煤层气田二氧化碳压裂适应性简介共47页

CO2泡沫压裂技术在煤层气井的应用摘要：根据二氧化碳泡沫压裂的特点，系统分析了二氧化碳压裂增产机理，结合沁水盆地煤层地质的实际情况，设计了该区二氧化碳泡沫压裂的煤储层改造增产技术。

二氧化碳泡沫压裂井和常规清水压裂井的压后产气对比表明：二氧化碳泡沫压裂从一定程度上可以提高煤层气井的产气量，具有较好的应用前景。

煤层气是一种非常规天然气资源，煤层气储层于天然气储层相比具有很大的差异，为了提高煤层气储层的导流能力，研究人员对煤层气井进行了多方面的研究实验，大部分是将油井上用过的压裂技术直接搬到煤层气井上实验，目前，大多采用活性水作为压裂液进行煤层气储层改造，而且取得了一定效果，但产量不尽如人意。

而CO2泡沫压裂液具有防膨、降阻、滤失量低、助排及携砂能力强、返排快、对地层伤害小等多种特性，所以适合低压、低渗、水敏性等复杂煤层的压裂，为了促进煤层气产业的发展，本文以沁水盆地柿庄矿为研究对象，对该矿井内煤层气储层吸附CO2和甲烷气体的差异性进行比较，对CO2泡沫压裂工艺技术进行了研究。

一、沁水盆地CO2泡沫压裂增产机理沁水盆地位于山西省东南部，岩石力学性质处于中等强度。

沉积层有前寒武系、寒武系，加里东运动本区隆起，盆地含煤地层主要是石炭统太原组和下二叠统山西组，煤种以变质烟煤和无烟煤为主，煤层埋深适中（300-1000米），含气量高（19-26m3/t）具备良好的煤层气资源条件。

1.1煤层气储层对二氧化碳气体和甲烷吸附差异性影响煤层吸附气体能力的主要因素是：压力、温度、气体运动的剧烈程度。

相同状况下，甲烷气体比CO2气体分子运动更剧烈，因此CO2气体更容易被吸附。

为了了解沁水盆地煤储层对CO2和甲烷吸附性的差异性，根据沁水盆地煤样实验结果表明：在较低压力时，煤层优先吸附CO2，当压力较高时，煤层对CO2气体被有选择性地吸附。

1.2CO2泡沫压裂压裂增产机理CO2泡沫压裂有液体CO2与清水混注增能的储层改造，有纯CO2液体作为介质进行的储层改造，本文主要分析前者。

煤层气压裂技术及应用书煤层气是指埋藏在煤层中的天然气，是一种重要的清洁能源资源。

为了提高煤层气的采收率，保证煤层气井的稳产和有效开发，煤层气压裂技术应运而生。

本文将介绍煤层气压裂技术的原理、方法以及在实际应用中的关键问题。

煤层气压裂技术是指通过注入压裂液体，使其在含煤岩石中断裂，从而创造裂隙，增加天然气的流通面积和渗透率，提高煤层气的开采效果。

煤层气压裂技术主要包括水力压裂和气体压裂两种方法。

水力压裂是指通过注水泵将高压水注入煤层，增加煤层内的压力，使煤层裂开，从而促进煤层气与井筒的连接，提高煤层气的产量。

水力压裂的关键是选择合适的压裂液体，通常采用高浓度的水溶液和添加剂混合物，增加液体的黏度和稠度，提高水力压裂的效果。

水力压裂技术是煤层气开发中最常用的方法之一，广泛应用于大规模煤层气田的开发。

气体压裂是指通过注入压裂气体，利用气体的高压力将煤层断裂，创造裂隙，提高煤层气的渗透能力。

气体压裂主要包括液体氮压裂和临界点压裂两种方法。

液体氮压裂是指将低温液氮注入煤层中，通过氮气蒸发和煤层内部断裂，产生大量的裂隙和缝隙。

临界点压裂是指将临界点气体注入煤层，使煤层内的气体超过临界压力，从而引发煤层断裂，增加煤层气的产量。

气体压裂技术常用于较小规模的煤层气田开发中。

在煤层气压裂技术的应用中，存在一些关键问题需要解决。

首先是选井技术问题，包括选择合适的井位和井筒结构，以及合理布置井网，以提高压裂效果和采收率。

其次是压裂液体选择问题，包括选择适合的水质和添加剂，以及控制压裂液体的黏度和浓度，以提高煤层裂缝的渗透性和扩展性。

再次是压裂设计和施工问题，包括合理选择压裂参数，制定压裂方案，以及确保压裂工序的顺利进行。

最后是压裂后的油气开采问题，包括监测开采效果，调整开采方案，以及保证煤层气井稳定产量和长期运行。

总结起来，煤层气压裂技术是一种重要的煤层气开发方法，可以有效提高煤层气的产量和采收率。

通过水力压裂和气体压裂等方法，在煤层中创造裂隙和缝隙，增加煤层气的流通面积和渗透率。

二氧化碳压裂页岩技术
二氧化碳压裂页岩技术是一项新兴的能源开发技术，它可以通过
压缩并注入二氧化碳气体，将页岩岩石裂开，从而释放出可用的石油
和天然气资源。

这项技术可以帮助我们在开采天然气和石油时，更加
高效的利用能源资源，减少我们对化石燃料的依赖。

以下是二氧化碳压裂页岩技术步骤的详细介绍：
第一步：选择适当的地质地形
在开展二氧化碳压裂页岩技术前，需要先找到一个适合的目标地点。

这通常需要考察以下因素：该地区的地质构造、气候条件、附近
的水源、居民密度等。

第二步：确定压裂的位置和深度
一旦找到了适合的地点，就需要将压裂的位置和深度选定。

一般
来说，压裂的深度深度通常要深达地表以下的几千英尺，这可以确保
能够到达富含石油和天然气的页岩层。

第三步：注入压裂液
一旦确定了压裂的位置和深度，就需要注入压裂液。

压裂液主要
由水、沙子和添加剂（如二氧化碳）组成。

在注入压裂液时，需要确
保压力可以足够高，以便将页岩层裂开。

第四步：卸压和石油开采
当压裂液注入完毕后，需要将压力卸掉，并将岩石破碎的碎片放
回地面。

此外，还需要抽取含有石油和天然气的混合物，并将其输送
到加工厂进行处理，在这里经过处理，石油和天然气就可以用于工业、运输和家庭使用等各个领域了。

综上所述，二氧化碳压裂页岩技术是一项强大的、高效的、可持
续的能源开发技术，它可以帮助我们更好的利用现有的化石燃料资源，减少对可再生能源的依赖。

其技术步骤简单明了，未来将可以在能源
开发领域扮演重要的角色。

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 (10)4．工艺设计研究 (11)5. 现场试验 (12)6．技术服务费（基本费用） (13)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。

煤层气井压裂作业导则煤层气（Coalbed Methane, CBM）是一种煤层中储存的天然气，其开发与利用对于能源资源的开发和环境保护具有重要意义。

而煤层气井压裂作业是一种常用的提高煤层气产能的方法。

本文将针对煤层气井压裂作业进行详细介绍，并提供一些操作导则。

一、煤层气井压裂作业概述煤层气井压裂作业是通过注入高压液体使煤层中的裂缝扩展，从而提高煤层气的渗透性和产能。

该方法可以有效地提高煤层气井的产能，改善煤层气的采收率。

二、煤层气井压裂作业的适用条件煤层气井压裂作业适用于以下情况：1. 煤层渗透性较差，煤层气产能低；2. 煤层厚度较大，有足够的压裂空间；3. 煤层中存在一定的天然裂缝或孔隙。

三、煤层气井压裂作业的流程1. 压裂前准备：包括地质勘探、井筒设计、井口设备安装等；2. 压裂液设计：根据煤层的特点和井孔条件，选择合适的压裂液配方；3. 压裂液注入：通过压裂泵将压裂液注入煤层，形成裂缝；4. 压裂液回收：回收压裂液并进行处理，以便再次使用或排放；5. 井口设备恢复：将井口设备恢复到正常状态。

四、煤层气井压裂作业的注意事项1. 压裂液选择：应根据煤层的特点选择合适的压裂液配方，避免对煤层和环境造成不良影响；2. 压裂液注入参数控制：应控制好注入压力、注入速度、注入量等参数，避免过度压裂导致煤层破坏；3. 压裂液回收与处理：应采取合适的方法回收压裂液，并进行处理，以避免对环境造成污染；4. 压裂液与煤层相容性：应注意压裂液与煤层的相容性，避免因不相容而影响压裂效果；5. 安全生产：在进行煤层气井压裂作业时，应严格遵守相关的安全操作规程，确保作业安全。

五、煤层气井压裂作业的效果评价1. 压裂效果评价：通过监测煤层气井的产能和压力变化，评价压裂效果；2. 经济效益评价：通过计算投资回收期、产值增加等指标，评价压裂作业的经济效益；3. 环境效益评价：通过监测压裂作业对环境的影响，评价其环境效益。

六、煤层气井压裂作业的发展趋势1. 技术改进：随着科技的不断进步，煤层气井压裂作业的技术将不断改进，提高作业效率和效果；2. 绿色环保：未来的煤层气井压裂作业将更加注重环境保护，采用更环保的压裂液和回收处理技术；3. 自动化控制：煤层气井压裂作业将趋向于自动化控制，提高作业的精度和安全性。

超临界co2与煤相互作用及其压裂增透机理概述及解释说明1. 引言1.1 概述随着能源需求的不断增长，传统的煤炭资源逐渐变得紧缺，而且使用煤炭作为能源也对环境造成了严重污染。

因此，寻找一种有效和环保的方法来提高煤炭开采效率并减少环境影响是当前能源领域的关键任务之一。

超临界CO2技术便是一种被广泛探索和应用的方法，它利用CO2在超临界状态下的特性来与煤相互作用，并通过压裂增透机理实现对地下储层的有效开采。

1.2 文章结构本文将分为五个主要部分进行讨论和解释。

引言部分将对文章的整体内容进行概述，并介绍CO2与煤相互作用及压裂增透机理这一课题的背景和意义。

其次，在“超临界CO2与煤相互作用”部分，我们将深入探讨超临界CO2及煤的特性以及它们之间的相互作用机制。

随后，在“压裂增透机理”部分，我们将对压裂技术进行概述，并详细介绍CO2压裂增透的原理与实践应用，同时评估其优势和挑战。

在“实验研究及案例分析”部分，我们将介绍相关实验的方法、条件设置以及实验结果的分析和讨论。

最后，在“结论与展望”部分，我们将总结文章的主要发现，并提供后续研究方向和展望。

1.3 目的本文旨在全面概述超临界CO2与煤相互作用及其压裂增透机理这一课题，并解释其原理和应用。

通过对超临界CO2与煤相互作用特性、压裂技术以及相关实验研究的探讨，旨在揭示CO2压裂增透技术的工程应用前景，并为进一步深入开展相关研究提供指导。

通过本文的阐述，读者能够了解到这一领域中近年来取得的重要成果和存在的挑战，提高对超临界CO2技术在能源领域中的认识并促进其更广泛地应用于工程实践中。

2. 超临界CO2与煤相互作用：2.1 超临界CO2的特性：超临界CO2是指当温度和压力接近或超过其临界点时，呈现出介于气态和液态之间的状态。

其主要特性包括高扩散能力、低粘度、可变密度以及溶解性强等。

这些特性使得超临界CO2具有在材料中穿透和溶解的能力。

2.2 煤的组成和结构：煤是一种含碳量较高的化学物质，其主要成分是碳、氢、氧以及少量的硫、氮等元素。

超临界二氧化碳压裂
超临界二氧化碳压裂，是一种新型的压裂技术。

它具有对环境的友好性，对裂缝的侵蚀较小，同时能够保证压裂效果的提高。

该技术逐渐被广泛应用于页岩气、煤层气等天然气开采中，为国家能源产业的发展带来新的机遇。

超临界二氧化碳是一种特殊的物质，当其处于临界条件下时，体积小、密度大、温度高，且具有极强的溶解能力。

在压裂作业中，超临界二氧化碳能够穿透岩石裂缝，与其中的油、气等有机物质迅速反应，加速产生压裂效果，从而提高了采收率。

与传统的水力压裂技术相比，超临界二氧化碳压裂具有以下几个优势：首先，这种技术对环境的影响很小，不需要大量用水，不会产生二氧化碳等污染物；其次，压裂液中含有的二氧化碳可以在岩石裂缝中形成气体泡沫，从而进一步增强压裂效果；最后，该技术适用于各种岩石类型，能够满足不同地质条件下的特定需求。

然而，超临界二氧化碳压裂技术的应用还存在一些问题。

例如，压裂液中的二氧化碳可能会泄漏到地表或大气中，对环境产生负面影响；此外，该技术对设备性能和操作要求较高，需要有资深的工程师和技术人才参与。

总的来说，超临界二氧化碳压裂技术是当前天然气开采领域中的一种创新技术。

通过进一步完善技术路线，优化操作流程，在确保安全的前提下，该技术有望持续发展，并为我国的能源产业做出贡献。

CO2气相压裂技术应用及效果分析郭晟【摘要】本文主要针对高河能源CO2气相压裂技术的应用进行了分析,以高河能源E2303工作面、掘进工作面、千米钻机长距离钻孔等方面CO2气相压裂技术应用为例,进行了CO2气相压裂效果分析,增强瓦斯钻孔抽采效果.【期刊名称】《山东煤炭科技》【年(卷),期】2019(000)004【总页数】3页(P93-95)【关键词】CO2;气相压裂;瓦斯治理【作者】郭晟【作者单位】山西省潞安集团高河能源有限公司,山西长治047100【正文语种】中文【中图分类】TD712+.6高河能源所采3#煤层为低渗透难抽采煤层。

为了实现煤矿生产，利用CO2气相压裂技术对煤层进行增透处理，加大煤层的透气性，加快煤层瓦斯的抽采率，成为解决煤矿瓦斯治理新的方向。

1 E2303回采工作面CO2气相压裂应用及效果1.1 工作面概况E2303工作面按两进一回布置，即进风顺槽和胶带顺槽进风，回风顺槽回风，另布置一条专用高抽巷。

工作面切眼长320m，E2303工作面从2016年4月20日开始回采，目前已回采51.2m。

煤层原始瓦斯含量为10.5～11m3/t，工作面煤炭储量294万t，工作面瓦斯储量3087万m3，煤的坚固性系数f值0.6[1]。

1.2 CO2气相压裂工程情况帮部预抽孔CO2气相压裂工程施工参数如下：实施范围：E2303进风顺槽靠近切眼200m范围内；钻孔布置：间隔10m布置一个压裂孔，孔深100m，压裂后，按1.7m间距在压裂孔间补打预抽孔；实际工程量：2015年2月12日至4月7日共计施工11个气相压裂孔并全部成孔压裂。

表1给出了压裂孔信息。

1.3 压裂效果分析从5月13日开始每天对E2303进风、胶带两侧50m和100m分别取样测量煤层瓦斯含量，结果如下：（1）E2303进风顺槽侧比E2303胶带顺槽侧平均瓦斯含量低1.6～1.9m3/t。

（2）E2303进风顺槽压裂纵向深度50m段比100m段瓦斯含量低0.46m3/t。

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。