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煤层气井测试压裂解释及应用煤层气井测试压裂解释及应用煤层气是一种新型的能源，其开采与利用是当前我国能源领域的一项重要战略任务。
随着煤层气开采的深入，煤层气井开采压力逐步降低，致使煤层气的开采效率下降，这时需要采用压裂技术来提高采气效率，这就是煤层气井测试压裂技术。
一、煤层气井测试压裂技术概述煤层气井测试压裂技术是一种通过向煤层注入高压液体，使煤层产生裂缝，扩大煤层气通道，从而提高开采效率的技术。
该技术主要包括单硝酸甘油压裂、液压压裂、液体碎岩压裂、沙弹压裂等多种方法，其中以液压压裂最为常用。
液压压裂技术是一种将高压液体注入井内，通过井口充放口向井下送液强行将煤层撑起并裂开，煤层裂缝在拆除撑开压力后能够自行保持半永久性和可使煤层通气性和渗透性增加的技术。
针对不同的地质情况，液压压裂可分为水力压裂、气体压裂、泡沫压裂和混合压裂等，水力压裂是其中应用最为广泛的一种技术。
在进行煤层气井测试压裂前，需要进行试压并测定井下地质参数，根据实测参数进行压裂方案设计。
设计方案通常包括压裂液种类的选择、注入量、注入压力及持续时间等。
在进行压裂过程中，需要不断监测井下压力、压裂液注入量及煤层气产量等参数，及时进行控制和调整。
二、煤层气井测试压裂技术的应用煤层气井测试压裂技术在煤层气井的开采中具有重要的应用价值。
其应用主要包括以下几个方面：1. 提高煤层气井开采效率通过测试压裂技术可以扩大煤层裂缝，增加煤层渗透性，使煤层气开采效率得到提高。
2. 优化煤层气井的产能分布煤层气井测试压裂可以改善煤层裂缝的分布情况，促进煤层气的集中开采，提高整体产能。
3. 降低生产成本测试压裂技术可以提高开采效率和产能，降低生产成本，提高井产值。
4. 提高井下安全性煤层气井压裂需要对井下地质参数进行测量及压裂过程进行监测和控制，从而提高井下施工的安全性。
5. 推进煤层气井开采技术进步煤层气井测试压裂技术是一种新型的能源开采技术，其应用可以带动煤层气产业链的升级，推进煤层气井开采技术的进步。
煤层气压裂液伤害对比实验研究周睿;江厚顺;简霖;陈飞【摘要】China's coalbed methane reservoir conditions are poor, these reservoirs have the characteristics of low permeability, low porosity and heterogeneity, common development methods is not effective for these reservoirs. Fracturing is one of the important technologies for coal seam rock production, and the key to fracturing is the choice of fracturing fluid system, and the damage of fracturing fluid to reservoir will lead to poor yield. Through the laboratory experiment, the evaluation of fracturing damage of coalbed methane was carried out. The fracturing fluid system was optimized, the clean fracturing fluid with low concentration and low friction was selected to improve the single well production of coalbed methane, the bottom seepage condition and reservoir permeability. The problem of low success rate of fracturing and reforming coalbed methane wells in Ningwu area was solved, and great breakthroughs were obtained, and the effect of increasing production was obvious.%我国煤层气储层条件较差,具有低渗、低孔、非均质性强的特点,均存在的问题就是一般开采方式效果不好.压裂是煤层岩增产的主要技术之一,而压裂的关键在于压裂液体系的选择,压裂液对储层的伤害将会导致达不到理想的产量.通过室内实验研究,进行煤层气压裂伤害评价实验,对压裂液体系的进行优选,选择浓度低,低摩阻的清洁压裂液,提高煤层气单井产量,改善井底渗流条件,提高煤层气渗透率以及储层渗透能力.解决宁武地区煤层气井压裂改造成功率低的问题,取得了巨大的突破,增产效果明显.【期刊名称】《当代化工》【年(卷),期】2017(046)010【总页数】4页(P2153-2155,2173)【关键词】煤层气;储层损害机理;压裂液;润湿性;清洁压裂液【作者】周睿;江厚顺;简霖;陈飞【作者单位】长江大学, 湖北武汉 430000;长江大学, 湖北武汉 430000;长江大学, 湖北武汉 430000;中国石油川庆钻探工程有限公司长庆井下技术作业公司,陕西西安 710000【正文语种】中文【中图分类】TE357在我国，有着十分充足的煤层气资源，然而大部分煤层气储层条件较差，压裂则是提高产能的一项重要措施，现已经得到了很好的发展及广泛的运用了[1]。
压裂液的特点与适用范围压裂液的特点与适用范围一、水基压裂液水基压裂液是以水作为分散介质（溶剂），再添加多种添加剂配制而成的一种压裂液。
按稠化方式和稠化程度不同分为水基冻胶压裂液、线性胶压裂液和活性水压裂液。
1、水基压冻胶裂液主要由水、稠化剂、交联剂和破胶剂配制而成。
特点：粘度高，可调性好，易于控制，造缝性能好，携砂能力强；摩阻低，滤失量小，耐温、耐剪切能力好，能在指定的时间内破胶排液，配制材料货源广。
适用范围：除少数低压、油润湿，强水敏地层外，适用于大多数油气层和不同规模的压裂改造，可以完成高温、高压、深井、超深井、高砂比、大砂量等高难度压裂作业。
2、线性胶压裂液（稠化水压裂液）以稠化剂和表面活性剂配置而成的粘稠性水溶液。
特点：粘度较低，携砂性能差，降滤失性能略好，有一定造缝能力。
适用范围：主要用于压裂防砂、砾石充填、低温（小于60℃）、浅（小于1000）井的压裂改造；或用于低砂量、低砂比的煤层气或不携砂注水井压裂。
3、活性水压裂液加有表面活性剂的低粘水溶液。
特点：粘度几乎为零，滤失量大，依靠大排量可以携带较少支撑剂。
适用范围：适用于浅井低砂量、低砂比的小型解堵压裂和煤层气井压裂。
二、油基压裂液以就地原油或柴油作为分散介质与各种添加剂配制而成的压裂液称为油基压裂液。
稠化剂：磷酸酯交联剂：铝酸盐特点：粘度较高、耐温性能较好、携砂能力较强、对储集层伤害较小。
缺点：价格昂贵、施工困难、易燃。
三、泡沫压裂液泡沫压裂液是指在水力压裂过程中，以水、线性胶、水基冻胶、酸液、醇或油作为分散介质，以气体作为作为分散相（不连续相），与各种添加剂配制而成的压裂液。
按分散相类型不同，泡沫压裂液体系可以分为氮气泡沫压裂液、二氧化碳泡沫压裂液和空气泡沫压裂液。
优点：粘度高，携砂和悬砂性能好，摩阻损失小、滤失量小，液体效率高、在相同液量下裂缝穿透深度大；含水量小，密度低，气体膨胀能力强，易于压后返排，对油层污染小。
缺点：温度稳定性差，使用范围受到限制，由于井筒气―液柱的压降低，需要的施工泵压高，对于深度大于2000m以上的油气层施工难度大，设备特殊，成本较高。
煤层气压裂工艺技术及实施要点分析摘要：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。
煤层气井用压裂液在一定程度上，可以借鉴现行水基压裂液性能评价，但由于煤储层具有松软、割理发育、表面积大、吸附性强、压力低等与油藏储层不同的特性，由此而引起的高注入压力、复杂的裂缝系统、砂堵、支撑剂的嵌入、压裂液的返排及煤粉堵塞等问题，使得煤层气井用压裂液与油气田压裂液存在着差异，主要表现在：煤岩的表面积非常巨大，具有较强的吸附能力，要求压裂液同煤层及煤层流体完全配伍，不发生不良的吸附和反应；煤层割理发育，要求压裂液本身清洁，除配液用水应符合低渗层注入水水质要求外，压裂液破胶残渣也应较低，以避免对煤层孔隙的堵塞；压裂液应满足煤岩层防膨、降滤、返排、降阻、携砂等要求。
对于交联冻胶压裂液，要求其快速彻底破胶。
煤的润湿性固体表面一般可以分为高能表面和低能表面两类。
高能表面指的是金属及其氧化物、二氧化硅、无机盐等的表面。
其表面自由能一般在500mN/m-5000mN/m之间。
低能表面指的是有机固体表面，它们的表面自由能一般低于100mN/m。
经试验测得晋城3#煤的表面自由能为51.1mN/m,属于低能表面。
由于水的表面张力较高，它一般不在低能表面上自动铺展。
如果要使水在低能表面上铺展，最方便的办法就是在水中加入表面活性剂。
从固体表面自由能也可以看出，对油气藏而言，它属于高能表面。
它对外来液体的表面张力和界面张力不是特别敏感。
水的表面张力常温下为72左右，假如某助排剂水溶液的表面张力为25mN/m，相对于岩石500mN/m-5000mN/m的表面自由能，两者会发生一样的润湿情况；而对于50 mN/m左右表面自由能的煤来说，两者的润湿情况就大不一样了。
从这个角度讲，作为压裂液而言，里面不应该加入助排剂。
加入以后，改变了液体和煤的润湿关系，对压裂液的返排反而不利。
煤的孔隙度作为固态胶体的煤，其内部存在着许多孔隙，孔隙体积占煤的总体积的百分数为煤的孔隙度。
孔隙度与煤化程度有关:煤化程度低的煤，其孔隙度基本在10%以上；中等煤化程度的煤，其孔隙度最低，约3%；当煤化程度加深孔隙度又出现增加的趋势。
孔隙度大小还受成煤条件、煤岩组成等因素的影响。
同一煤化程度的煤其孔隙度都有一个波动范围。
煤的孔径大小并不是均一的，有微孔，其直径小于20×10-10m；中孔，孔径为20-200×10-10m，其中多数小于100×10-10m；大孔的直径大于200×10-10m。
各种煤孔的分布有一定的规律：碳含量低于75%的褐煤，其大孔占优势，中孔基本没有。
在75%-82%之间的煤，中孔特别发达，空隙总体积主要由中孔和微孔所决定。
碳含量在88%-91%的煤微孔占优势，其孔体积占70%以上，中孔一般很少。
煤的表面积煤是多孔物质，其表面积包括颗粒外表面积和内部孔隙两部分。
对于具有微孔结构的物质来说，表面积与孔隙体积之比率很大，能够吸附大量物质，所以，微孔及其发育的煤能吸附大量气体。
煤的表面积主要是内部孔隙，外表面积占的比例很小。
煤的表面积大小不仅对了解煤的生成过程和煤的微观结构是重要的，而且与煤的吸附密切相关，因此，它是重要的物理性质之一。
随着煤化程度的变化，煤的比表面积具有一定的变化规律。
即煤化程度低的煤和煤化程度高的煤其比表面积大，而中等煤化程度的煤比表面积小。
煤的渗透率渗透率是煤层气开发中关键的因素之一。
由于煤层结构、组成等方面的特殊性，使得实验室对煤层渗透率的准确测试较困难，精确的测试只有来源于钻井的 1生产测试。
煤的渗透率通常分为相对渗透率和绝对渗透率。
煤基质对气和水基本是不渗透的。
因此裂隙网络系统是气体主要疏导途径。
Puri等指出（1990），煤的基质孔隙即使有，也对流体流动状态影响很小。
Law,B.E.(1993)指出，煤中主要的流通通道是裂隙网络系统，煤基质的渗透性实际是不存在的。
CNPC所钻煤层气井的基质渗透率都较偏低，一般都小于0.01×10-3um2；煤的裂隙网络均较发育，其各向异性比较明显，平行面裂隙网络方向的渗透率一般最大。
通常煤层气井的压裂是指的将裂隙网络沟通。
煤层渗透率与煤层埋深有着良好的关系相关关系。
随着埋深得增加，渗透率降低。
除深度对渗透率有影响外，地质构造也是增大渗透率的主要因素。
储层粘土含量在压裂液配方体系研究中，首先应考虑压裂液对煤层的伤害，尤其是针对低渗储层。
在实施压裂时，压裂液添加剂中的防膨剂及表面活性剂的优选相当重要，因为该煤储层粘土绝对含量高，蒙脱石及伊利石的相对含量也高，且属低渗储层，粘土的膨胀与运移都会使渗透率急剧降低；同时，高分子表活剂的加入势必改善液体与煤的润湿吸附特性，使得液体吸附在煤固体表面，导致孔道堵塞。
由此，压裂液添加剂的优选及配方筛选应结合煤储层的物性，以使得压裂液侵入煤层后，尽可能的降低对煤层储层的伤害。
试验测试项目表/界面张力测定试验、煤粉吸附试验、煤芯片吸附试验、煤粉膨胀试验、动态伤害试验、耐温耐剪切及流变试验、静态滤失试验、破胶试验、残渣试验等。
活性水压裂液为了使煤层气井用压裂液能更适合煤储层的特性，对压裂液中各添加剂的优选变得尤为重要。
首先应尽可能减少有机物的加入，活性水压裂液是重要选择之一。
由于煤是多孔物质，比表面积大，压裂液对煤基质的伤害主要是由于煤基质对液体吸附而引起的，所以在压裂液添加剂的优选时，不仅要考虑各添加剂的性能，还要研究添加剂水溶液与煤基质的吸附润湿特性、膨胀特性，伤害性能。
对配液用水的要求配制压裂液所需的水质应清洁透明，与压裂液用稠化剂可交联。
对配液用水进行了常规分析，其结果见表。
表配液用水常规分析活性水作为煤层压裂液，在我国己进行了多次煤层气的开发实验。
其施工排量大，用液最大，加砂量相对较少，但对煤层的污染较小。
针对以往活性水压裂液特点，重点对返排性能进行调整，并认为在较低温度(小于30℃)及压裂工艺所要求裂缝较短的情况下，使用活性水压裂液。
对上述配方，我们主要考察表面活性剂的性能，与常规油气藏不同的是，在煤层气井压裂中，不单要考查其表、界面张力，尤为重要的是要与储层的煤进行吸附润湿试验，以确定其是否起到助排作用。
因为如果煤储层对它的吸附要是很强的话，那么不但对储层造成膨胀伤害，最重要的是势必会造成压裂液中表面活性剂的有效成分减少，对压裂液的返排不利，达不到助排效果，对储层的伤害会加大。
表面活性剂具有在低浓度时能吸附在两种互不相溶的物质表面之间的特性。
来降低两种互不相溶的物质(油与水)之间的作用力。
使压裂液容易返排且更彻底，以减少对储层的伤害。
在煤层 2气井压裂中，助排剂的选择比油气井中助排剂的选择更重要，这是由于煤储层的特性决定的。
因为无论是活性水和冻胶压裂液均需加入一定量的助排剂，且对于不同的储层特性，同种助排剂所起的作用差异较大。
不同表面活性剂水溶液的表/界面张力测量结果见表；煤粉吸附后的表面活性剂水溶液的表/界面张力测试结果见表。
表、界面张力看都能满足工艺设计得要求。
但针对煤储层，还得考虑吸附问题。
毕竟煤储层和油气藏储层有很大区别。
力都有不同程度的升高，说明两种煤粉对它们有不同程度的吸附。
其中，两种煤粉对OP的吸附量最大，而对DL-10和ZA-5的吸附量相对来讲要小得多，它的水溶液表界面张力变化不是很大，从这一点来讲，表面活性剂DL-10和ZA-5比较适合。
表面活性剂水溶液的润湿吸附性能对于吸附速率，不同pH的清水与煤片的吸附速率为6.21；不同浓度的KCl水溶液与煤片的吸附速率为1-22.5；不同类型的助排剂，其水溶液与煤片的吸附速率不同，ZA-5为1-30，DL-10为1-3.4， OP为1-36，D-50为0.6-3.2。
同样说明，在水中加入不同的添加剂，其溶液与煤片的吸附速率发生了改变，总的来看：KCl和助排剂DL-10，D-50的加入降低了水溶液与煤片的吸附速率，使得水溶液更不易被煤片吸附；助排剂OP，ZA-5和活化剂CH-2的加入增大了水溶液与煤片的吸附速率，使得水溶液容易被煤片吸附。
活性水压裂液膨胀性研究煤层储层中常存在粘士，当外来液体侵入时，会发生粘士的运移或膨胀，使得煤储层的渗透率明显下降。
由于不同储层的粘土含量、种类不同，粘土组成不同，为此，用NP-02型泥页岩膨胀仪测定了不同浓度KC1和A-25水溶液对某矿煤的线性膨胀量，实验结果见表。
表煤膨胀的实验结果液，其能力各不相同，KCl的防膨效果比较好。
针对这两种煤储层，防膨剂的含量应不同。
KCl中的K+离子能侵入到粘土硅氧四面体内，继而阻止粘土膨胀，有效地稳定粘土。
国外研究表明，有机物对煤层的伤害较大，一般不宜选用。
综合考虑煤层储层的特殊性，KCl较为适宜，并根据压裂目的层岩性分析的结果在用量上增减。
KCl的加入不但能起到使粘土稳定的作用，而且能有效地降低溶液的表面张力。
当KCl水溶液通过煤样充填管时，其溶液的表面张力发生了变化，见表。
表表面张力变化定值，而通过煤样充填管的处理介质(清水、2%KCl水溶液)其表面张力都有不同的变化，均是降低了表面张力，而后表面张力逐渐增大。
表面张力的降低与高分子的表面活性剂加入有关。
由于煤层有表面积大、裂隙网络发育等特点，其表面有较强的吸附能力，可能是吸附有一定量的高分子，当2%KCl水溶液流经时，部分大分子溶于其中，降低了表面张力。
表面张力的降低有利于压后返排，减少对煤层储层的损害。
活性水压裂液的粘度性能用Fan35粘度计在常温下测得其性能:粘度为1mPa.s，K'=0.001 Pa. sn，n'=1。
动态伤害试验动态滤失及伤害试验结果是衡量该配方是否适合该地层使用的很重要的一个依据。
伤害结果的大小直接反映了该液体对地层的伤害程度。
图活性水压裂液对煤伤害试验结果由以上数据可以看出，活性水压裂液对煤储层的伤害率较小，一般小于25%，因为用活性水压裂液不存在残渣堵塞孔隙裂缝伤害问题，主要反映的是粘土膨胀伤害和吸附伤害情况。
所以，结合以上试验结果，我们给出活性水压裂液的配方为：清水+2%氯化钾（+0.2%DL-10表面活性剂）交联冻胶压裂液由于交联冻胶压裂液适用于温度较高的地层，携砂性能好、造缝性能好，它在油气藏压裂中得到广泛应用。
而对于煤储层来讲，携砂造缝固然重要，但如何减小伤害也是一个很重要的问题。
从稠化剂的性能试验看，我们选择水不溶物较小的改性瓜胶作为交联冻胶压裂液用稠化剂。
稠化剂的选择表稠化剂筛选结果表通过指标对比，优选低水不溶物的优级瓜胶或超级瓜胶作为瓜胶配方稠化剂，并确定最佳用量为0.28-0.3％。
交联剂的选择交联剂的作用是使稠化剂溶液中的稠化剂分子迅速形成长链，粘度迅速增加，提高液体的造缝和携砂能力。
由于煤层气开发深度浅，地层温度低，破胶问题显得尤为突出，故交联剂的选择也显得很重要。
对于活性水、清洁压裂液，不存在交联剂的选择。
