煤层气直井氮气泡沫压裂参数分析及产能评价
发布时间：2021-09-25 08:26
压裂参数是决定压裂效果、影响裂缝特征与煤层气产能的重要参数,深入认识压裂参数对产能的影响规律,对于优化压裂工艺和提高煤层气井产能至关重要。以潞安矿区45口氮气泡沫压裂井为对象,分析压裂施工曲线的类型及其对产能的影响,探讨各阶段压裂液用量与产能之间的关系,并对比评价氮气泡沫与水力压裂井产能的差异性。结果表明:氮气泡沫压裂施工曲线可分为稳定型、波动型、上升型和下降型4类9型,下降型和稳定型压裂曲线对应的产能要高于波动型,上升型曲线对应的产能最差;总压裂液用量以800 m3为宜,前置液和顶替液用量分别为450 m3和8 m3,氮气注入量在5万m3左右最佳,而携砂液用量越大产能越高,氮气泡沫压裂液良好的携砂、造缝、沉降支撑性能是有助于提高产能的优势所在;整体上,就潞安矿区而言,氮气泡沫压裂井的产能明显高于水力压裂井,主要体现在高产井、中高产井的比例远大于水力压裂井,约61%的氮气泡沫压裂井具有较高产能,而水力压裂井为23%。氮气泡沫压裂技术在潞安矿区展示出的可观潜力,可为国内其他具有类似储层特征矿区的煤层气...
【文章来源】：煤田地质与勘探. 2020,48(03)北大核心CSCD
【文章页数】：10 页
【部分图文】：
图７砂比与平均日产气量关系??Ｒｅｌａｔｉｏｎ?ｂｅｔｗｅｅｎ?ｓａｎｄ?ｒａｔｉｏ?ａｎｄ?ａｖｅｒａｇｅ?ｄａｉｌｙ?ｇａｓ??ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ??
隙系统的连通??性，进而增加煤层渗透性，实现增产。就这一点而??言，氮气泡沫压裂与常规水力压裂的原理是相同的，??目的都是在煤层中制造复杂的人工裂缝网络。但与??常规水力压裂相比，氮气泡沫压裂的增产机理及优??良特性主要表现在以下几个方面。??ａ．携砂能力强氮气泡沫能将携带的砂砾及??时带入新造的裂缝中，裂缝延伸到哪里，支撑剂随??之被运送到哪里，实现造缝一携砂一沉降支撑的时??空统一，从而形成长缝大面积稳定支撑，造缝远且??宽，最大限度提高裂缝的导流能力和煤层渗透率??（图３）。水基压裂液因砂砾沉降速度快，极易在近井??端出现砂堵现象。??ｂ．良好的暂堵分流效应泡沫流体在地层中??的渗流具有选择性，对髙渗区有适当的封堵作用，??对低渗区有增大波及面积的效果，特别适用于非均??质储层［１７－１９］。煤层渗透率具有天然的各向异性和极??大的非均质性，泵注压力驱动下氮气泡沫流体的渗??流在高渗区首当其冲。由于氮气泡沫具有剪切稀释??特征，高渗区对泡沫的剪切速率较小，泡沫表面黏??度较高，渗流阻力因子较大，迫使部分氮气泡沫向??煤层中的低渗区流动，从而提髙低渗区渗透性，扩??大压裂和影响范围。??ｃ．改善煤储屉性能并增加产气大量泡沫有??利于提高压裂液返排速率和返排量，有效降低煤储??层污染和伤害。再者，泡沫压裂液可以改善煤粉的??润湿性，提髙煤粉的分散性，返排时可将大量煤粉??带出，减少煤粉对裂缝的堵塞［Ｍ＿２２］。部分氮气被煤??体吸附后，煤储层气体压力得以增高，煤层气的临??界解吸压力提髙［２３］，并与煤层气产生竞争吸附，降??低煤层气吸附分压，在一定程度上增加了煤层气解??吸速率和解吸量，有利
第３期??李恒乐等：煤层气直井氮气泡沫压裂参数分析及产能评价??？?６９?？??１２００??１?０００??８００??６００??４００??２００??ｕ?２０?４０?６０?８０?１００??开－数占比／％??图５潞安矿区煤层气井压裂施工曲线类型与产气量的??关系??Ｆｉｇ．５?Ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐ?ｂｅｔｗｅｅｎ?ｆｒａｃｔｕｒｉｎｇ?ｏｐｅｒａｔｉｏｎ?ｃｕｒｖｅ?ｔｙｐｅ??ａｎｄ?ｇａｓ?ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ??４氮气泡沬压裂液对产能的影响??４．１压裂液用量对产能的影响??压裂液的主要作用是将地面设备中能量传递到??煤储层中，在煤层中形成裂缝，并携带支撑剂填充??到裂缝中。按照氮气泡沫压裂栗注程序，将压裂液??分为前置液、携砂液和顶替液。前置液的作用是在??煤储层中造成一定几何尺寸的裂缝，以备后续携砂??液的进人，前置液中含有酸液，作用是溶蚀煤储层??中的矿物，提高孔裂隙之间的连通性；携砂液主要??是将支撑剂带人裂缝中并将支撑剂填在裂缝内预定??位置；顶替液用来将携砂液送到预定位置，并预防??对产能的影响程度，首先按升序分别将各类施工曲??线对应的煤层气井产量进行排序，这里的产气量可??以是累计产气量，也可以是平均日产气量，前提是??所有煤层气井的排采时间需保持基本一致，本次采??用平均日产气量；然后将各类施工曲线所占有的煤??层气井数进行归一化处理（式（１？，以消除各类型曲??线占比的差异性。??＾＝｜＾ｘｌ００?（１）??式中：４为按产气量升序排列的第１４?口井占总井??数的累计百分比；＃为按产气量升序排列的第＃口??井；ｒ为总井数。??绘制办与产气量ｇ之间的关系图（图５）
本文编号：3409429
【文章来源】：煤田地质与勘探. 2020,48(03)北大核心CSCD
【文章页数】：10 页
【部分图文】：
图７砂比与平均日产气量关系??Ｒｅｌａｔｉｏｎ?ｂｅｔｗｅｅｎ?ｓａｎｄ?ｒａｔｉｏ?ａｎｄ?ａｖｅｒａｇｅ?ｄａｉｌｙ?ｇａｓ??ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ??
隙系统的连通??性，进而增加煤层渗透性，实现增产。就这一点而??言，氮气泡沫压裂与常规水力压裂的原理是相同的，??目的都是在煤层中制造复杂的人工裂缝网络。但与??常规水力压裂相比，氮气泡沫压裂的增产机理及优??良特性主要表现在以下几个方面。??ａ．携砂能力强氮气泡沫能将携带的砂砾及??时带入新造的裂缝中，裂缝延伸到哪里，支撑剂随??之被运送到哪里，实现造缝一携砂一沉降支撑的时??空统一，从而形成长缝大面积稳定支撑，造缝远且??宽，最大限度提高裂缝的导流能力和煤层渗透率??（图３）。水基压裂液因砂砾沉降速度快，极易在近井??端出现砂堵现象。??ｂ．良好的暂堵分流效应泡沫流体在地层中??的渗流具有选择性，对髙渗区有适当的封堵作用，??对低渗区有增大波及面积的效果，特别适用于非均??质储层［１７－１９］。煤层渗透率具有天然的各向异性和极??大的非均质性，泵注压力驱动下氮气泡沫流体的渗??流在高渗区首当其冲。由于氮气泡沫具有剪切稀释??特征，高渗区对泡沫的剪切速率较小，泡沫表面黏??度较高，渗流阻力因子较大，迫使部分氮气泡沫向??煤层中的低渗区流动，从而提髙低渗区渗透性，扩??大压裂和影响范围。??ｃ．改善煤储屉性能并增加产气大量泡沫有??利于提高压裂液返排速率和返排量，有效降低煤储??层污染和伤害。再者，泡沫压裂液可以改善煤粉的??润湿性，提髙煤粉的分散性，返排时可将大量煤粉??带出，减少煤粉对裂缝的堵塞［Ｍ＿２２］。部分氮气被煤??体吸附后，煤储层气体压力得以增高，煤层气的临??界解吸压力提髙［２３］，并与煤层气产生竞争吸附，降??低煤层气吸附分压，在一定程度上增加了煤层气解??吸速率和解吸量，有利
第３期??李恒乐等：煤层气直井氮气泡沫压裂参数分析及产能评价??？?６９?？??１２００??１?０００??８００??６００??４００??２００??ｕ?２０?４０?６０?８０?１００??开－数占比／％??图５潞安矿区煤层气井压裂施工曲线类型与产气量的??关系??Ｆｉｇ．５?Ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐ?ｂｅｔｗｅｅｎ?ｆｒａｃｔｕｒｉｎｇ?ｏｐｅｒａｔｉｏｎ?ｃｕｒｖｅ?ｔｙｐｅ??ａｎｄ?ｇａｓ?ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ??４氮气泡沬压裂液对产能的影响??４．１压裂液用量对产能的影响??压裂液的主要作用是将地面设备中能量传递到??煤储层中，在煤层中形成裂缝，并携带支撑剂填充??到裂缝中。按照氮气泡沫压裂栗注程序，将压裂液??分为前置液、携砂液和顶替液。前置液的作用是在??煤储层中造成一定几何尺寸的裂缝，以备后续携砂??液的进人，前置液中含有酸液，作用是溶蚀煤储层??中的矿物，提高孔裂隙之间的连通性；携砂液主要??是将支撑剂带人裂缝中并将支撑剂填在裂缝内预定??位置；顶替液用来将携砂液送到预定位置，并预防??对产能的影响程度，首先按升序分别将各类施工曲??线对应的煤层气井产量进行排序，这里的产气量可??以是累计产气量，也可以是平均日产气量，前提是??所有煤层气井的排采时间需保持基本一致，本次采??用平均日产气量；然后将各类施工曲线所占有的煤??层气井数进行归一化处理（式（１？，以消除各类型曲??线占比的差异性。??＾＝｜＾ｘｌ００?（１）??式中：４为按产气量升序排列的第１４?口井占总井??数的累计百分比；＃为按产气量升序排列的第＃口??井；ｒ为总井数。??绘制办与产气量ｇ之间的关系图（图５）
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