煤层气井压裂技术26页PPT

• 考虑到储层岩石的脆性 不足，选择了线性胶作 为高支撑剂浓度的携砂 液。
滑溜水组成及配比
添加剂名称
产品代号
使用浓度‰ 备注
杀菌剂
BE-9
0.7
配液加入
防水锁剂
Gasperm 1100 0.5-2.0 配液加入
降阻剂
FR-66
0.75
在线加入
降阻剂的破胶剂 Optikleen WF 0.09
在线加入
• 延页平1井使用的清洁压裂液为成品，使用时按1% 比例在线加入。
井号 涪页HF-1 彭页HF-1 延页平1
各井其它压裂配制统计
名称 凝胶基液 线性胶 清洁压裂液
数量(m3) 2150 3400 636.1
备注 除在线加入添加剂之外此时加入
在线加入
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6 压裂准备
支撑剂
各井支撑剂准备统计
• 延长石油研究院的滑溜水和清洁压裂液。 • 清洁压裂液为成品，施工时按1%的比例在线加入，同
时加入0.01%的过硫酸铵作为破胶剂。
滑溜水组成及配比
添加剂名称
杀菌剂 粘土稳定剂 破乳剂 降阻剂 助排剂
产品代号 KCL PAM
使用浓度（‰） 备注
0.5
配液加入
20
配液加入
2.0
配液加入
0.5
配液加入
4.0
3 压裂液
涪页HF-1井：贝克休斯公司化学剂
• 滑溜水降阻率达70-80%，且具有较好的防膨效果。
• Viking D，延迟交联压裂液， 适用温度65.5-149℃，交联 时 间 0.5-10min 可 控 。 具 有 低摩阻、抗剪切、携砂能力 强、低伤害等特点。
滑溜水组成及配比

特点
适用于低渗透煤层，能够提高煤 层的渗透性，增加天然气产量， 是煤层气开发中的关键技术之一 。
技术原理
01
02
03
高压水流注入
通过高压水泵将高压水流 注入煤层，利用水压将煤 层压裂。
支撑剂填充
在压裂过程中，向裂缝中 填充支撑剂，如砂石等， 以保持裂缝处于开启状态。
气体流动
压裂后，煤层中的天然气 通过裂缝和孔隙流动，被 开采出来。
智能化发展
利用人工智能、大数据和物联网技术，实现水力压裂过程 的实时监测、智能分析和自动控制，提高压裂效率和安全 性。
绿色环保
研发低污染或无污染的压裂液和支撑剂，降低压裂过程对 环境的影响，同时加强废弃物的处理和回收利用。
多层压裂和水平井压裂
发展多层压裂和水平井压裂技术，提高煤层气开采效率， 满足市场需求。
煤层孔隙度
孔隙度决定了煤层的储存空间和吸附能力，孔隙度高的煤层有利于 气体的吸附和扩散。
压裂液性能
பைடு நூலகம்
粘度
粘度是压裂液的重要参数，它决 定了压裂液在煤层中的流动阻力， 粘度越高，流动阻力越大。
稳定性
压裂液的稳定性决定了其在高压 和高剪切条件下保持稳定的能力， 稳定性好的压裂液能够保持较好 的流动性和携砂能力。
解决方案
为了降低水力压裂技术的成本，研究 人员和工程师们正在探索新型的压裂 液和支撑剂，以提高其性能并降低成 本。同时，优化压裂施工方案、提高 施工效率也是降低成本的有效途径。 此外，加强设备的维护和保养、提高 设备的利用率也是降低水力压裂成本 的重要措施之一。
06
水力压裂技术的前景展 望
技术发展方向
能力和导流能力。
裂缝网络设计
裂缝走向

专题研讨
压裂
S1 S2
S3
6
图1 压裂过程示意
专题研讨
✓压裂材料：压 裂液和支撑剂
✓施工参数：排 量和压力
图2 压裂施工现场
✓压裂设备：泵 车(组)、液罐、
砂车、仪表车7来自三 压裂液专题研讨
3.1 种类
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）。
3.2 发展
憋压 造逢
裂缝延伸 充填支撑剂
裂缝闭合
4
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。 5
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。
12
专题研讨
表1 国内外压裂液类型及使用现状
压裂 液类型
优点
缺点
适用范围
使用比例
国外 国内
水基 压裂液
9
专题研讨
前置液
携砂液
顶替液

端割理
微 孔 隙 吸 附 储 气
孔隙
油 气 储 存 空 间
煤岩
砂岩 8
二、 压裂工艺及压裂液体系
1、煤层气压裂工艺
光套管注入工艺
活性水压裂液体系
大液量、大排量
低砂比
新工艺： 水力喷射分段压裂、氮气泡沫压裂、 清洁压裂液、低浓度瓜胶压裂工艺等。
9
二、 压裂工艺及压裂液体系
1、煤层气压裂工艺
现在应用较多的技术是垂直井——射孔完井——压裂加砂——抽 排降液——解吸气体
伤害前渗透率 /10-3um2 124.4 301.8 110.0 301.8 521.8 535.4
伤害后渗透率 /10-3um2 110.1 292.2 18.2 26.2 232.2 101.2
伤害率/%
11.5 3.2 82.7 91.4 54.5 81.0
12
二、 压裂工艺及压裂液体系
2、压裂液体系
成本太高，配套设备不够完善
摩阻低、滤失小，基本 无残渣
表面活性剂类压裂液，容易发生化学吸附，
并且成本高
11
二、 压裂工艺及压裂液体系
2、压裂液体系
国内压裂液对煤层伤害率分析
伤害液
活性水 活性水 线性胶 线性胶 冻胶破胶液 冻胶破胶液
煤产地
沁水15# 柳林31# 沁水15# 柳林31#
丰城 沁水1#
渗透率与高压有关
井间干扰利于生产、进行多
层钻井进行开采
3
一、 国内外煤层气现状
国内外煤层气开发对比
技术
国外
国内
储层评价
中低煤阶
中高煤阶
钻井完井技术 直井洞穴完井和羽状水平井 直井套管射孔完井和羽状水平井

的差值，即形成的井底压力应高于所有层的破裂压力。 5)各层间不能串通，以达到分层压裂的目的。
3．孔眼摩阻计算公式 （1）美国埃索生产研究公司计算公式
(2)利用矿场资料估算孔眼摩阻公式
(四)蜡球选择性压裂 1．工作原理和作用
蜡球选择性压裂是利用高渗层与低渗层吸水能力不同，在压 裂液中加入蜡球暂堵剂将高渗层封堵，从而压开低渗层。油井 投产后，蜡球被原油逐渐溶解，而使堵塞解除。
1)控制压裂层位准确可靠； 2)施工中两个封隔器之间 拉力较大，对深井和破裂压 力高的地层，不宜采用此种 工艺技术。
(4)技术要求 1)两个封隔器之间的所有井下工具、短节的本体和螺纹抗拉
强度必须大于施工时的最大拉力； 2)喷砂器应紧接于下封隔器上部，以免施工时在下封隔器上
形成沉砂； 3)压裂层射孔段与上下层射孔段之间的距离一最不应小于5 m，
5．不同密度差、不同流量与封堵效率关系
（三）限流法分层压裂 1.限流法分层压裂工艺原理
2．限流法分层压裂工艺要点 1)根据压裂要求设计射孔方案。 2)必须保证每个孔眼畅通，可先用稀酸预处理疏通孔眼。 3)为保证尽可能多的射孔层段被压开和每层有足够的排量，
应在套管允许的条件下尽可能提高排量。 4)在允许的最大排量下，孔眼摩阻必须大于各层间破裂压力
(4)技术要求 1)水力锚的啮合力必须大于施工时作用于封隔器上的上顶力，
以免顶弯油管； 2)施工时作用于封隔器上下的压差必须小于封隔器允许的最
大压差； 3)压裂层的射孔段与上面一层射孔段之间的距离，中深井应
不小于3m，深井应不小于5m。
2．双封隔器分层压裂 (1)管柱结构图 (2)用途
在射开多层的油气井中， 对其中任意一层进行压裂。 (3)特点
2)粒度组成：

（三） 压裂工具与管柱
压裂管柱组配和使用技术要求：
①压裂管柱采用N-80以上钢级的外加厚油 管和短节组配。
②封隔器卡点应选择在套管光滑部位，避 开套管接箍。
③压裂管柱喷砂器与封隔器直接连接，最 下一级封隔器以下的尾管长度不小于8m。管柱 底端距井内砂面或人工井底距离不小于10m。
（三） 压裂工具与管柱
④按照施工设计精确配出封隔器卡距、油 管下入深度，卡点深度与设计深度误差不超过 ±0.2m。
⑤由K344-114封隔器组成的浅井分压多层 管柱最多允许使用4级封隔器，允许上提一次。 该管柱承压能力为40 Mpa。
⑥压裂管柱是专用管柱，严禁用于替喷、 冲砂、压井、打捞等作业施工。
（三） 压裂工具与管柱 滑套式分层压裂管柱
（三）压裂的应用
大约40%完钻井数实施了压裂
125
80
100
1981年
1991年
2001年
全球压裂井次（万口）
美 石油储量的30%是通过压裂改造才达到经济开采条件的。
国 北 通过压裂增加130亿吨石油储量。
美 我 已探明低渗透地质储量约40亿吨,这些储量只有通过 国 压裂改造才能具备工业开采价值。
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2． 高强泥浆技术
解决长封固段低压容易漏失的目的层封固
4． 低温促凝、高早强、微膨胀固井水泥浆技术
高强度水泥环质量，解决产层水气同存地层封固
5． 无沉降分离，低滤失低密度水泥浆技术
解决大斜度或水平井固井质量问题
6． 高流变性、高强度、低密度水泥浆和低速塞流固井工艺技术
HDC 固井工艺技术和固井水泥浆技术在煤层气中的应用 问 题
---------------------------------------------------------------------------------------- 解 决
1． 低温膨胀水泥浆技术
了！
解决煤气层中因气侵导致的固井串槽问题
不规则井眼、大井眼目的层固井封固质量
7． 双级注水泥工艺技术
解决不同压力和地层介质目的层封固质量
1煤层气固井技术与工艺
(1) 煤层气固井技术要求
水泥返高计算：
H＝（Fd/10-ρm）×hd/(ρc-ρm)
Fd——煤储层破裂梯度，kPa/m； ρm——固井时井内钻井
液密度，g/cm3；hd——煤层深度，m； ρc——最大水泥浆平均密
注5：表层必须用G级以上水泥固井，水泥要返至地面。技术套管水泥返高按设计。
写在最后
成功的基础在于好的学习习惯
The foundation of success lies in good habits
10
结束语
当你尽了自己的最大努力时，失败也是伟大的 ，所以不要放弃，坚持就是正确的。
When You Do Your Best, Failure Is Great, So Don'T Give Up, Stick To The End

煤层气行业压裂液相当经典
煤层气行业压裂液相当经典
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: （1）由于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； （2）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； （3）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。
三 冻胶压裂液
参考配方：0. 35 %羟丙基瓜胶HPG + 2. 0 %KCl + 0. 2 %助 排剂(DL-10) + 0. 01 %NaOH + 0. 1 %LBT-6+ 0. 02 %硼砂 +0.05%～0.1% 防腐剂1227 +0. 015 %过硫酸铵
防腐剂1227 ：十二烷基二甲基苄基氯化铵 性状 浅草黄色液体。有刺激性气味。易溶于水和醇，PH值7-9。 使用 除用作杀菌剂，还可用于缓蚀、缓速、润湿、防蜡、防 膨。用量0.1-0.2％。
1.耐温耐剪切性能
2.支撑剂沉降测试
3.线性胶压裂液破胶性能
4.线性胶压裂液的助排性能 表面张力26.78 mN/m。 5.线性胶压裂液的滤失性能
由于线性胶造壁性能差，不易形成滤饼。在试验中发现，滤 饼薄且疏松，使得试验所测的滤失量非常大。滤失系数C3 为6.30 ×10-3m.min-1/2。