煤层气井活性水压裂设计优化

1　概述
活性水体系压裂液通常被认为具有低伤害、低成本、配制方便的特点，许多煤心伤害测试实验也表明，防膨水和添加少量助排剂的活性水对煤心渗透率伤害最低。

活性水压裂技术由于低污染、低成本，易返排等优点，成为我国目前煤层改造应用最为广泛的首要技术，能够有效地沟通井筒与煤层天然缝网，从而在排水降压时合理地分配井孔周围的压降，使气体快速排出。

与氮气泡沫压裂液、清洁压裂液相比，压裂费用具有明显的价格优势，因此活性水体系压裂得到广泛应用。

2　活性水体系压裂方案优化
压裂工程设计主要包括工艺设计，射孔、压裂规模设计。

此外，还要考虑环保性、安全性和突发状况应急措施，其中最重要的是工艺及压裂思路设计，压裂方案设计要基于地质背景、井筒条件、煤层特征、煤体结构、煤岩煤质、煤储层物性、地质选层以及前人已有的成功经验，主要进行分层设计、射孔设计、施工材料优选，裂缝参数优化，施工参数优化，裂缝监测设计等等。

2.1　分层方案优化
活性水体系压裂施工通常需要大液量、大排量，压裂施工管柱通常采用光套管。

常采用的分层方式有：填砂分层、投暂堵球分层与桥塞分层。

填砂分层压裂要求两层间隔大于25m，投暂堵球分层压裂要求地应力差异明显（>2MPa），且破裂压力不同，具有一定层段间距；桥塞分层压裂要求层间距大于3m。

2.2　射孔方案优化
射孔段优选要综合考虑套管接箍位置、固井质量和煤岩煤质情况，射孔段要避开套管接箍，选取目的煤层段中的固井质量较好、密度低、泥质含量低且处于起裂的井段射孔。

考虑到煤层气一般主要以吸附状态赋存，煤层气自然产能较低，射孔一般采用电缆传输射孔方式。

另外从煤层破裂压力、套管强度影响及经济性考虑，孔密建议选择16孔/米。

2.3　压裂液配方优化
基于压裂液性能评价方法及实践经验，通常选用活性水压裂液配方为：清水+2%KCl，添加一定浓度助排剂和杀菌剂。

2.4　压裂支撑剂优选
需要结合目的煤层闭合压力情况选取合适的支撑剂，但所选支撑剂性能指标要满足SY/T 5108—2014《水力压裂和砾石充填作业用支撑剂性能测试方法》中的要求。

2.5　压裂裂缝参数优化、施工参数优化
为保证施工取得成功并取得较好的效果，必须优化施工参数，确保现场施工成功和取得最佳效果。

压裂施工规模主要取决于达到理想产能所需要的缝长及导流能力，这部分优化结果直接影响施工泵注程序的设计，也是压裂设计中工作量最大的一部分。

泵注程序的设计还会直接影响煤层中裂缝延展，施工能否顺利进行等。

但是对于任何一口井，施工参数设计上并不是多大施工排量，多大液量，多大砂比就一定能够高产，通常会借鉴周边井区成功经验，同时加以相关专业软件支撑，然后进行设计，具体可以通过软件Eclipse数值模拟等软件优化得出一个压裂裂缝参数结果，以裂缝优化结果为目标，结合目的层与断层、产水风险层、邻井之间的距离，通过压裂模拟软件，优化加砂量、施工排量、前置液比例等施工参数。

而前置液量的优化在压裂设计中又是一项非常重要的内容，在确定前置液用量时，应充分考虑液体性质、地层吸收能力、滤失状况。

2.6　裂缝监测
压裂施工过程中裂缝监测不是必需的，但如果有裂缝监测便可以更好地把握裂缝走向及延展，对压后分析及周边井的压裂施工有帮助，常用井温测井及微地震裂缝监测技术。

2.7　其它
压裂工程设计还需要编制好施工工序，编制压裂施工设备清单，施工材料清单，材料的准备量一般要多余设计量，还应编制应急预案。

3　存在问题及建议
3.1　弱含水煤层
针对煤层产水量小，甚至不产水的煤层，常规的活性水加砂压裂效果还不明显，弱含水储层易造成压裂液不能
煤层气井活性水压裂设计优化
程璐
中联煤层气有限责任公司　北京　100011
摘要：本文结合压裂现场施工，对煤层气井活性水体系压裂方案设计中分层方案、射孔方案、压裂液、支撑剂的优选部分等进行简要分析，希望能够对活性水压裂方案设计带来新思路。

关键词：活性水 压裂
Ｄｅｓｉｇｎ　ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ　ｏｆ　ａｃｔｉｖｅ　ｈｙｄｒａｕｌｉｃ　ｆｒａｃｔｕｒｉｎｇ　ｉｎ　ｃｏａｌｂｅｄ　ｍｅｔｈａｎｅ　ｗｅｌｌ
Cheng Lu
China United Coalbed Methane Corporation，Ltd. Beijing，100011
Abstract：Based on the construction of fracturing，this paper briefly analyzes the optimization of stratification scheme，perforation scheme，fracturing fluid and the proppant in the fracturing scheme design of coabled methane well，hoping to bring new ideas to the design of the fracturing scheme.
Keywords：Active hydraulic；Fracturing；design0
（下转第97页）
CAT。

通过改变双氧水浓度，验证电极的电化学响应，实
验结果表明，当加入20 M的双氧水时候响应值达到最大。

图7 3.6　CAT检测的标准响应曲线
图8为0.1M PBS溶液中，CAT在Hb-nanoAu/cys/MW-
CNT-COOH 2可见，Hb-nanoAu/cys/MWCNT-COOH 2修饰电极对浓度在1×10-6~3.2×10-4
M范围内的CAT有明显的电化学响应，且催化氧化电流具有良好的线性关系（图8插图）。

线性回归方程为：I =0.07431C -0.05970，线性相关系数为0.9964，响应灵敏度为67nA/μM，远高于其它修饰电极。

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修饰电极电化学信号与CAT线性
关系图
4　电极重现性和稳定性Hb-nanoAu/cys/CNT-COOH 2修饰电极用循环伏安法连
续扫描50圈后，峰电流变化在6%以内；放置在pH=6.98的
PBS溶液一周后（4℃保存），峰电流仅下降约10%，两个实验结果表明该修饰电极具有良好的稳定性及重现性。

5　结束语
Hb-nanoAu/cys/CNT-COOH 2
修饰电极对CAT的电化学还原有明显的催化作用。

对比裸玻碳电极，其还原峰电流明显增强。

修饰电极的富集和催化效应使的检测灵敏度得到提高；通过条件优化，找出了最佳条件对CAT进行检
测，具有很好的线性关系。

修饰电极制备简易、成本低，
响应时间短、操作简单、灵敏度高，对CAT检测浓度范围较宽，该实验结果为今后油田废水污染物检测提供了必要的理论及数据支持。

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[J].ॆᆖ⹄ウоᓄ⭘,2006,18(1):107-109.完全返排，煤层吸水变软，支撑剂嵌入煤层，泄压后压裂
裂缝立刻闭合，使增产效果受到了影响。

3.2　深部煤层
深部煤层较浅埋深煤层，通常具有高温、高压、低渗透率、低饱和等特点，且深部煤层气藏的勘探开发目前还处于初步研究和探索阶段，传统的水力加砂压裂将面临挑战。

3.3　建议
在目前的煤层和常规油气层压理裂中，通常以形成高
导流能力的规整裂缝为主要目标，可以继续拓宽思路，探索
新的压裂理念。

现有的压裂液还存在很多弊端，常用的支撑剂
石英砂和陶粒相对密度较高，不易于输送，还需要继续研发新型的低伤害、低成本、适合于煤层气井的压裂液体系。

除此之外，可在国内外深部煤层气井现场实践中进一步获取压裂经验，选取成功案例，对压裂材料和压裂施工参数等进行优化调整，逐步形成满足我国深部煤层气藏开发的活性水压裂技术体系。

（上接第89页）。