煤层气压裂和排采技术共80页
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煤层气压裂和排采技术
一.煤层压裂地质特征
基质渗透率普遍低，储层物性变化大
四 个 区 块 的
渗 透 率 分 布
受 所 取 煤 样 所 限 ，
室 内 实 验 结 果 可 能
不 完 全 具 有 代 表 性
汇 报 提 纲
一．煤层压裂地质特征
二．煤层压裂裂缝规律
三．煤层气采出机制
四．煤层压裂技术革命的发展方向
五．煤层压裂技术革命的实现途径
64
二.煤层压裂裂缝规律
裂缝规模：用煤层压裂三维模拟软件计算支撑裂缝（有效裂 缝），并用现场监测的动态缝长进行校核
统计模拟结果表明：水力 裂缝在长轴方向的支撑裂 缝半长在45-81m之间， 平均为59.2 m，占动态 裂缝半长的49.7%；估算 在短轴方向的支撑裂缝半 长为40m左右
为便于后面研究和计算， 设定裂缝规模：长轴、短 轴方向的支撑裂缝半长分 别为60、40m，长轴与 短轴之比为3:2
150
150
K=0.01mD
120
K=0.01mD K=0.1mD
120
K=0.1mD K=1mD K=10mD
流经的距离（米）
K=1mD K=10mD
流经的距离（米）
90
90
60
60
30
30
0 0 5 流动时间（年） 10 15
0 0 5 流动时间（年） 10 15
不同渗透率储层在不同压差下流体流经的距离与流动时间的关系
压降面积与支撑裂缝面积随生产时间的变化
面积 （m2） 支撑裂缝面积 5年 不压裂 0 压裂 7540 10年 不压裂 0 压裂 7540 15年 不压裂 0 压裂 7540
压降面积
8044
31480
第七章 煤层气井增产技术(压裂、洞穴完井等)
近井地带的空化区和塑性裂缝 渗透率增强区（挠动带）的平面示意图
洞穴完井技术
增产机理
（1）实际洞穴 就是在煤层重复性坍塌和煤屑的清除过 程中形成的。 这就增了煤层的裸露面积，同时也消除 了煤层在钻井过程中受到的伤害 （2）在井筒周围形成一定范围的破碎带 （图2-3-8），使煤层内一些处于封闭状 态的原始微裂缝相互沟通，在面割理方 向也增加了微裂缝的数量。 （3）在破碎带周围形成挠动带。由于应 力释放作用会在剪切破碎带以外产生一 定的挠动效果，这种挠动效果相当于一 种压力波的冲击作用，从而在煤层形成 一个半径约60m左右的渗透率升高区，即 挠动带。
《煤层气开发与开采》
第一章 绪论 第二章 煤层气储层特征 第三章 煤层气钻井技术与工程设计 第四章 煤层气工程管理与质量控制 第五章 煤层气测井 第六章 煤层气钻井 第七章 煤层气增产技术 第八章 煤层气排采控制理论与工艺技术 第九章 煤层气数值模拟
第七章 增产技术与增产机理
煤层气裸眼完井技术 煤层气水力压裂技术 注氮气/二氧化碳提高采收率技术 注氮气多煤层连续油管压裂技术
洞穴完井技术
钻孔结构
裸眼洞穴法完井钻孔结构
（1） 造穴后不下套管， 适用于稳定性 较好的储层， 是目前普遍采用的钻孔结 构。 （2） 造穴后下入套管， 可适用于稳定 性较差的储层。 （3） 侧孔造穴， 在已有的钻孔中造斜， 形成一个侧孔， 在侧孔中完井， 以降 低钻探费用。 （4） 造穴失败， 改用水力压裂法完井。
18911226088 zhang_ho_2002@
煤层气井增产技术
裸眼扩径
洞穴完井
水力压裂
第一节 裸眼洞穴完井技术
发展历程
洞穴完井是20世纪80年代发展起来的一种完井技术，其最早的形 式是裸眼完井。 直到1977年阿莫科公司用裸眼技术完成了卡恩 (Cahn)1号井并发现较强的气产量后，才有意识地对裸眼井段进行下 套管扩眼。之后，许多公司相继在圣胡安盆地北部煤层气采用这一技 术，人们开始认识到其潜在的优势。 1986年Meridian 石油公司开始在圣胡安盆地使用类似的裸眼完井技 术， 使煤坍塌增大井下洞穴，才真正发展为裸眼洞穴法完井技术。 现在美国有许多作业者已经用裸眼洞穴完井技术代替了对煤层进行水 力压裂处理。
煤层气井排水采气技术
•
•第一章：煤层气井生产特征
1.6 我国煤层气ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ源的主要特点
③高阶煤和低阶煤占主导，高阶煤可产气； 中国勘探实践表明，为美国理论所否定的高阶煤区恰恰是目前
最活跃的勘探区，并取得了产气突破。低阶煤煤层气资源在中国占 的比例最大，但按现有的理论和技术，其开发难度也大。 ④煤体结构破坏严重，低渗、低压、低饱和现象突出；
1.3 煤层气井的生产过程
1.3.2 煤层气井生产阶段
后期气产量下降阶段：当大 量气体已经采出，煤基质中解 吸的气体开始逐渐减少，尽管 排水作业仍在继续，产气量下 降，产出少量或微量水。该阶 段延长的时间较长，可以在10 年以上。
•
•第一章：煤层气井生产特征
1.4 煤层气井产量的影响因素
与煤层气开采有关的因素很多,主要有： 地质因素：煤层厚度、含气量、煤的种类、煤的沉积方式和分布
当煤储层的出水量和煤层气井井口产水量相平衡时,形成稳定的压力 降落漏斗,降落漏斗不再继续延伸和扩大,煤储层各点压力也就不能 进一步降低，解吸停止,煤层气井采气也就终止。
•
• 随着排采的进行，围岩中压力梯度逐渐大于煤层中的压力梯 • 度，压力传递轨迹从煤层过渡到围岩中，压力将仅在围岩中 • 传递，开始排采围岩中的水，此时，煤层中压力几乎不再发 • 生变化。
开采过程之中会有煤粉卡泵、会出现煤桥造成气量下降、还会出现 烧泵现象等等，很多。
•
套管
•oil zone
•一开
•表层套 管
•二开
•中间套 管
•(技术套管 )
•三开
•生产套 管
•(油层套管 )
•煤层气井一般都是排 水降压生产，即油管排 水套管产气。
•
目录
•第一章 煤层气井生产特征 •第二章 国内外煤层气井排采设备研究 第三章 煤层气井排采设备分析 第四章 煤层气井排水采气方式优化设计
•第一章：煤层气井生产特征
1.6 我国煤层气ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ源的主要特点
③高阶煤和低阶煤占主导，高阶煤可产气； 中国勘探实践表明，为美国理论所否定的高阶煤区恰恰是目前
最活跃的勘探区，并取得了产气突破。低阶煤煤层气资源在中国占 的比例最大，但按现有的理论和技术，其开发难度也大。 ④煤体结构破坏严重，低渗、低压、低饱和现象突出；
1.3 煤层气井的生产过程
1.3.2 煤层气井生产阶段
后期气产量下降阶段：当大 量气体已经采出，煤基质中解 吸的气体开始逐渐减少，尽管 排水作业仍在继续，产气量下 降，产出少量或微量水。该阶 段延长的时间较长，可以在10 年以上。
•
•第一章：煤层气井生产特征
1.4 煤层气井产量的影响因素
与煤层气开采有关的因素很多,主要有： 地质因素：煤层厚度、含气量、煤的种类、煤的沉积方式和分布
当煤储层的出水量和煤层气井井口产水量相平衡时,形成稳定的压力 降落漏斗,降落漏斗不再继续延伸和扩大,煤储层各点压力也就不能 进一步降低，解吸停止,煤层气井采气也就终止。
•
• 随着排采的进行，围岩中压力梯度逐渐大于煤层中的压力梯 • 度，压力传递轨迹从煤层过渡到围岩中，压力将仅在围岩中 • 传递，开始排采围岩中的水，此时，煤层中压力几乎不再发 • 生变化。
开采过程之中会有煤粉卡泵、会出现煤桥造成气量下降、还会出现 烧泵现象等等，很多。
•
套管
•oil zone
•一开
•表层套 管
•二开
•中间套 管
•(技术套管 )
•三开
•生产套 管
•(油层套管 )
•煤层气井一般都是排 水降压生产，即油管排 水套管产气。
•
目录
•第一章 煤层气井生产特征 •第二章 国内外煤层气井排采设备研究 第三章 煤层气井排采设备分析 第四章 煤层气井排水采气方式优化设计
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
12
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
11
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
煤层气排采技术
➢ C、禁止井底压力、套压、气水产量等大幅度波动，防止造成产层伤 害，保障渗流通道畅通 。
一、煤层气排采的工艺技术
2、煤层气井排采的关键
控制井底流压、控制煤粉的产出。
压力管理 降压的连续性 产水量 产气量 套管压力
煤粉管理 及时性 可控性 设备维护 储层保护
引导地质过程
生产连续性、及时性、可控性 获得最大产量
井底流压
气量下降，地面放气阀堵塞
上涨
套压不变 地层新的裂缝开始产水
敲击放气阀，放气
先做观察，待井底流压稳定后 继续降压生产
套压下降 两相流水相大于气相
加大排水量
井底流压 不变
套压上涨 套压不变 套压下降
液位下降，抽排过快 达不到降压要求 液位上涨，抽排慢
先降转速，然后做放气操作 加大排水量，然后放气 加大排水量
一、煤层气排采的工艺技术
各阶段的生产特点及核心目标
⑤控压稳产阶段：根据单井的生产能力确定合理的产能指标进行稳定 生产。产液量和产气量相对稳定。排采控制的重点是尽可能维持排采 作业的连续性和稳定性 、不追求峰产 ，尽量控制井底流压，以延长 稳产时间，实现煤层气井产量最大化。 核心目标：控制流压在一定值，稳定产量。
套压上涨 转速过高
适当放气
井底流压 套压不变
------------------------
下降
套压下降
气量上涨，做完放气操作 气量下降，地层通道堵塞
调整排量，稳定液面 降低排量，稳定井底流压
正确的理解生产参数的变化，是实现生产过程控制的前提和基础。对 不同单井由于开发层位不同，即使同一层位的井也由于煤储层的非均 质性及工程等因素，排采过程中会出现多种情况，需做出合理判断并 及时调整，做到单井精细化管理。
一、煤层气排采的工艺技术
2、煤层气井排采的关键
控制井底流压、控制煤粉的产出。
压力管理 降压的连续性 产水量 产气量 套管压力
煤粉管理 及时性 可控性 设备维护 储层保护
引导地质过程
生产连续性、及时性、可控性 获得最大产量
井底流压
气量下降，地面放气阀堵塞
上涨
套压不变 地层新的裂缝开始产水
敲击放气阀，放气
先做观察，待井底流压稳定后 继续降压生产
套压下降 两相流水相大于气相
加大排水量
井底流压 不变
套压上涨 套压不变 套压下降
液位下降，抽排过快 达不到降压要求 液位上涨，抽排慢
先降转速，然后做放气操作 加大排水量，然后放气 加大排水量
一、煤层气排采的工艺技术
各阶段的生产特点及核心目标
⑤控压稳产阶段：根据单井的生产能力确定合理的产能指标进行稳定 生产。产液量和产气量相对稳定。排采控制的重点是尽可能维持排采 作业的连续性和稳定性 、不追求峰产 ，尽量控制井底流压，以延长 稳产时间，实现煤层气井产量最大化。 核心目标：控制流压在一定值，稳定产量。
套压上涨 转速过高
适当放气
井底流压 套压不变
------------------------
下降
套压下降
气量上涨，做完放气操作 气量下降，地层通道堵塞
调整排量，稳定液面 降低排量，稳定井底流压
正确的理解生产参数的变化，是实现生产过程控制的前提和基础。对 不同单井由于开发层位不同，即使同一层位的井也由于煤储层的非均 质性及工程等因素，排采过程中会出现多种情况，需做出合理判断并 及时调整，做到单井精细化管理。
煤层气排采工艺技术精品PPT课件
2006-1-5 2006-1-15 2006-1-25
2006-2-4 2006-2-14 2006-2-24
2006-3-6 2006-3-16 2006-3-26
2006-4-5 2006-4-15 2006-4-25
2006-5-5 2006-5-15 2006-5-25
2006-6-4 2006-6-14 2006-6-24
演讲人：XXXXXX 时 间：XX年XX月XX日
4煤层气排采新工艺、新技术应用
1）注入气体或泡沫，使气水产出； 2）柱塞举升工艺，依靠气井自身能量将液体排出； 3）超声旋流雾化排液技术，是根据雾化原理结合临界 流速理论，依靠气井自身能量，利用机械、气动、超声 波雾化的多重作用，使液体形成微细雾滴，在井筒内形 成雾状流产出。 这些技术的应用，在气田开发阶段可以大幅度降低生 产成本。
煤层气排采工艺技术
大纲
1 煤层气产出机理 2 煤层气排采工艺技术 3 煤层气排采设备 4 煤层气排采新工艺、新技术应用
1煤层气产出机理
(1) 煤层气的产出流动特点 煤层甲烷附存状态为：游离、吸附、溶解，主要以吸附
状态为主； 煤层甲烷要经历三个流动过程：解吸－扩散－渗流
从煤表面解吸
煤基质和微孔隙中的扩散
正常产气之后，相对渗透率起着非常关键的作用。
1煤层气产出机理
典型的相对渗透率曲线
1 0.9 0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1
0 0
气相相渗曲线 水相相渗曲线
0.2
0.4
0.6
0.8
水相饱和度
1 0.9 0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0 1
PH35-06井排采曲线图
2006-2-4 2006-2-14 2006-2-24
2006-3-6 2006-3-16 2006-3-26
2006-4-5 2006-4-15 2006-4-25
2006-5-5 2006-5-15 2006-5-25
2006-6-4 2006-6-14 2006-6-24
演讲人：XXXXXX 时 间：XX年XX月XX日
4煤层气排采新工艺、新技术应用
1）注入气体或泡沫，使气水产出； 2）柱塞举升工艺，依靠气井自身能量将液体排出； 3）超声旋流雾化排液技术，是根据雾化原理结合临界 流速理论，依靠气井自身能量，利用机械、气动、超声 波雾化的多重作用，使液体形成微细雾滴，在井筒内形 成雾状流产出。 这些技术的应用，在气田开发阶段可以大幅度降低生 产成本。
煤层气排采工艺技术
大纲
1 煤层气产出机理 2 煤层气排采工艺技术 3 煤层气排采设备 4 煤层气排采新工艺、新技术应用
1煤层气产出机理
(1) 煤层气的产出流动特点 煤层甲烷附存状态为：游离、吸附、溶解，主要以吸附
状态为主； 煤层甲烷要经历三个流动过程：解吸－扩散－渗流
从煤表面解吸
煤基质和微孔隙中的扩散
正常产气之后，相对渗透率起着非常关键的作用。
1煤层气产出机理
典型的相对渗透率曲线
1 0.9 0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1
0 0
气相相渗曲线 水相相渗曲线
0.2
0.4
0.6
0.8
水相饱和度
1 0.9 0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0 1
PH35-06井排采曲线图
煤层气排采技术
第五阶段: 水气两相流阶段
压力进一步下降,吸附气体的大量解吸,处于以气 为主的水-气两相流阶段。
煤层气排采技术
2．排采过程煤层有越流补给
(1)饱和水单相流，压力 仅在煤层中传递阶段 (2)饱和水单相流，压力 仅在围岩中传递阶段 (3)饱和水单相流，压力 在围岩与煤层中共同传 递 (4)非饱和流阶段 (5)两相流阶段
煤层气排采技术
煤层气垂直井排采过程压力传递的影响因素
2．煤储层边界
煤储层边界是指煤层的不连续界面，可以是断层， 也可以是尖灭带或其他边界。它决定了在煤层气 井排采影响范围内的水量，最终影响压力传递的 范围。 3．煤储层渗透性 煤储层的渗透率直接决定了孔—裂隙系统中流 体流动的快慢。当渗透率大时，在同样的排采 时间内，流量大，若补给水的能力相同，则压 力传递快；反之则亦然。
排水采气要求
煤层气排水采气要求求:: ①排液速度快，不怕井间干扰。 ②降低井底流压，排水设备的吸液口一般都要求下 到煤层以下。 ③要求有可靠的防煤屑、煤粉危害的措施。
煤层气排采技术
气井系统
排采系统
井下设备
动力系统设备 地面排采流程
煤层气排采技术
梁式泵 螺杆泵 电潜泵
发电机 控制柜 排液系统 采气系统
煤层气排采技术
随着排采的进行，围岩中压力 梯度逐渐大于煤层中的压力梯 度，压力传递轨迹从煤层过渡 到围岩中，压力将仅在围岩中 传递，开始排采围岩中的水， 此时，煤层中压力几乎不再发 生变化。
2．排采过程煤层有越流补给
随着围岩中影响半径 的增加，煤层中的压 力梯度小于围岩中的 压力梯度，在煤层中 形成很小的压降漏斗 后，压力将仅在围岩 中进行传递，进入第 二阶段。直到煤层中 的压力梯度大于围岩 中的压力梯度为止。
压力进一步下降,吸附气体的大量解吸,处于以气 为主的水-气两相流阶段。
煤层气排采技术
2．排采过程煤层有越流补给
(1)饱和水单相流，压力 仅在煤层中传递阶段 (2)饱和水单相流，压力 仅在围岩中传递阶段 (3)饱和水单相流，压力 在围岩与煤层中共同传 递 (4)非饱和流阶段 (5)两相流阶段
煤层气排采技术
煤层气垂直井排采过程压力传递的影响因素
2．煤储层边界
煤储层边界是指煤层的不连续界面，可以是断层， 也可以是尖灭带或其他边界。它决定了在煤层气 井排采影响范围内的水量，最终影响压力传递的 范围。 3．煤储层渗透性 煤储层的渗透率直接决定了孔—裂隙系统中流 体流动的快慢。当渗透率大时，在同样的排采 时间内，流量大，若补给水的能力相同，则压 力传递快；反之则亦然。
排水采气要求
煤层气排水采气要求求:: ①排液速度快，不怕井间干扰。 ②降低井底流压，排水设备的吸液口一般都要求下 到煤层以下。 ③要求有可靠的防煤屑、煤粉危害的措施。
煤层气排采技术
气井系统
排采系统
井下设备
动力系统设备 地面排采流程
煤层气排采技术
梁式泵 螺杆泵 电潜泵
发电机 控制柜 排液系统 采气系统
煤层气排采技术
随着排采的进行，围岩中压力 梯度逐渐大于煤层中的压力梯 度，压力传递轨迹从煤层过渡 到围岩中，压力将仅在围岩中 传递，开始排采围岩中的水， 此时，煤层中压力几乎不再发 生变化。
2．排采过程煤层有越流补给
随着围岩中影响半径 的增加，煤层中的压 力梯度小于围岩中的 压力梯度，在煤层中 形成很小的压降漏斗 后，压力将仅在围岩 中进行传递，进入第 二阶段。直到煤层中 的压力梯度大于围岩 中的压力梯度为止。
煤层气压裂和排采技术
20世纪50年代，美国开始将煤层气压裂技术应用于工业生产，并逐渐推广到世界各 地。
20世纪80年代，我国开始引进和消化吸收国外先进的煤层气压裂技术，经过多年的 研究和实践，逐步形成了具有自主知识产权的煤层气压裂技术体系。
02
煤层气压裂技术原理
高压气体在煤层中的作用
01
02
03
扩展煤层裂隙
高压气体在煤层中产生压 力，使煤层产生裂隙，增 加煤层的渗透性。
THANKS FOR WATCHING
感谢您的观看
某矿区煤层排采技术的应用
总结词
实现了煤层气的持续稳定生产
详细描述
在某矿区，通过应用煤层排采技术，实现了煤层气的持续 稳定生产。该技术通过建立排水系统，将煤层中的水排出 ，从而释放出被水封存的煤层气。通过持续稳定的排采， 确保了煤层气的持续供应。
总结词
降低了生产成本
详细描述
该技术的应用显著降低了煤层气的生产成本。由于排采技 术能够有效地将煤层中的水排出，减少了人工排水和相关 设备的投入，从而降低了生产成本。
某矿区煤层气压裂和排采技术的联合应用
总结词
提高了资源利用率
VS
详细描述
联合应用这两种技术提高了该矿区的资源 利用率。通过气压裂和排采的联合作用， 充分释放了煤层中的气体资源，提高了资 源的利用率，延长了矿区的开采寿命。
某矿区煤层气压裂和排采技术的联合应用
总结词
促进了矿区可持续发展
详细描述
该技术的应用促进了该矿区的可持续发展。通过优化煤层气开发效果和提高资源利用率， 矿区的经济效益得到提高。同时，降低生产风险和保护环境也有利于矿区的可持续发展。
总结词
有效缓解了矿区环境压力
详细描述
20世纪80年代，我国开始引进和消化吸收国外先进的煤层气压裂技术，经过多年的 研究和实践，逐步形成了具有自主知识产权的煤层气压裂技术体系。
02
煤层气压裂技术原理
高压气体在煤层中的作用
01
02
03
扩展煤层裂隙
高压气体在煤层中产生压 力，使煤层产生裂隙，增 加煤层的渗透性。
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感谢您的观看
某矿区煤层排采技术的应用
总结词
实现了煤层气的持续稳定生产
详细描述
在某矿区，通过应用煤层排采技术，实现了煤层气的持续 稳定生产。该技术通过建立排水系统，将煤层中的水排出 ，从而释放出被水封存的煤层气。通过持续稳定的排采， 确保了煤层气的持续供应。
总结词
降低了生产成本
详细描述
该技术的应用显著降低了煤层气的生产成本。由于排采技 术能够有效地将煤层中的水排出，减少了人工排水和相关 设备的投入，从而降低了生产成本。
某矿区煤层气压裂和排采技术的联合应用
总结词
提高了资源利用率
VS
详细描述
联合应用这两种技术提高了该矿区的资源 利用率。通过气压裂和排采的联合作用， 充分释放了煤层中的气体资源，提高了资 源的利用率，延长了矿区的开采寿命。
某矿区煤层气压裂和排采技术的联合应用
总结词
促进了矿区可持续发展
详细描述
该技术的应用促进了该矿区的可持续发展。通过优化煤层气开发效果和提高资源利用率， 矿区的经济效益得到提高。同时，降低生产风险和保护环境也有利于矿区的可持续发展。
总结词
有效缓解了矿区环境压力
详细描述
不同压裂工艺下煤层气井排采效果分析
１ ０ — １ ２ — ４ １ １ — １ — ３ １ 卜２ 一 Ｚ ｌ １ — — ４ １ １ — ４ — ３ １ ３ — ５ — ３ １ １ — ６ — ２ １ １ 一卜２ １ １ — ８ — １ １ ｌ 一 ８ — ３ １
日期
图１ ＷＬ Ｇ ０ １井 、 ＷＬ Ｇ ０ ２井 和 ＷＬ Ｃ ， ０ ３井 日产 气 量 曲线 图
１ ． 背景
中煤科 工集 团西 安研 究 院 在淮 北 矿 区芦 岭 井 田施 ＿ Ｉ ＝ 的 ５口地 面 煤 层 气 井 ， 在 压 裂 过 程 中采 取 了 ３种 不 同 的压 裂 工艺 ： （ １ ） 常规 的活性 水压 裂工 艺 ； （ ２ ） 活性 水 压裂液伴注液态二氧化碳工艺 ； （ ３ ） 活性水压裂液伴注 液态氮 气 工艺 。 ２ ．常规 的活 性水压 裂 工艺 和活 性水压 裂液 伴注 液 态 二氧化 碳工 艺对 比 ＷＬ Ｇ ０ ３井在压 裂工 艺上 采用 活性 水压 裂液伴 注 液 态二 氧 化碳 工艺 ， 活 性 水 压 裂液 伴 注 液 态 二 氧 化 碳 工 艺是 通 过 在压 裂 过 程 中 向煤 层 内注 入 Ｃ Ｏ ， 极 易 挥 发 的液态 Ｃ Ｏ 在煤层间气化后 ， 体积迅速扩大上百倍 ， 有 利于压力封闭型煤层气藏克服在低渗透煤层中的流动 阻 力， 确 效增 加煤 层气 向井 筒 流 动 的推 动 力 ， 加快 了井 筒液 体 的有效 排 出 。气 化 Ｃ Ｏ 通过 与 甲烷 （ 煤 层气 ） 复 杂的物理和化学互相作 用过程 ， 使存于煤层 中少量气 态 甲烷被有效 挤出。由于 Ｃ Ｏ 具有高度的吸附性 ， 煤 层会 逐 步吸 附 Ｃ Ｏ ， 大 量 处 于 吸 附状 态 的 甲烷 ， 最 大 限 度地 从 煤层 中被 置 换 出来 ， 此外 Ｃ Ｏ ：在等 压 状 态 下 能 通过降低游离甲烷分压 ， 影 响其吸附等温线 ， 到达 吸附 甲烷 被 提取 出来 的 目的 。注人 气 体 还 增加 了煤层 气 向 井 筒流 动 的推 动 力 ， 有 利 于 压 力 封 闭 型 煤 层 气 藏 克 服 在低 渗 透煤 层 中 的 流 动 阻 力 ， 增 加 煤 层 气 井 产 量 和 采 收率 。Ｃ Ｏ 能够在一定程度上抑制水基压裂液对地层 黏土产生的膨胀作用 ， 同时水基压裂液用量的减少 ， 能 够 降低 压 裂 液 对 地 层 的 污 染 。 Ｃ Ｏ 溶 于 水 中 形 成 低 Ｐ Ｈ值 的酸液 ， 使 地 层 液 态 环 境 呈 酸性 ， 地 层 黏 土 颗 粒 收缩 ， 减 少黏 土颗粒 的运 移 ， 具 有 解堵 和抑 制 黏 土膨 胀 的作 用 。可见 活性 水压 裂 液伴 注 液 态 二氧 化 碳工 艺 具 有很好 的应用 前景 。 由于液 化 Ｃ Ｏ 的 临 界 温 度 为 ３ １ ℃， 临 界 压 力 为 ７ ． ３ ＭＰ ａ ， 因此就决 定 了活 性水 压 裂 液 伴 注 液 态 二 氧 化 碳工艺不会在任何条件都适用 ， 这就要求所要改造储
煤层气井排水采气技术
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•FP1-1井控压阶段，最高产气量达到1.9万方，井底流压 •0.428MPa，还有较大上升空间。由于放气速度过快，发生连续 •煤粉卡泵停抽，煤灰大量沉积在渗流通道，引起了“贾敏效 •应”、“速敏效应”，储层遭受严重伤害，煤储层渗透率降低， •产气能力大幅下降
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•第一章：煤层气井生产特征
1.5 影响煤层气井排采效果的井排水采气技术
•第一章：煤层气井生产特征
1.3 煤层气井的生产过程
n 1.3.1 煤层气的产出过程
第二阶段：非饱和的单相 流阶段。当煤储层压力进一步 下降，有一定数量的煤层气从 煤基质块微孔隙表面解吸，开 始形成气泡，阻碍水的流动， 水的相对渗透率下降，但气体 不能流动。
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煤层气井排水采气技术
1.5 影响煤层气井排采效果的主要因素
n (3) 吐砂。对于常规压裂的直井在排采初期 如果在裂缝尚未完 全闭合时, 排采强度过大, 导致井底压差过大引起支撑砂子的流 动, 使压裂砂返吐, 影响压裂效果；(4) 煤粉产出。煤粉等颗粒 的产出也可能堵塞孔眼, 同时出砂、煤屑及其它磨蚀性颗粒也会 影响泵效, 并对泵造成频繁的故障, 使作业次数和费用增加。我 国大多数煤层属于低含水煤层, 因此抽排速度一定要按照煤层的 产水潜能，进行合理排水。
n 当煤层气井开始排采后,井筒中液面下降,井筒与煤储层之间形成压 力差,地下水从压力高的地方流向压力低的地方,地下水就源源不断 地流向井筒中,使得煤储层中的压力不断下降,并逐渐向远方扩展,最 终在以井筒为中心的煤储层段形成一个地下水头压降漏斗,随着抽水 的延续该压降漏斗不断扩大和加深；
n 当煤储层的出水量和煤层气井井口产水量相平衡时,形成稳定的压力
煤层气井排水采气技术共80页PPT
煤层气井排水采气技术
11、获得的成功越大，就越令人高兴 。野心 是使人 勤奋的 原因， 节制使 人枯萎 。 12、不问收获，只问耕耘。如同种树 ，先有 根茎， 再有枝 叶，尔 后花实 ，好好 劳动， 不要想 太多， 那样只 会使人 胆孝懒 惰，因 为不实 践，甚 至不接 触社会 ，难道 你是野 人。(名 言网) 13、不怕，不悔(虽然只有四个字，但 常看常 新。 14、我在心里默默地为每一个人祝福 。我爱 自己， 我用清 洁与节 制来珍 惜我的 身体， 我用智 慧和知 识充实 我的头 脑。 15、这世上的一切都借希望而完成。 农夫不 会播下 一粒玉 米，如 果他不 曾希望 它长成 种籽； 单身汉 不会娶 妻，如 果他不 曾希望 有小孩 ；商人 或手艺 人不会 工作， 如果他 不曾希 望因此 而有收 益。-- 马就越加自命不凡。——邓拓 12、越是无能的人，越喜欢挑剔别人的错儿。——爱尔兰 13、知人者智，自知者明。胜人者有力，自胜者强。——老子 14、意志坚强的人能把世界放在手中像泥块一样任意揉捏。——歌德 15、最具挑战性的挑战莫过于提升自我。——迈克尔·F·斯特利
11、获得的成功越大，就越令人高兴 。野心 是使人 勤奋的 原因， 节制使 人枯萎 。 12、不问收获，只问耕耘。如同种树 ，先有 根茎， 再有枝 叶，尔 后花实 ，好好 劳动， 不要想 太多， 那样只 会使人 胆孝懒 惰，因 为不实 践，甚 至不接 触社会 ，难道 你是野 人。(名 言网) 13、不怕，不悔(虽然只有四个字，但 常看常 新。 14、我在心里默默地为每一个人祝福 。我爱 自己， 我用清 洁与节 制来珍 惜我的 身体， 我用智 慧和知 识充实 我的头 脑。 15、这世上的一切都借希望而完成。 农夫不 会播下 一粒玉 米，如 果他不 曾希望 它长成 种籽； 单身汉 不会娶 妻，如 果他不 曾希望 有小孩 ；商人 或手艺 人不会 工作， 如果他 不曾希 望因此 而有收 益。-- 马就越加自命不凡。——邓拓 12、越是无能的人，越喜欢挑剔别人的错儿。——爱尔兰 13、知人者智，自知者明。胜人者有力，自胜者强。——老子 14、意志坚强的人能把世界放在手中像泥块一样任意揉捏。——歌德 15、最具挑战性的挑战莫过于提升自我。——迈克尔·F·斯特利
煤层气压裂简介
18
专题研讨
4.3 压裂裂缝形成的控制因素
1 煤岩本身的岩石力学性质 2 地应力，不同构造部位煤层与褶皱中和面的
位置关系 （局部构造地应力） 3 割理、孔隙系统，先存裂隙 4 煤层埋深 5 温度,在深井中,也会对破裂压力造成影响 6 压裂施工作业参数，如施工规模和施工排量
等，也可以在一定程度上改变裂缝形状。
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
传统经验方法从煤岩本身性质出发来判定压裂裂缝 的临界转化深度,在地质构造未发生明显扭转和剪切运动 情况下,具有一定的普适性。
22Biblioteka 专题研讨4.3.3 其它因素
天然裂缝的存在有效地降低了岩石的抗张强度， 也使井筒附近的地应力发生了改变,对压裂裂缝的启 裂和延伸产生影响。
控缝高压裂技术（油气） •控缝高压裂技术就是通过上浮式和下沉式导向剂在裂 缝的顶部和底部形成人工遮挡层，阻止裂缝中的压力 向上下传播，继而达到控制裂缝在高度方向上进一步 延伸的目的。
走向：井眼三维地震、地震声波井下电视、井下电视照相 高度、宽度：水力阻抗监测、伽玛射线测井、井温测井、 超声波成像测井 沁水盆地： 方位、长度:大地电位法或微地震法 高度：井温测试法或放射性同位素示踪剂（伽马测井法）
专题研讨
4.3 压裂裂缝形成的控制因素
1 煤岩本身的岩石力学性质 2 地应力，不同构造部位煤层与褶皱中和面的
位置关系 （局部构造地应力） 3 割理、孔隙系统，先存裂隙 4 煤层埋深 5 温度,在深井中,也会对破裂压力造成影响 6 压裂施工作业参数，如施工规模和施工排量
等，也可以在一定程度上改变裂缝形状。
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
传统经验方法从煤岩本身性质出发来判定压裂裂缝 的临界转化深度,在地质构造未发生明显扭转和剪切运动 情况下,具有一定的普适性。
22Biblioteka 专题研讨4.3.3 其它因素
天然裂缝的存在有效地降低了岩石的抗张强度， 也使井筒附近的地应力发生了改变,对压裂裂缝的启 裂和延伸产生影响。
控缝高压裂技术（油气） •控缝高压裂技术就是通过上浮式和下沉式导向剂在裂 缝的顶部和底部形成人工遮挡层，阻止裂缝中的压力 向上下传播，继而达到控制裂缝在高度方向上进一步 延伸的目的。
走向：井眼三维地震、地震声波井下电视、井下电视照相 高度、宽度：水力阻抗监测、伽玛射线测井、井温测井、 超声波成像测井 沁水盆地： 方位、长度:大地电位法或微地震法 高度：井温测试法或放射性同位素示踪剂（伽马测井法）
煤层气藏压裂技术
蒲1-9
蒲1-10
200-600
1000-1500
蒲南2-7
蒲2-4
1500-3500
500-2000
2.煤层活性水压裂技术 开发了具有煤粉悬浮功能的活性水压裂液体系
初步研制了煤粉悬浮剂——煤粉堵塞裂缝，改变裂缝的延伸方向，降低
裂缝有效支撑体积；煤粉堆积，返排过程中降低裂缝导流能力或卡泵
24小时后 加入 48%
经冻胶压裂液伤害后的煤粉
70%左右小于1md
1.冻胶压裂液体系超低温破胶技术 开发低温、超低温破胶技术——生物酶破胶剂的筛选与实验 破胶液残渣粒径分布实验结果对比
项目 常规瓜胶+低温酶 常规瓜胶 中值，μm 25.54 45.4 分选系数 1.51 2.18
井号 蒲1-2 蒲1-3 蒲1-4 蒲1-5 蒲1-6 蒲1-7 蒲1-8 日产气 m3 1000-2000 3000-3500 100-500 2000-3000 200-500 500-1000 500-2000 井号 蒲2-5 蒲2-6 蒲2-8 蒲2-9 蒲2-10 蒲南1-3 蒲南1-4 日产气 m3 500-1500(初期>3000) 450-600 1500-2000 1000-1500 200 2000-3500 1000-2000
煤层气藏压裂技术
煤层气藏特征及压裂难点：
天然割理裂缝发育，裂缝扩展规律复杂 杨氏模量低，支撑剂嵌入严重 煤层气藏压裂技术： 活性水压裂技术 超低温破胶技术
低温、低压、低渗，强吸附，伤害严重
低产低效，对低成本要求高
23个目标区块渗透率分布情况
5个区块渗透率 0.1md 7个区块渗透率 小于 22% 大于 1md 30%
停泵后压降速率大于0.5MPa/min即代表有
煤层气井排水采气技术共80页
煤层气井排水采气技术
26、机遇对于有准备的头脑有特别的 亲和力 。 27、自信是人格的核心。
28、目标的坚定是性格中最必要的力 量泉源 之一， 也是成 功的利 器之一 。没有 它，天 才也会 在矛盾 无定的 迷径中 ，徒劳 无功。- -查士 德斐尔 爵士。 29、困难就是机遇。--温斯顿．丘吉 尔。 30、我奋斗，所以我快乐。--格林斯 潘。
31、只有永远躺在泥坑里的人，才不会再掉进坑里。——黑格尔 32、希望的灯一旦熄灭，生活刹那间变成了一片黑暗。——普列姆昌德 33、希望是人生的乳母。——科策布 34、形成天才的决定因素应该是勤奋。——郭沫若 35、学到很多东西的诀窍，就是一下子不要学很多。——洛克
26、机遇对于有准备的头脑有特别的 亲和力 。 27、自信是人格的核心。
28、目标的坚定是性格中最必要的力 量泉源 之一， 也是成 功的利 器之一 。没有 它，天 才也会 在矛盾 无定的 迷径中 ，徒劳 无功。- -查士 德斐尔 爵士。 29、困难就是机遇。--温斯顿．丘吉 尔。 30、我奋斗，所以我快乐。--格林斯 潘。
31、只有永远躺在泥坑里的人，才不会再掉进坑里。——黑格尔 32、希望的灯一旦熄灭，生活刹那间变成了一片黑暗。——普列姆昌德 33、希望是人生的乳母。——科策布 34、形成天才的决定因素应该是勤奋。——郭沫若 35、学到很多东西的诀窍，就是一下子不要学很多。——洛克