沁南煤层气压裂技术研讨

煤层气藏特点及煤层气井压裂技术压裂酸化程技术中压裂酸化工程技术中心主要内容一、煤层气藏特点及压裂改造难点二、煤层气压裂工艺技术介绍三、煤层压裂施工分析及认识（以沁南区块为例）四、煤层压裂新思路一、煤层气藏特点及压裂改造难点分析煤层储气特点割理：主要的渗流通道，同时也是水的储集空间。

主要的煤层吸附气储集空间基岩微孔：主要的煤层吸附气储集空间。

一、煤层气藏特点及压裂改造难点分析煤层的解吸渗流特点降压解吸扩散渗流一、煤层气藏特点及压裂改造难点分析煤层开采特点¾煤层既是煤层气的生气源岩又是其储集层。

¾煤层气开采过程中存在一个临界解吸压力，当煤层压力高于解吸压力时，煤层气被吸附在煤层孔隙内表面，而非处于游离状态，这就要求在开采过程中井底气被吸附在煤层孔隙内表面而非处于游离状态这就要求在开采过程中井底流压必须低于其吸附压力。

¾煤层气的产出要经过解吸—扩散—渗流的过程。

煤层气含量越高，煤层气临界解吸压力越高，煤层气开始解吸产出时的地层弹性能量越高，临界解吸压力与原始煤层压力越接近，就越有利于煤层气的高产。

一、煤层气藏特点及压裂改造难点分析煤层具有较强的应力敏感性，压裂中易造成压敏伤害煤层具有较强的应力敏感性压裂中易造成压敏伤害基质岩体的软硬应力敏感性缝面支撑凸体分布岩石中裂缝抵抗闭合的过程，实际上是裂缝上下两面凹凸不平的接触变形过程，煤岩在所有岩体中最软，缝面最平整光滑，因此煤岩最软缝面最平整光滑因此煤岩应力敏感性最强。

一、煤层气藏特点及压裂改造难点分析围压增大后煤层气测渗透率急剧降低，当围压解除，渗透率只能恢复围压增大后煤层气测渗透率急剧降低当围压解除渗透率能恢复到原渗透率的45%左右，因此，压力敏感对煤层的伤害极大。

压裂过程应避免净压力的突然上升和下降，排采过程中应避免排采强度过大、避免流压上下波动，以减小压敏伤害。

一、煤层气藏特点及压裂改造难点分析煤岩具有易碎性，压裂过程中产生煤粉，对储层形成污染。

文章编号：1000 − 7393(2023)04 − 0471 − 07 DOI: 10.13639/j.odpt.202204058沁南盆地冷冻煤储层压裂技术探索与实践朱碧云1 樊崇建2 霍洪涛1 李城1 张忠玺3 齐守金11. 中国石油华北油田山西煤层气分公司；2. 中国石油渤海钻探工程有限公司油气井测试分公司；3. 中国石油华北石油管理局有限公司江苏储气库分公司引用格式：朱碧云，樊崇建，霍洪涛，李城，张忠玺，齐守金. 沁南盆地冷冻煤储层压裂技术探索与实践［J ］. 石油钻采工艺，2023，45（4）：471-477.摘要：改造煤层是煤层气增产的重要技术手段之一，但由于煤储层特有的割理系统和岩性特征，常规水力压裂技术在现场实践中暴露出了一些不适用性。

基于液态二氧化碳低温性、安全性、吸附分压和相变增压的特点，进行了液态二氧化碳冷冻煤储层压裂技术探索。

国内首次在沁南盆地X150-1井进行了冷冻煤层试验，现场试验表明，井下不仅形成了冰晶，还起到了明显的暂堵作用，达到了控制裂缝转向、持续扩展造缝的目的。

与邻井X150-2井生产数据进行了对比，从后期排采效果来看，该技术体现出改造后单井解吸时间短、产气量高的优势；从长期排采效果看，在后期液面降至煤层附近后，X150-1井日排水相对较高，具有更好的产气潜力。

该技术是常规水力压裂技术的一种有效补充和发展。

关键词：冷冻煤层；冰晶暂堵；煤层气；压裂；二氧化碳中图分类号：TE357 文献标识码： AExplore and practice of cryogenic fracturing in coal reservoirs of Qinnan BasinZHU Biyun 1, FAN Chongjian 2, HUO Hongtao 1, LI Cheng 1, ZHANG Zhongxi 3, QI Shoujin 11. Shanxi CBM Exploration and Development Branch of PetroCina Huabei Oilfield Company , Taiyuan 030027, Shanxi , China ;2. Well Testing Branch of CNPC Bohai Drilling Engineering Co., Ltd., Langfang 065007, Hebei , China ;3. Jiangsu Gas Storage Branch , PetroChina Haubei Petroleum Administration Co., Ltd., Changzhou 213251, Jiangsu , ChinaCitation: ZHU Biyun, FAN Chongjian, HUO Hongtao, LI Cheng, ZHANG Zhongxi, QI Shoujin. Explore and practice of cryogenic fracturing in coal reservoirs of Qinnan Basin ［J ］. Oil Drilling & Production Technology, 2023, 45(4): 471-477.Abstract: Reservoir stimulation of coal seams is one of the important techniques to increase the production of coalbed methane.However, due to the unique cleat system and lithologic characteristics of coal reservoirs, the conventional hydraulic fracturing technology is found inapplicable in field applications. Based on the characteristics of low temperature, high safety, adsorption partial pressure and phase-change pressurization of liquid carbon dioxide, the cryogenic fracturing technology of coal reservoirs with liquid carbon dioxide was developed. The first coal seam freezing test was performed in Well X150-1 of the Qinnan Basin. The field test shows that liquid carbon dioxide forms ice crystals and also temporary plugging to divert fractures and enable continuous fracture propagation. Compared with the production data of the adjacent well X150-2, the technology reflects the advantages of short desorption time and high gas production of a single well after transformation from the perspective of later drainage and production effects. From the long-term drainage effect, after the liquid level drops to near the coal seam in the later stage, the daily drainage of Well X150-1 is relatively high, indicating better gas production potential. This technology is an effective supplement and development of conventional hydraulic fracturing technology.Key words: coal seam freezing; temporary plugging by ice crystal; coalbed methane; fracturing; carbon dioxide第一作者: 朱碧云(1990-)，2014年毕业于辽宁工程技术大学煤及煤层气工程专业，主要从事煤层气(天然气)开发技术研究工作，工程师。

煤层气开采中氮气泡沫压裂技术的应用摘要：由于氮气泡沫压裂液具有较高强度，其携砂能力较强，能在地层下形成较强支撑，对地层影响较小。

因此可以应用于压力低、渗透较低的储层。

近年来，为解决煤粉堵塞、滤失严重等问题，技术人员可以针对低产井使用氮气泡沫压裂技术，实现煤层气井的高产稳产。

本文从氮气泡沫压裂技术特点出发，全面分析该技术应用优势，并提出压裂技术的具体应用，旨在提升气井生产效率，希望对读者有所帮助。

关键词：煤层气；氮气泡沫；压裂体系前言：从本质上看，该技术应用原理与水力压裂相同，在作业中将高压流体注入煤层中，压裂煤层气储层，形成强度较高的支撑裂缝以及复杂网络，实现煤层气井高产稳产。

并且，氮气泡沫压裂材料能降低体系整体密度，其使用液体量较少，能全面适用于水敏地层作业。

一、氮气泡沫压裂技术优势当前阶段，泡沫压裂技术具有增能压裂以及泡沫压裂等方式。

其中，增能压裂是利用气体以及泡沫材料完成压裂工作。

可以全面应用于低压低渗透性矿藏的完善以及优化。

技术人员在增能压裂技术应用中，其气体注入比例比传统技术应用高出7%-9%，一般为10%-52%。

从实际情况看，当泡沫质量小于52%时，可以称为增能压裂体系，当质量大于52%，可以称之为泡沫压裂体系。

从气体类别来看，可以分为二氧化碳增能技术、氮气增能技术等。

由于氮气以及二氧化碳气体整体性质较为稳定，在气体储存、运输以及施工中，能在作业中具有较好的安全性。

与此同时，由于气体整体压缩性较强，沸点低，压缩前后整体变化较大。

因此可以将氮气以及二氧化碳作为煤层气储藏中常用的增能材料。

从目前情况看，二氧化碳在作业、运输、储存以及设备方面具有独特优势。

因此二氧化碳在当前使用较多。

但由于该气体属于酸性气体，而目前所使用的主要为碱性体系，在使用二氧化碳时要开展针对性地调整，会在一定程度上增加技术应用成本。

相比于二氧化碳增能技术，氮气泡沫压裂技术携砂能力较强，能利用支撑剂将砂石带到更远位置。

分段压裂技术在煤层气开发中的应用效果分析随着能源需求的不断增长，煤层气已成为我国重要的能源资源之一。

煤层气开发的关键技术之一是分段压裂技术，它通过在煤层中注入压裂液，使煤层中的天然气能够顺利地流出。

本文将对分段压裂技术在煤层气开发中的应用效果进行详细的分析和讨论。

首先，分段压裂技术能够有效地提高煤层气井的产量。

在煤层气开发中，由于煤层中的天然气流动性较差，导致传统的开采方法存在着较大的问题。

而使用分段压裂技术，可以通过在煤层中注入压裂液，使煤层中的天然气能够顺利地流出，从而提高煤层气井的产量。

研究表明，采用分段压裂技术后，煤层气井的产量可明显提高，大大增加了煤层气资源的开发潜力。

其次，分段压裂技术能够提高煤层气的开采效率。

由于煤层气资源存在于煤层的微孔隙中，传统的开采方法往往难以充分利用这些微孔隙中的煤层气。

而通过采用分段压裂技术，可以在煤层内形成裂缝网络，使煤层气能够顺利地流出。

这种裂缝网络可以提高煤层的渗透性，从而提高煤层气的开采效率。

研究表明，分段压裂技术的应用可以大幅度提高煤层气的开采效率，有效地提高了煤层气开采的经济效益。

再次，分段压裂技术能够减少煤层气井的渗透压力损失。

在煤层气开采过程中，煤层内的压力是关键因素之一。

传统的开采方法往往会导致煤层内部的渗透压力损失较大，从而影响煤层气的开采效果。

而使用分段压裂技术，可以在煤层内形成裂缝网络，使得天然气能够顺利地流出，减少渗透压力损失。

研究表明，采用分段压裂技术后，煤层内的渗透压力损失减少，能够更有效地开采煤层气资源。

此外，分段压裂技术在煤层气开发中还具有较好的适应性和灵活性。

不同区域的煤层气地质条件存在差异，传统开采方法往往难以适应不同区域的需求。

而分段压裂技术具有针对性强，可以根据不同区域的煤层气地质条件进行调整和优化，从而更好地满足开采需求。

因此，分段压裂技术在不同区域的煤层气开发中具有较好的适应性和灵活性。

然而，分段压裂技术在煤层气开发中也存在一些问题和挑战。

沁南煤层气井压裂施工曲线分析张小东;胡修凤;杨延辉;杨艳磊;赵家攀【摘要】为研究不同类型煤层气井压裂施工曲线所揭示的储层特征和施工情况,对沁水盆地南部郑庄樊庄区块的230口煤层气井的压裂施工曲线进行对比分析,结合油压、排量、砂比的相互影响关系,对压裂施工阶段进行分类.前置液阶段分为阶梯排量型曲线和稳定排量型曲线,携砂液阶段大体分为压力稳定型、压力波动型、压力上升型、压力下降型等4类曲线,顶替液阶段主要为压力上升型曲线.对不同压裂曲线反映出的工程原因和地质内涵进行分析,结合实际排采资料,对不同类型压裂曲线产气效果进行评价,认为稳定型≈下降型＞波动型≈上升型.%In order to study the reservoir characteristics and construction conditions revealed by different kinds of hydraulic fracturing curves,based on the comparative analysis of hydraulic fracturing operation curves of 230 coalbed methane wells in Zhengzhuang and Fanzhuang blocks in Southern Qinshui Basin,combined the interrelation among pressure,displacement and sand-fluid ratio,it was classified the fracturing curves clalsitied.The results show that,the fracturing curves can be divided into two classification in the preflush stage,that is "ladder displacement curve stable displacement curve";for the sand-laden fluid stage,the curves can be divided into four classes,including "pressure stable curve","pressure fluctuating","pressure rising"and "pressure declining" model.But in the displacing liquid stage,the pressure curves mainly appear a "rising" tendency.Further,engineering factors and geological connotation reflected by different kinds of fracturing operation curves were analyzed.Evaluation of gas productionwas done based on the drainage data on the spot,the results show pressure stable and declining model are approximately equal with a higher gas production,while fluctuating and rising model are also approximately equal with a lower gas production relatively.【期刊名称】《河南理工大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2017(036)003【总页数】7页(P21-27)【关键词】煤层气;压裂施工曲线;排采【作者】张小东;胡修凤;杨延辉;杨艳磊;赵家攀【作者单位】河南理工大学能源科学与工程学院,河南焦作454000;中原经济区煤层气(页岩气)协同创新中心,河南焦作454000;河南理工大学能源科学与工程学院,河南焦作454000;中国石油华北油田分公司勘探开发研究院,河北任丘062552;中国石油华北油田分公司勘探开发研究院,河北任丘062552;中国石油华北油田山西煤层气勘探开发分公司,山西晋城048000【正文语种】中文【中图分类】D641.4+62我国煤层气储层普遍具有低储层压力、低渗透率、低含气饱和度的“三低”特性[1]，水力压裂是地面煤层气开发最常用的储层强化措施，压裂效果直接关系到煤层气井的成败[2-3]。

沁水盆地南部高阶煤煤层气井压裂效果关键地质因素分析胡秋嘉;李梦溪;乔茂坡;刘春春;刘世奇;樊彬;桑广杰;闫玲【摘要】地质条件是影响煤层气井压裂人工裂缝的关键,弄清其对压裂效果的控制对提高改造工艺适应性至关重要.以压裂裂缝扩展试验为基础,分析了压裂施工曲线形态、裂缝监测数据等资料,总结了人工裂缝扩展规律,探讨了人工裂缝与煤体结构、地应力和力学性质的关系及其对产量的影响,提出了压裂工艺优化方向及改进措施.研究表明:煤体结构影响人工主裂缝长度及其复杂程度,地应力控制裂缝的开启及长度、走向,力学参数主要决定了压裂施工的难易程度;上述关键地质因素的差异性导致常规压裂工艺存在局限性.根据不同地质条件优化工艺技术,实施针对性的改造措施,可以改善增产效果.%Geological conditions are key factors which affect the performance of hydraulic fracturing used in CBM (coalbed methane) straight wells.It is vitally important to figure out the influence of geological conditions on the performance of hydraulic fracturing in order to improve the adaptation of formation stimulation techniques.Based on the propagation experiments of hydraulic fractures,this paper analyzes the construction curve shape and the artificial crack monitoring data with equal correlation data,and summarizes the law of fracture propagation and discusses the relationship between artificial fracture and coalstructure,crustal stress and the mechanical parameters of the CBM straight wells and its effect on gas production.The direction and improvement of fracturing process are put forward.The research shows that the coal structural effect of length and complexity of artificial main crack;the length and direction of the crack opening are controlled by crustal stress;thedegree of difficulty in fracturing construction is mainly determined by mechanical parameters.The differences of these geological conditions mentioned above result in the limitations of normal hydraulic fracturing techniques.Therefore,the formation stimulation techniques should be optimized and special formation stimulation measures should be adopted,according to the differences of these geological conditions,to improve the performance of hydraulic fracturing techniques.These results will have a guiding significance for improving the hydraulic fracturing techniques of coalbed methane wells in Qinshui Basin.【期刊名称】《煤炭学报》【年(卷),期】2017(042)006【总页数】11页(P1506-1516)【关键词】高阶煤;压裂效果;煤体结构;地应力;力学参数【作者】胡秋嘉;李梦溪;乔茂坡;刘春春;刘世奇;樊彬;桑广杰;闫玲【作者单位】中石油山西煤层气勘探开发分公司,山西晋城048000;中国矿业大学资源与地球科学学院,江苏徐州221116;中石油山西煤层气勘探开发分公司,山西晋城048000;中石油山西煤层气勘探开发分公司,山西晋城048000;中石油山西煤层气勘探开发分公司,山西晋城048000;中国矿业大学资源与地球科学学院,江苏徐州221116;中国矿业大学煤层气资源与成藏过程教育部重点实验室,江苏徐州221116;中石油山西煤层气勘探开发分公司,山西晋城048000;中石油长治煤层气勘探开发分公司,山西长治046000;中石油山西煤层气勘探开发分公司,山西晋城048000;中国矿业大学资源与地球科学学院,江苏徐州221116【正文语种】中文【中图分类】P618.11沁水盆地南部高阶煤储层渗透率较低，直井开发煤层气自然产能低，为了获得较高的产能，必须通过储层改造提高渗透性[1]。

煤层气井水力压裂机理研究的开题报告题目：煤层气井水力压裂机理研究一、研究背景与意义煤层气是一种非常重要的能源资源，具有储量丰富、分布广泛、环保等优势。

而煤层气的开采需要利用水力压裂技术，短时间内增强煤层气井的产能。

但是目前对于煤层气井水力压裂机理研究还不够深入，尤其是在水力压裂过程中产生的微观裂纹、变形和断裂机理及其对井壁稳定性的影响等方面，尚缺乏深入探究。

因此开展煤层气井水力压裂机理研究，对于优化水力压裂设计和提高采收率具有重要意义。

二、研究内容和方法1. 煤层气井水力压裂岩石物理力学性质研究通过室内试验、岩石力学试验等手段，研究煤层气井钻井经过的岩层物理力学性质，并获得岩石力学参数。

同时，对于水力压裂的压力、流量、压裂液性质等参数进行探究，确定最佳的压裂工艺参数。

2. 煤层气井水力压裂微观裂纹和断裂机制研究通过先进的岩石测试技术和高精度的三维成像系统，研究压裂过程中产生的微观裂纹、变形和断裂机制，并分析各种参数对裂纹和断裂发展的影响。

从而进一步探究水力压裂机理和规律。

3. 煤层气井水力压裂井壁稳定性评价研究根据水力压裂过程中产生的微观裂纹和断裂机理，对井壁稳定性做出深入评价，从而规定出预防井壁稳定性问题的应对措施。

4. 煤层气井水力压裂应力场数值模拟研究根据实验数据，运用有限元数值模拟软件进行应力场数值模拟，进一步验证实验结果和研究水力压裂机制和规律。

三、预期研究结果及其意义通过上述研究，预计将获得以下结果：1. 确定煤层气井水力压裂最佳压裂方案和参数，提高采收率。

2. 揭示了水力压裂产生的微观裂纹和断裂机制，增强对水力压裂机理的认识。

3. 深入评价井壁稳定性问题，制定出针对性的井壁安全措施。

4. 验证模拟数据和实验数据，提高技术的适用性和可靠性。

通过本研究，可以为煤层气井的水力压裂工艺提供科学支撑和技术保障，提高煤层气采收率和煤层气开发利用水平，为国家的经济发展做出贡献。

水力波及压裂技术及其在沁南深煤层中的应用杜建波;郭布民;敬季昀;张万春;袁文奎【摘要】为了提高山西沁水盆地南部深部煤层产气量, 结合其地质特征提出了在多口相邻井中实施水力波及压裂的技术思路.使用位移不连续法, 对诱导应力进行了模拟计算, 经分析可知: 水力波及压裂在裂缝周围局部区域产生的诱导应力使得水平主应力发生反转, 有利于水力裂缝转向延伸过程中充分沟通煤层中面、端隔理等弱结构面, 在煤层中形成复杂裂缝网络.现场应用表明: 水力波及压裂井见气时间短, 单井平均产量高, 具有较好推广价值.%To improve the deep CBM production in South Qinshui Basin, a technical concept of multi-well synchronous hydraulic conformance fracturing was proposed based on its geological characteristics. Induced stress was simulated by using the placement discontinuity method. It showed that simultaneous fracturing can induce stress interference in local region, where the orientation of earth stress was changed regionally. In this condition, hydraulic fracture could connect developed face cleats and butt cleats in coal rocks, which contributed to the formation of complex fracture network. Field application of multi-well synchronous hydraulic conformance fracturing indicated that the synchronous hydraulic fractured well was earlier in gas breakthrough, and higher in production rates, which indicated promotional value in deep CBM.【期刊名称】《广州化工》【年(卷),期】2018(046)012【总页数】4页(P118-121)【关键词】深部煤层;水力波及压裂;应力干扰;应力转向;复杂缝网【作者】杜建波;郭布民;敬季昀;张万春;袁文奎【作者单位】中海油田服务股份有限公司,油田生产研究院,天津 300450;中海油田服务股份有限公司,油田生产研究院,天津 300450;中海油田服务股份有限公司,油田生产研究院,天津 300450;中海油田服务股份有限公司,油田生产研究院,天津300450;中海油田服务股份有限公司,油田生产研究院,天津 300450【正文语种】中文【中图分类】TE377随着我国能源结构的调整，煤层气作为非常规天然气受到越来越多的重视。

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。