煤層氣直井氮氣泡沫壓裂參數分析及產能評價
發(fā)布時間：2021-09-25 08:26
壓裂參數是決定壓裂效果、影響裂縫特征與煤層氣產能的重要參數,深入認識壓裂參數對產能的影響規(guī)律,對于優(yōu)化壓裂工藝和提高煤層氣井產能至關重要。以潞安礦區(qū)45口氮氣泡沫壓裂井為對象,分析壓裂施工曲線的類型及其對產能的影響,探討各階段壓裂液用量與產能之間的關系,并對比評價氮氣泡沫與水力壓裂井產能的差異性。結果表明:氮氣泡沫壓裂施工曲線可分為穩(wěn)定型、波動型、上升型和下降型4類9型,下降型和穩(wěn)定型壓裂曲線對應的產能要高于波動型,上升型曲線對應的產能最差;總壓裂液用量以800 m3為宜,前置液和頂替液用量分別為450 m3和8 m3,氮氣注入量在5萬m3左右最佳,而攜砂液用量越大產能越高,氮氣泡沫壓裂液良好的攜砂、造縫、沉降支撐性能是有助于提高產能的優(yōu)勢所在;整體上,就潞安礦區(qū)而言,氮氣泡沫壓裂井的產能明顯高于水力壓裂井,主要體現(xiàn)在高產井、中高產井的比例遠大于水力壓裂井,約61%的氮氣泡沫壓裂井具有較高產能,而水力壓裂井為23%。氮氣泡沫壓裂技術在潞安礦區(qū)展示出的可觀潛力,可為國內其他具有類似儲層特征礦區(qū)的煤層氣...
【文章來源】：煤田地質與勘探. 2020,48(03)北大核心CSCD
【文章頁數】：10 頁
【部分圖文】：
圖７砂比與平均日產氣量關系??Ｒｅｌａｔｉｏｎ?ｂｅｔｗｅｅｎ?ｓａｎｄ?ｒａｔｉｏ?ａｎｄ?ａｖｅｒａｇｅ?ｄａｉｌｙ?ｇａｓ??ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ??
隙系統(tǒng)的連通??性，進而增加煤層滲透性，實現(xiàn)增產。就這一點而??言，氮氣泡沫壓裂與常規(guī)水力壓裂的原理是相同的，??目的都是在煤層中制造復雜的人工裂縫網絡。但與??常規(guī)水力壓裂相比，氮氣泡沫壓裂的增產機理及優(yōu)??良特性主要表現(xiàn)在以下幾個方面。??ａ．攜砂能力強氮氣泡沫能將攜帶的砂礫及??時帶入新造的裂縫中，裂縫延伸到哪里，支撐劑隨??之被運送到哪里，實現(xiàn)造縫一攜砂一沉降支撐的時??空統(tǒng)一，從而形成長縫大面積穩(wěn)定支撐，造縫遠且??寬，最大限度提高裂縫的導流能力和煤層滲透率??（圖３）。水基壓裂液因砂礫沉降速度快，極易在近井??端出現(xiàn)砂堵現(xiàn)象。??ｂ．良好的暫堵分流效應泡沫流體在地層中??的滲流具有選擇性，對髙滲區(qū)有適當的封堵作用，??對低滲區(qū)有增大波及面積的效果，特別適用于非均??質儲層［１７－１９］。煤層滲透率具有天然的各向異性和極??大的非均質性，泵注壓力驅動下氮氣泡沫流體的滲??流在高滲區(qū)首當其沖。由于氮氣泡沫具有剪切稀釋??特征，高滲區(qū)對泡沫的剪切速率較小，泡沫表面黏??度較高，滲流阻力因子較大，迫使部分氮氣泡沫向??煤層中的低滲區(qū)流動，從而提髙低滲區(qū)滲透性，擴??大壓裂和影響范圍。??ｃ．改善煤儲屜性能并增加產氣大量泡沫有??利于提高壓裂液返排速率和返排量，有效降低煤儲??層污染和傷害。再者，泡沫壓裂液可以改善煤粉的??潤濕性，提髙煤粉的分散性，返排時可將大量煤粉??帶出，減少煤粉對裂縫的堵塞［Ｍ＿２２］。部分氮氣被煤??體吸附后，煤儲層氣體壓力得以增高，煤層氣的臨??界解吸壓力提髙［２３］，并與煤層氣產生競爭吸附，降??低煤層氣吸附分壓，在一定程度上增加了煤層氣解??吸速率和解吸量，有利
第３期??李恒樂等：煤層氣直井氮氣泡沫壓裂參數分析及產能評價??？?６９?？??１２００??１?０００??８００??６００??４００??２００??ｕ?２０?４０?６０?８０?１００??開－數占比／％??圖５潞安礦區(qū)煤層氣井壓裂施工曲線類型與產氣量的??關系??Ｆｉｇ．５?Ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐ?ｂｅｔｗｅｅｎ?ｆｒａｃｔｕｒｉｎｇ?ｏｐｅｒａｔｉｏｎ?ｃｕｒｖｅ?ｔｙｐｅ??ａｎｄ?ｇａｓ?ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ??４氮氣泡沬壓裂液對產能的影響??４．１壓裂液用量對產能的影響??壓裂液的主要作用是將地面設備中能量傳遞到??煤儲層中，在煤層中形成裂縫，并攜帶支撐劑填充??到裂縫中。按照氮氣泡沫壓裂栗注程序，將壓裂液??分為前置液、攜砂液和頂替液。前置液的作用是在??煤儲層中造成一定幾何尺寸的裂縫，以備后續(xù)攜砂??液的進人，前置液中含有酸液，作用是溶蝕煤儲層??中的礦物，提高孔裂隙之間的連通性；攜砂液主要??是將支撐劑帶人裂縫中并將支撐劑填在裂縫內預定??位置；頂替液用來將攜砂液送到預定位置，并預防??對產能的影響程度，首先按升序分別將各類施工曲??線對應的煤層氣井產量進行排序，這里的產氣量可??以是累計產氣量，也可以是平均日產氣量，前提是??所有煤層氣井的排采時間需保持基本一致，本次采??用平均日產氣量；然后將各類施工曲線所占有的煤??層氣井數進行歸一化處理（式（１？，以消除各類型曲??線占比的差異性。??＾＝｜＾ｘｌ００?（１）??式中：４為按產氣量升序排列的第１４?口井占總井??數的累計百分比；＃為按產氣量升序排列的第�？�??井；ｒ為總井數。??繪制辦與產氣量ｇ之間的關系圖（圖５）
本文編號：3409429
【文章來源】：煤田地質與勘探. 2020,48(03)北大核心CSCD
【文章頁數】：10 頁
【部分圖文】：
圖７砂比與平均日產氣量關系??Ｒｅｌａｔｉｏｎ?ｂｅｔｗｅｅｎ?ｓａｎｄ?ｒａｔｉｏ?ａｎｄ?ａｖｅｒａｇｅ?ｄａｉｌｙ?ｇａｓ??ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ??
隙系統(tǒng)的連通??性，進而增加煤層滲透性，實現(xiàn)增產。就這一點而??言，氮氣泡沫壓裂與常規(guī)水力壓裂的原理是相同的，??目的都是在煤層中制造復雜的人工裂縫網絡。但與??常規(guī)水力壓裂相比，氮氣泡沫壓裂的增產機理及優(yōu)??良特性主要表現(xiàn)在以下幾個方面。??ａ．攜砂能力強氮氣泡沫能將攜帶的砂礫及??時帶入新造的裂縫中，裂縫延伸到哪里，支撐劑隨??之被運送到哪里，實現(xiàn)造縫一攜砂一沉降支撐的時??空統(tǒng)一，從而形成長縫大面積穩(wěn)定支撐，造縫遠且??寬，最大限度提高裂縫的導流能力和煤層滲透率??（圖３）。水基壓裂液因砂礫沉降速度快，極易在近井??端出現(xiàn)砂堵現(xiàn)象。??ｂ．良好的暫堵分流效應泡沫流體在地層中??的滲流具有選擇性，對髙滲區(qū)有適當的封堵作用，??對低滲區(qū)有增大波及面積的效果，特別適用于非均??質儲層［１７－１９］。煤層滲透率具有天然的各向異性和極??大的非均質性，泵注壓力驅動下氮氣泡沫流體的滲??流在高滲區(qū)首當其沖。由于氮氣泡沫具有剪切稀釋??特征，高滲區(qū)對泡沫的剪切速率較小，泡沫表面黏??度較高，滲流阻力因子較大，迫使部分氮氣泡沫向??煤層中的低滲區(qū)流動，從而提髙低滲區(qū)滲透性，擴??大壓裂和影響范圍。??ｃ．改善煤儲屜性能并增加產氣大量泡沫有??利于提高壓裂液返排速率和返排量，有效降低煤儲??層污染和傷害。再者，泡沫壓裂液可以改善煤粉的??潤濕性，提髙煤粉的分散性，返排時可將大量煤粉??帶出，減少煤粉對裂縫的堵塞［Ｍ＿２２］。部分氮氣被煤??體吸附后，煤儲層氣體壓力得以增高，煤層氣的臨??界解吸壓力提髙［２３］，并與煤層氣產生競爭吸附，降??低煤層氣吸附分壓，在一定程度上增加了煤層氣解??吸速率和解吸量，有利
第３期??李恒樂等：煤層氣直井氮氣泡沫壓裂參數分析及產能評價??？?６９?？??１２００??１?０００??８００??６００??４００??２００??ｕ?２０?４０?６０?８０?１００??開－數占比／％??圖５潞安礦區(qū)煤層氣井壓裂施工曲線類型與產氣量的??關系??Ｆｉｇ．５?Ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐ?ｂｅｔｗｅｅｎ?ｆｒａｃｔｕｒｉｎｇ?ｏｐｅｒａｔｉｏｎ?ｃｕｒｖｅ?ｔｙｐｅ??ａｎｄ?ｇａｓ?ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ??４氮氣泡沬壓裂液對產能的影響??４．１壓裂液用量對產能的影響??壓裂液的主要作用是將地面設備中能量傳遞到??煤儲層中，在煤層中形成裂縫，并攜帶支撐劑填充??到裂縫中。按照氮氣泡沫壓裂栗注程序，將壓裂液??分為前置液、攜砂液和頂替液。前置液的作用是在??煤儲層中造成一定幾何尺寸的裂縫，以備后續(xù)攜砂??液的進人，前置液中含有酸液，作用是溶蝕煤儲層??中的礦物，提高孔裂隙之間的連通性；攜砂液主要??是將支撐劑帶人裂縫中并將支撐劑填在裂縫內預定??位置；頂替液用來將攜砂液送到預定位置，并預防??對產能的影響程度，首先按升序分別將各類施工曲??線對應的煤層氣井產量進行排序，這里的產氣量可??以是累計產氣量，也可以是平均日產氣量，前提是??所有煤層氣井的排采時間需保持基本一致，本次采??用平均日產氣量；然后將各類施工曲線所占有的煤??層氣井數進行歸一化處理（式（１？，以消除各類型曲??線占比的差異性。??＾＝｜＾ｘｌ００?（１）??式中：４為按產氣量升序排列的第１４?口井占總井??數的累計百分比；＃為按產氣量升序排列的第�？�??井；ｒ為總井數。??繪制辦與產氣量ｇ之間的關系圖（圖５）
本文編號：3409429
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