煤层气井高破裂压力因素分析及解决措施

原 因是煤储 层破 裂压力较高。造成破裂压力高 的主要原 因是射孑Ｌ不够完 善及地 层滤失 严重 、施工 过程 中砂 比使用
不恰 当以及煤储层 自身的低杨氏模量和高泊松 比。提出 了适合煤储层 压裂的高效压裂液体系 ，提高液体 密度 ，增加 井筒液 柱压力 ；结合 生产实 际 ，采用高 孔密 、螺旋 布孔方式
分 析对 象 ，研 究造 成煤 层破 裂压 力较 高 的影 响 因素 ， 层 滤失 以及 煤储 层 自身 因素对 实 际施 工 引起 高破 裂
提 出解 决煤 层气 井 高破 裂 压 力 井 的具 体 措 施 ，为此 压 力 的影 响 。
类 煤层 气井 压裂 施工 提供 技术 支持 。
２．１ 射孔 不完 善与滤 失严 重
ｓ７井第 一 次 压 裂 时 高压 停 泵 主要 是 因 为煤 储 层 的 非均 质性 导致 裂 隙打 开 不规 则 ，石 英 砂 在 裂 隙 拐角 处堆 积 ，施 工过 程 中没 能 冲开堆积 的石 英砂 ，形 成砂 堵 ，造成 泵 压 过 高 ，具 体 表 现 在 注入 压 力 波 动 性 变 化 上 。
井 、定 向井 采用 套 管 固井 ，射 孑Ｌ完井 ，光 套管 压 裂 ，压 射孔 密度 较小 、布孑Ｌ方式 差 或弹径 不 足等 因素 ，势 必
裂液 体 系 以活性 水 为 主 ，以石 英 砂 和低 密 度 陶粒 作 造 成射 孔 段 打 开不 完 全 ，因此 ，在 压裂 过 程 中 ，压 裂
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计 勇 ，等 ：煤层 气 井 高破 裂压 力 因素 分析及 解 决措施
较大还大幅度降低 了压裂液的携砂能力 ，促进了砂 堵 、沉 砂 的形 成 ，导 致 后 续 压裂 液 难 以注入 地 层 ，导 致施 工 压力 过高 ，从 而被 迫停泵 。
煤 层裂缝 跟 砂 岩 起 裂不 同 ，裂缝 往 往 不 是 单 一 的对 称 主 裂 缝 ，而 是 在 井 口呈 不 规 则 的 网状 特 征 。
成煤 储层 一定 程 度 的伤 害 ，进 而 影 响煤 层 气 井 的开
由于煤储 层 在相 同 区块 相 同层位 的 非 均 质性 、
发效 果 和整体 开 发进程 。本次研 究 以沁水 盆 地某 区 煤 体结 构 和 裂 缝 及 割 理 发 育 情 况 等 方 面差 异 性 不
块 为研 究 目标 ，以该 区块 中 ８口多 次压 裂 的 直井 为 大 ，因此 重点 分 析 压 裂施 工 作 业 中 的砂 比 、射 孑Ｌ、储
影 响 ，煤 层气井 压裂 施 工 过 程 中存 在着 因破 裂 压 力 安全 风 险 ，严 重影 响 了区块 整体 开发进 程 。
较高 而被 迫停 止 施 工 ，进 而 展 开 多次 重 复 改 造 作 业 的客观情 况 ｊ。增 加 了作业 施 工 的次 数 和 成 本 ，造
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煤层气井高破裂压力 因素分析
第 １８卷 第 ３期
重 庆科技 学 院学报 （自然科 学版 ）
２０１６年 ６月
煤 层 气 井 高破 裂压 力 因素 分 析 及 解 决措 施
计 勇 曹砚锋 于继飞 隋先 富 陈 欢
（中海油研 究 总 院 ，北京 １０００２８）
摘 要 ：以沁水盆地某 区块 ６８ Ｅｌ压裂施工井 中的 ８ Ｅｌ失败井 为研究 对象 ，分析 １８次施工改造 成功率仅 ７８％的主要
压 失败 井工 艺参 数 ，可 以看 出 ：Ｓｌ～Ｓ４井 第 １次 压 裂液造缝效率低 ，裂缝打开不完全。另外 ，滤失系数
收 稿 日期 ：２０１５—０９—２９ 基金 项 目：中海油有 限公 司技术攻关项 目“山西长子深部煤层气示范工程一期远端连通水平 井设计 ”（２０１３一ＪＳＺＣ一００２） 作者 简介 ：计勇 （１９８２一 ），男 ，安徽淮南人 ，博士 ，工程 师 ，研究方 向为煤层气压裂增产工 艺。
１ 区块 现 状
据现 场资 料统 计 ，目前 煤 层 气 井压 裂所 选 用 的 管柱 基本是 外 径为 １３９．７ ｍｍ 的光 套 管 。在 压裂 前
沁水 盆地某 区块 ２０１３年共 计施 工 了 ６８井 次 直 进行 电缆 射孔 ，压裂 改造 采用 环空 注入 的方 式 进行 。
井压裂 改 造作业 。该 区块 压裂 改造 的基 本现 状 是直 由于携砂 液基 本 以 活性 水 作 为 压 裂 液体 系 ｊ，如果
为支 撑剂 。该 区块 煤层 气井 施工 破裂 压力 差异 性 较 液 流动 通道变 小 ，难 以将 煤 层压 开 。
大 ，实 际压裂 改造 的 ６８井次 中就 有 ８井次 因高施 工
分 析 ｓ５、ｓ７井高 压停 泵 的主要 原 因是活 性水 压
压力 停 泵进 而导致 多次 作业 。表 １为该 区块 ８口高 裂液 在 煤层 中滤 失严重 ，煤 层滤 失 系数较 大 ，引起 压
道 、提 高储 层渗 透 率 是 我 国煤 层气 井 储 层 改 造 的 主 力最 低都 在 ３０ ＭＰａ以上 ，普 遍在 ３５ ＭＰａ左右 ，共计
要方 向和 目标 。油 气 田储层增 产 改造现 阶段 的主要 作业 了 １８次 ，相 比其 他 储 层 作业 费用 提 高 了 ２．２５
措施 和手 段是 水 力 压 裂 ，受 地 质 和工 程 等 多 因素 的 倍 ，而改 造成 功 率 仅 达 到 ７８％ ，增 加 了作 业 人 员 的
煤储 层具 有非 均 质 性强 、连 通性 差 及 渗 透 率 低 等特 井前 ２次施 工 因高压 停泵 ，第 ３次 重复作 业 成功 ；Ｓ７
点 ¨ ，为获得 煤 储 层 潜 在 的 地 质 储 量 ，增 大 裂 缝 通 和 Ｓ８井 ２次 施 工 皆 因高 压 停 泵 。８口井 的破 裂 压
使 孔眼与裂缝起裂平面夹角最小从而降低破裂压力 。此研究为煤层气井压裂提供 了技术 支持 。
关键 词 ：煤层气井 ；储层改造 ；破裂压力 ；因素分析 ；解决措施
中 图 分 类 号 ：ＴＥ３７７
文 献 标 识 码 ：Ａ
文 章 编 号 ：１６７３—１９８０（２０１６）０３—００７４—０４
煤 层气 井 产气 的主要 通道 是裂 缝及 割 理 。我 国 裂 因高压 停 泵 ，第 ２次重 复 压 裂施 工 成 功 ；ｓ５和 ｓ６