煤层气井压裂技术共24页
煤层气藏特点及煤层气井压裂技术
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。
煤层气压裂工艺技术及实施要点分析
0 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。
况会对裂缝整体位置和形态产生主要影响作用。通过科学调查 结果显示，起裂压力大小情况与地应力差之间存在负相关的变 化发展联系。换言之，破裂压力的影响因素主要为天然裂缝与 最大水平主应力间的夹角，在高水平应力差作用力的影响下， 会发生层次较规律的主缝问题。在低水平应力差作用力的影响 下，裂缝问题就会向周边进行延伸和扩展。
在开采工作的过程中，操作界面通常会选择使用4.4m 的 控顶距，确保支柱的稳定性，其收缩量可以达到159.42mm，在 开采的时候，在保证组距为5m 的前提下，为了保证支护强度不 受到影响，建议全部使用液压支架，进行简单分组操作，各个组 别之间互不干扰，相互配合，保证开采工作的安全性能。
(1) 液压支架支护要点
1.4 矿阶因素
第一是煤层的煤层气含量；第二是煤层气的渗透率；第三
图1 应力变形及解吸效应影响下的渗透率变化
2 煤层气压裂工艺技术及实施要点分析
2.1 优选煤层气压裂液体系
优选压裂液体系通常需要做好以下几方面工作：第一，尽 量减少添加剂的使用，保证矿产储层结构的安全稳定性；第二， 开发和使用新材料、新技术，满足开采要求；第三，在满足压裂 工艺与施工要求的前提下，有效提高压裂液的综合使用性能， 不断满足人们的使用要求，同时带来更多的经济效益。从而适 应市场经济的发展要求。
煤层气井压裂工艺流程
煤层气井压裂工艺流程煤层气井压裂是一种非常有效的增产技术，采用该技术可以大幅度提高煤层气井的产能。
本文将介绍煤层气井压裂的工艺流程，帮助读者更好地了解该技术。
1. 前期准备工作在进行煤层气井压裂前，需要进行一些前期准备工作。
首先要进行地质勘探，确定煤层气井的地质特征和裂缝分布情况。
然后需要进行井筒清洗、井壁固井等工作，确保井下环境干净、整洁。
此外，还需要准备好压裂液、压裂管、压裂泵等设备。
2. 压裂液配方压裂液是煤层气井压裂的关键，其配方需要根据煤层气井的地质特征和裂缝分布情况进行调整。
通常压裂液包含水、泡沫剂、胶体、砂浆等成分。
其配方需要在实验室进行试验，确定最合适的比例。
3. 压裂管布置在进行压裂前，需要将压裂管布置到煤层气井内，以便将压裂液注入到煤层中。
通常，压裂管是由多段组成，其长度和数量需要根据煤层气井的井深和井径确定。
4. 压裂泵注入压裂液当压裂管布置完毕后，需要将压裂泵连接到管道上，并将压裂液注入到煤层中。
通常，压裂液会通过压裂管的缝隙渗透到煤层中，分解煤层内部的裂缝并将气体释放出来。
5. 压裂过程监测在压裂过程中，需要对压力、流量、温度等参数进行实时监测。
这些参数的变化可以提供有关煤层气井内部裂缝的信息，帮助工程师进行控制和调整。
6. 结束压裂并回流压裂液当压裂过程结束后，需要将压裂管中的压裂液回流到地面，以便对其进行处理和回收。
回流压裂液需要进行分析，以确定是否存在污染物和有害物质，以及是否可以重复使用。
通过以上流程，煤层气井压裂工艺可以很好地实现，并为煤层气的开采提供了一种有效的手段。
煤层气压裂技术及应用书
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。
煤层气井水力压裂技术
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
煤层气高能气体压裂开发技术
煤层气高能气体压裂开发技术摘要：我国煤气层具有特低渗、低压、煤气层构造复杂等特征,煤气层地层环境复杂,开发难度较大,其中煤层气吸附性较强是煤层气开发的主要难点。
关键词：煤层气井高能气体压裂技术工艺设计煤层气存在于煤的双孔隙系统中，煤的双孔隙系统为基质孔隙和裂缝孔隙。
水力压裂是目前较常用的煤气层改造措施，由于在压裂过程中压力上升缓慢,产生的裂缝受到地层主应力约束，一般只能形成两翼对开的两条垂直裂缝。
而离主裂缝较远的煤气层中难以再产生裂缝,煤气层的渗透性和空隙度基本不受影响,地应力、温度基本不改变，而压力变化仅限于主裂缝附近，难以在离主裂缝较远的煤气层中形成煤层气解吸环境和条件，这部分煤层气也难以解吸出来，所以有些井水力压裂后衰减较快，重复压裂改造也难以改变。
如何有效提高煤气层渗透性和基质空隙的连通性，创造有利煤层气解吸的环境和条件，促进煤层气有效解吸的方法是研究问题的关键。
一、煤层气高能气体压裂开发技术1.高能气体压裂技术高能气体压裂技术是利用固态、液态火药或推进剂在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于地层基质，综合改善和提高地层渗透导流能力，扩大有效采油(气)范围，达到提高产量的目的。
其主要作用特点：①对地层无伤害，有利于储层保护；②能使地层产生和形成多裂缝体系及脉冲震荡作用，沟通了更多的天然裂缝，提高地层渗透性，扩大有效泄流范围；③起裂压力高，产生的起始裂缝不受地应力约束，地层产生剪切破坏形成的裂缝难以闭合，有利于泄流生产周期的延长；④与水力压裂技术复合应用,在产生较长多裂缝的同时，也有利于产生更长的主裂缝,大大提高油气层渗流能力；⑤综合成本低，有利于现场推广应用.其研究的主要方向是如何进一步在地层产生和形成更长的多裂缝体系，及层内或裂缝内产生和形成裂缝网络等。
2.作用机理高能气体压裂技术改造煤气层作用机理是通过高能气体压裂装置在煤气层产生大量高温、高压气体压裂煤气层，促使煤气层产生较长的多裂缝体系，并沟通更多的天然裂缝，以形成网络裂缝改善煤气层泄气通道；同时伴随较强的多脉冲震荡作用，提高和改善了煤气层基质空隙间的连通性和渗透性。
煤层气井压裂技术
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
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专题研讨
前置液
携砂液
顶替液
煤层气压裂及排采技术PPT课件
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
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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
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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