能源公司,阿科公司和马拉松公司经过多年研究开发出了超正压射孔技术.美国人Luc Petitjean 则进一步采用火药燃烧气体做为超正压射孔技术需要的超正压.把射孔与高能气体压裂复合推向一个新阶段. 在开发生产后期,高能气体压裂与水力压裂复合,高能气体压裂与酸化复合已经被国内几家油田所采用,均取得了良好的地质效果.展望未来,高能气体压裂及其复合技术具有良好的发展前景. 1 高能气体压裂与射孔复合技术 高能气体压裂与射孔复合技术是一项射孔与高能气体压裂相结合的增加油气产量的新技术[1].其设计原理是:在射孔弹架内装填钝感发射药团,把带有射孔弹和弹架装入到射孔弹的枪身里.采用油管 起下工艺将工具下到油气井目的层位.投棒引爆火帽、火帽引爆导爆索、导爆索引爆连接在导爆索上的射孔弹.射孔弹穿透枪身及目的层套管,在油气层部位形成射孔孔眼,延迟燃烧的枪身内的发射药.燃烧产生的高温高压气体通过射孔孔眼冲刷,加大加深射孔孔深可达1～2m,迅速聚集的高压气体在射孔孔眼前沿形成多条裂缝,裂缝范围可达1～2m,较单独射孔和单一高能气体压裂的疏通半径都大,增加油气产量更加有效. 与以往的高能气体压裂相比,此技术具有以下特点: (1)增加了高温高压气体的能量利用率.传统的高能气体压裂技术是在油气层有射孔的部位内的套管中燃烧压裂弹,所形成的高温高压气体大部分作用在套管壁上,只有少量气体通过射孔孔眼进入地层.而高能气体压裂与射孔复合技术,其火药燃烧气体绝大部分都通过射孔孔眼作用于地层,大大地提高了火药燃烧气体的能量利用率. (2)高能气体压裂与射孔复合技术简化了施工工艺.传统的高能气体压裂技术对于探井则需要先射孔,再进行高能气体压裂.对于生产井,则需补孔再行高能气体压裂、费工费时.而采用高能气体压裂与射孔复合技术则可两步合一.对于探井射孔压裂
高能气体压裂联作技术进展 摘要：高能气体压裂技术已经是现在油气田增产的一种途径，目前也是一项比较成熟的技术，且已经由单一的有壳弹、无壳弹、液体药、可控脉冲等高能气体压裂，进展到与射孔、水力压裂、酸化、化学解堵等技术相联作的综合压裂阶段，已经成为油气田改造的方向。本文将简单介绍高能气体压裂联作技术。 关键词：油气田；高能气体压裂；联作技术 abstract: the high energy gas fracturing technology in oil and gas field production is now a way, there is a mature technology, and has been developed from single shell, without shell, liquid medicine, controlled pulse high energy gas fracturing, progress to perforation, hydraulic fracturing, acidizing, chemical plugging technology of integrated fracturing stage connected, has become the direction of the transformation of oil and gas fields. this paper introduces the high energy gas fracturing. key words: oil and gas field; high energy gas fracturing; combined technology 中图分类号：o659文献标识码：a 文章编号： 高能气体压裂技术早在上世纪的八十年代就已经进入我国，到现在已经成为一项成熟的技术，在油气田增产方面效果显著。高能气体压裂联作技术也已经不再是单一的高压气体压裂，而是发展到
关于2016年试油压裂队伍现场开工验收的要求 2016年生产建设已全面启动，试油、压裂招投标工作已告一段落，现将试油、压裂队伍现场验收相关事宜通知如下： 一、针对2016年度长庆油田钻井一体化施工服务（总包）和“一对一”服务企业的队伍验收必须严格依据设备、人员基本配置要求（附表1至附表5），确保队伍设备、人员配置不低于基本配置要求，同时核对其中石油资质编号，杜绝将已划分的区域和工作量进行分包或转包。 二、2016年中标队伍验收 1、招标文件中设备评分项的验收必须严格按照各单位投标文件中所附设备进行核查； 2、其它严格按照相应设备、人员基本配置进行验收核查； 3、高能气体压裂队伍验收由所中标段第一项目组牵头（2016年高能气体压裂标段划分及中标队伍明细表详见附件6），其余项目组及牵头项目组相应监督部人员参加共同验收。验收要严格按照相关法律和集团公司、油田公司危险品安全管理规定，对施工单位民爆物品存储、运输、使用情况等进行认真检查，确保民爆物品受控运行； 4、如现场验收核查中发现与投标文件所附设备不符或达不到设备、人员基本配置要求中任何一种情形，要求项目组将详细情况汇总并签字盖
章，并将汇总表原件及彩印扫描件上报长庆油田招投标办公室，经法定程序确定废标。 5、项目组应以现场核查为契机，对区域内中标压裂队伍主要设备（主压车、混砂车、管汇车、水泥车、砂罐车、仪表车）相关信息详细统计（附件7），作为压裂车辆身份证办理的主要依据；同时对中标队伍所有砂罐车辆进行标定（附件8），经项目组主管领导审核签字盖章扫描后（含EXCEL电子版）和对应设备照片（附件9）于2016年3月25日前上报工程技术管理部相关科室。 三、总体要求 1、严格执行油田公司无资质不得开工的要求。 2、试油、压裂队伍相应井控设备检修、安全防护设施校验、人员培训等必须严格按照长油技管字〔2015〕27号文件《关于做好2016年钻井、试油气施工队伍井控设备检修、人员培训相关工作的通知》执行。 3、2016年招标文件标段划分部分明确了油田水平井压裂队、直井或定向井体积压裂队伍可从事同一采油厂区域的直井或定向井压裂工程，同时明确油田水平井试油队伍可从事同一采油厂区域的直井或定向井试油工程，请项目组合理安排验收等工作。 4、验收所需中标队伍投标文件设备部分的资料请于2016年3月3日前在西安市未央区未央湖开发区芸辉路8号（第一输油处未央湖会议中
第11卷第3期重庆科技学院学报（自然科学版）2009年6月 收稿日期：2008-12-19 作者简介：祝道平（1982-），男，湖北广水人，中国石油大学在读硕士研究生，研究方向为油气藏工程以及油气藏数值模拟。 20世纪30年代,俄罗斯远东地区的天然气输送 管道遇到了堵塞问题,研究表明这是由自然条件下形成的天然气水合物造成的。据此,前苏联学者预测自然界存在天然气水合物,并于60年代在北极圈附近通过探测证实其大量赋存,引起了有关国家和学者的极大重视[1]。天然气水合物是一种新型洁净能源，其蕴藏量约为现有地球化石燃料（石油、天然气和煤）含碳量总和的两倍[2，3]，开发天然气水合物对缓解人类面临的能源枯竭危机具有举足轻重的作用[4]。 为了进行天然气水合物的调查和研究,美国、日本、俄罗斯、英国、德国、印度等国家相继投入巨资进行勘测,取得了丰硕的研究成果,并掀起了天然气水合物研究热潮。日本与美国分别计划于2015年和 2016年实现天然气水合物的商业性开采[5]。我国已经 从最初的跟踪国际进展发展到目前的自主创新[6，8]，于2007年5月成功的在南海取得了天然气水合物岩心样品，成为世界上第四个取得水合物样品的国家。 1天然气水合物的开采方法 天然气水合物的开发思路是首先考虑如何使蕴藏在沉积物中的天然气水合物分解,然后再将天然气采至地面[9]。目前提出的各种方法也主要是集中在升高温度、降低压力等打破水和物相平衡的措施，从而使水合物分解释放出气体。 天然气水合物的开采目前还只处于实验与探讨阶段。对天然气水合物藏进行大规模商业开采,还有 待于开采理论的进一步完善与开采技术的提高。此外,还要解决开采所面临的环境问题[10]。 试采研究是天然气水合物走向商业开采的关键环节。已进行的试采研究集中于陆上冻土区,与海域环境相比,冻土区的天然气水合物赋存于较低的温压条件下,在开采工艺与作业施工方面都更适于开采研究。我国青藏高原等地的多年冻土层具有天然气水合物成藏条件,应积极加强冻土区天然气水合物的勘探,掌握天然气水合物的分布规律、赋存状态、资源潜量等相关信息,为实施我国天然气水合物试采研究创造条件[10]。 目前已经提出的水合物开采方法有：（1）热分解法[11，12],即在一定压力下，提高水合物矿藏的温度到水合物相平衡温度以上；（2）降压分解法[13，14]，即在一定温度下，降低水合物矿藏的压力到水合物相平衡压力以下；（3）注入化学剂法[15]，即通过注入抑制剂如甲醇等以改变水合物的相平衡温度和压力；（4） CO 2置换法[16，17]，即通过注入液态CO 2，将水合物中的 天然气置换出来，形成CO 2水合物，以永久储存CO 2；（5）气力提升法[9]，这是日本学者提出的一种全新的开采方法，即将水合物以固态形式从海底提升上来而不是原地分解。 各种开采方法比较如下[18]： 加注热水：优点是作用速度较快；缺点是会造成大量的热损失，效率很低，特别是永冻区，即使用绝热管道，永冻层也会减少传给储积层的有效热量。 摘要：天然气水合物是一种新型洁净能源，其蕴藏量约为现有地球化石燃料含碳量总和的两倍，天然气水合物资源开发已经引起了全世界的关注。提出了先利用高能气体压裂技术对储层进行压裂后再结合电磁加热或降压法开采，或者利用加热法和降压法结合开采的思路，以期达到经济有效开采的目的。关键词：天然气水合物；开采；高能气体压裂中图分类号：TE357 文献标识码：A 文章编号：1673-1980（2009）03-0037-03 利用高能气体压裂技术开采天然气水合物可行性分析 祝道平宁正福 （中国石油大学，北京102249） 37··
煤层气压裂工艺技术及实施要点分析 发表时间：2019-07-17T09:24:30.543Z 来源：《建筑学研究前沿》2019年7期作者：康锴 [导读] 我国地大物博，矿产资源丰富，煤层气资源总储量占居首位，可以与天然气的总储量相媲美。 新疆维吾尔自治区煤田地质局一六一煤田地质勘探队 摘要：近几年，我国经济建设发展迅速，煤矿企业为我国发展做出了很大贡献。我国煤层具有松软、压力低、表面积大和割理发育的特征，导致煤层气开采普遍存在经济效益低、单井产量低的问题。为了适应煤层气特殊的产出条件，本文探讨煤层气压裂工艺技术与实施要点，以期为我国煤层气开采提供参考意见。 关键词：煤层气；压裂工艺技术；实施要点 引言 我国地大物博，矿产资源丰富，煤层气资源总储量占居首位，可以与天然气的总储量相媲美。因为煤层气本身属于清洁能源发展行列，本身带有极强的清洁性能和使用的高效性，对于此资源进行科学合理的开发应用，能够有效缓解现阶段我国能源紧缺的尴尬局面。进行开采过程中，需要对煤层的低饱和、低渗透和低压的发展特点充分了解，可以通过对水力压裂技术的改造升级，完成增产增效工作，保证煤层气井开采效率和高质量发展。在此过程中，需要注意的问题是，因为不同煤层在发展过程中，都受到不同介质的作用，其内部构成和物质特性方面都存在很大差异性，所以，科学掌握煤层气压裂工艺技术有着重要的现实意义。 1煤层气探采历史 1733年美国首次实现地下管道煤层气抽放，1920年第一次完成3口地面煤层气抽采井。1953年在圣胡安完成高产井，日产1.2万m3。我国起步较晚，1957年阳泉四矿在井下成功实现，临近煤层瓦斯抽采。1992年正式开始研究实验。1996年中联煤层气有限责任公司的成立，标志着我国煤层气开发研究的新纪元。 2矿岩压裂的主要影响因素 2.1天然裂缝割理 在煤层开采发展过程中，主要的裂缝系统包括天然裂缝和割理，这两种现象会严重影响到压裂裂缝的发展形态，同时还会对周围水文地质的发展起到一定的影响作用。通常它们的主要性能会对水力裂缝的形态进行延伸，造成冲击作用，也就是说，通过这两个作用力的共同作用，煤层气井在发展和延伸的时候，很容易发生突然转向和次生裂缝。 2.2矿岩力学性质 对矿岩力学性质进行研究的过程中，需要重点做好三个方面的工作：首先，做好矿岩硬度和密实度的勘察工作。第二，对整体强度和弹性力度问题进行研究。第三，深入探讨研究断裂相关内容。对有显著特点的矿样进行综合检测分析，通过观察和对比，得到的结论是，矿岩在受到某些压力和应力的共同作用下，其自身的特征也会发生改变，呈现出弹性模量低、脆性大、易破碎和易受压缩等显著特点，所以，需要对矿岩力学性质进行综合研究。 2.3地应力 在矿井气层发生水力起裂现象的过程中，地应力的变化情况会对裂缝整体位置和形态产生主要影响作用。通过科学调查结果显示，起裂压力大小情况与地应力差之间存在负相关的变化发展联系。换言之，破裂压力的影响因素主要为天然裂缝与最大水平主应力间的夹角，在高水平应力差作用力的影响下，会发生层次较规律的主缝问题。在低水平应力差作用力的影响下，裂缝问题就会向周边进行延伸和扩展。 3煤层气压裂工艺技术 3.1大排量压裂技术 在煤层储层中，有着大量的天然割理系统，加之在压裂施工中使用了活性水压裂液，因此容易造成在压裂过程中滤失量过大及效率低的情况。而为了控制液体滤失以保障效率，应当要根据活性水压裂液的特点，选择大排量注入压裂液的施工方式。 3.2低砂比压裂技术 煤层气压裂的砂比是由多种因素共同决定的，包括煤层本身的特性、压裂液及其排量、支撑剂密度等等。煤层具有性脆、易破碎以及易滤失等特性，而这些都容易引起压裂过程中煤层出现砂堵；再者压裂液粘度低，也是造成砂堵的一项常见因素。而若应用低砂比压裂技术，则能够十分有效地预防砂堵现象。 3.3脉冲加砂技术 若想实现煤层气开采的增产，其主要途径之一就是尽量增加缝长和沟通天然割理系统。在深层煤层气的压裂施工过程中，支撑剂的泵入可以选择采用将前置液与携砂液交替注入的方式。这种方法既能够更多地增加缝长和沟通天然割理系统，同时又能够防止砂堵，提高压裂效率。 3.4复合支撑技术 该深层煤层气储层的闭合压力＜20MPa，经分析和评价后，认为其在支撑剂的选择上以石英砂为宜。由于煤层气储层具有易滤失的特点，所以在加砂前，首先要处理天然割理，即加入适量的细粒径石英砂，从而降低其滤失；其次在加砂过程中，要加入适量的中粒径石英砂，从而延伸裂缝；而在加砂后期，则要加入粗粒径石英砂，以使煤层中的气流畅通。 4煤层气压裂工艺技术及实施要点分析 4.1优选煤层气压裂液体系 在煤层气压裂中，压裂液既需要携砂、造缝，又会因液体浸入储层而伤害煤层，所以优选压裂液体系至关重要，即要求煤层气压裂液满足压裂工艺的技术要求、与储层配伍性且尽量不伤害煤层。煤层气井从客观实际出发优选压裂液体系，具体要点包括：一是少用添加剂，如有机类添加剂，以免伤害煤储层；二是研发与煤层气压裂条件相适宜的压裂液材料，以提高其与煤储层的配伍性；三是在满足压裂工艺与施工要求的前提下，提高压裂液的经济性，从而适应市场经济的发展要求。据此，山西沁水盆地煤层气井决定选用清水压裂。
油气藏评价与开发 第8卷第3期2018年6月 RESERVOIR EVALUATION AND DEVELOPMENT 收稿日期：2017-11-23。 第一作者简介：赖建林（1986—），男，工程师，非常规及低渗透储层改造研究。延川南煤层气复杂缝网整体压裂技术研究与应用 赖建林，房启龙，高应运，魏伟 （中国石化华东油气分公司石油工程技术研究院，江苏南京210031） 摘要：由于煤储层端割理和面割理发育的特点，压裂容易形成复杂的裂缝形态，常规双翼裂缝模型并不适用于煤层气压裂设计优化。为了提高煤层气整体压裂开发效果，提出了煤层复杂裂缝等效渗流表征方法，将复杂的网络裂缝等效为高渗透带，通过优化高渗透带的大小和渗透率，获得最佳的整体压裂裂缝长度和导流能力。同时采用三维裂缝模拟软件进行体积压裂施工参数优化，并开展3口井压裂施工和井下微地震裂缝监测试验。结果表明，压裂裂缝波及范围较广，复杂程度较高，压后平均日产气量1376.7m 3，为实现煤层气田整体压裂开发提供了技术支撑。 关键词：煤层气；整体压裂；缝网压裂；体积压裂；参数优化 中图分类号：TE357文献标识码：A Research and application of integral network-fracturing of coal-bed methane of southern Yanchuan Lai Jianlin,Fang Qilong,Gao Yingyun and Wei Wei （Petroleum Engineering Technology Research Institute,East China Company,SINOPEC,Nanjing,Jiangsu 210031,China ）Abstract:Due to the well-developed end cleat and surface cleat,the complicated fracture morphology forms easily in the coal-bed fracturing,and the conventional double-wing fracture model is not suitable for the optimization of the coal-bed methane fracturing design.In order to improve the production of the coal-bed methane,we proposed a characterization method for the equivalent seep?age of the complex fracture,in which the complex network fracture was equivalent to the high permeability zone.By optimizing the size and permeability of the high permeability zone,we got the best overall fracturing fracture length and fracture conductivity.Meanwhile,we also optimized the pumping parameters by using 3D fracturing simulation software,and carried out the fracturing op?eration and down-hole micro-seismic monitor tests of 3wells.The results showed that the fracture length covers a wide field and the complexity after fracturing is high,and the average post-fracturing daily production is 1376.7m 3/d.It provides a technical sup?port to the integral fracturing development of coal-bed methane.Key words:coal-bed methane,integral fracturing,network fracturing,SRV fracturing,parameter optimization 由于我国煤层低饱和、低渗透、低压的特点，煤 层气井产量普遍较低，故需要进行一定的增产改造， 最常用的就是水力压裂技术[1]。国内外煤层气开发 井压裂施工普遍采用活性水压裂液造缝携砂，但压 裂后的裂缝展布规律无法直接观测，分析与模拟的 关键问题之一就是确定裂缝的几何形状及其动态延 伸规律，常用的二维模型包括PKN 模型、KGD 模型[2]。由于煤储层割理裂隙发育，压裂缝通常是复杂的网缝结构，采用均质二维模型进行压裂设计模拟优化存在不足。因此，本文采用高渗透带等效煤层复杂裂缝，通过优化高渗透带大小和渗透率来确定煤层气压裂施工参数，形成了复杂缝网整体压裂设计优化方法，并在延川南煤层气田产能建设中进行了推广应用，为进一步提高煤层气田开发效果奠定基础。
第36卷第1期煤 炭 学 报V o.l 36 N o .1 2011年 1月 J OURNAL OF C H I N A COAL SOC I ETY Jan . 2011 文章编号:0253-9993(2011)01-0065-05 地应力对煤层气井水力压裂裂缝发育的影响 唐书恒1 ,朱宝存1 ,颜志丰 2 (1 中国地质大学(北京)能源学院,北京 100083;2 河北工程大学资源学院,河北邯郸 056038) 摘 要:以晋城矿区西部3号煤层的地应力及煤岩的力学性质数据为基础,采用数值模拟方法求解 了不同地应力条件下井壁处及天然裂缝缝端的破裂压力,分析了地应力对水力压裂起裂压力、起裂位置的影响。研究发现:起裂压力和起裂位置不但与地应力方位有关,而且与地应力大小有关;随水平主应力差系数增大,天然裂缝与最大水平主应力间的夹角对破裂压力的影响程度增大。对于晋城矿区西部3号煤层,当水平主应力差系数大于0 84时,易产生较为平直的水力主缝;小于0 47时,易于产生网状裂缝;在0 47~0 84时,起裂方位与天然裂缝的分布有关。不同地区,用于判断起裂方位的水平主应力差系数不同。 关键词:地应力;煤层气井;水力压裂;天然裂缝;破裂压力;起裂方位中图分类号:TE357 1 文献标志码:A 收稿日期:2010-06-23 责任编辑:韩晋平 基金项目:国家科技重大专项课题(2008ZX05034-003);国家自然科学基金资助项目(40972108);国家863计划专题课题(2006AA 06Z235); 长江学者和创新团队发展计划(IRT0864) 作者简介:唐书恒(1965 ),男,河北正定人,教授。T e:l 010-********,E -ma i :l t angsh @cugb edu cn E ffect of crustal stress on hydraulic fracturi ng in coalbed m ethane w ells TANG Shu heng 1 ,ZHU Bao cun 1 ,YAN Zhi feng 2 (1 S chool o f En e rgy R esou rces ,China Un i versit y of G eoscie nces (Be i jing ),B eiji ng 100083,China;2 School of R esou rces ,H e bei Un i versit y of E ng ineeri ng, H andan 056038,Ch i na ) Abst ract :The crusta l stress and m echan ics properties data fro m No 3coa l sea m in the w estern Ji n cheng m i n i n g area w ere ana l y zed .W ith a fi n ite e le m entm ethod ,the f o r m ation fracture pressure at bo reho le w alls and natural fracture tips under d ifferent conditi o ns o f crusta l stress w as ca lculated .The effect o f crusta l stress on i n itiation pressure and azi m uth w as ca lculated .Initiation pressure and azi m u t h are related w ith the m agn itude and direction of cr ustal stress .The i n fl u ence degree of the ang le bet w een a natural fracture and the m ax i m um horizontal princi p al stress on fracture pressure i n creases w ith i n creasi n g princ i p al stress difference coeffic ien.t In No 3coal sea m in the w estern Jincheng m ini n g are a ,hydrau lic m a i n fractures are easy to occur when the coefficient exceeds 0 84,net li k e fractures are easy to occur w hen t h e coeffic i e nt is less than 0 47,and i n itiation azi m uth is related w ith natural fracture distri b ution w hen the coef ficient is bet w een 0 47and 0 84.I n difference areas ,the coeffi c ient used to analyze t h e i n itiati o n azi m u t h is differ ence . K ey words :cr ustal stress ;coa l bed m ethane ;hydrau lic fracturi n g ;natural fractures ;fracture pressure ;i n iti a ti o n azi m uth 地应力条件不仅对于煤储层渗透性具有重要的影响 [1-2] ,同时,地应力大小和方向也是控制煤层气 井水力压裂裂缝起裂压力、起裂位置及裂缝形态的重要参数。钻井之前,地应力处于平衡状态;钻开井眼,局部扰动破坏了原有平衡状态,井筒周围地应力重新分布。压裂施工后,最初在井筒处产生多条裂缝,这 些裂缝在距井筒一定范围内发生转向或相互扭曲,随着裂缝的延伸,最终在垂直于最小水平主应力方向形成一条裂缝[3] 。水力裂缝起裂方位不但与地应力方 位有关,而且地应力大小也影响裂缝的扩展模式。在进行随机裂缝性储层压裂时,高水平主应力差条件下,容易产生较为平直的水力主缝;在低水平主应力