煤层气井水力压裂压力曲线分析模型及应用

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７］ ， 根据滤失的经 典 理 论 ［ 受 滤 液 黏 度、 地层流
， 但获
得的裂缝几何参数有限 ， 并且仅在整个压裂施工结 由于其观察范围 有限和仪器昂贵 限 制 了 其 扩 大 应 用 ． 相 对 而 言， 压 裂施工中或压裂后的压力分析 ， 被认为是评估压裂 过程和水力裂缝 的 强 有 力 的 、 经 济 可 行 的 技 术． 尽 管压力分析技术 在 石 油 及 天 然 气 领 域 已 获 得 了 广 泛应用 ， 但由于煤岩储层的岩石力学性质与常规油 因此需要建立一套适用于煤 气储层存在较大差异 ， 岩储层的压力分析技术 ， 以科学合理地评估压裂施 工质量 ． 笔者从煤储层水力压裂后主裂缝的几何形 态入手 ， 考虑煤储 层 的 应 力 敏 感 性 ， 构建了煤储层 水力压裂滤失系数计算模型 ， 并应用井底压力曲线 对水力裂缝的延伸情况及动态参数进行了反演 ．
煤层气井水力压裂压力曲线分析模型及应用
徐 刚 ，彭苏萍 ，邓绪彪
（ ） 中国矿业大学 煤炭资源与安全开采国家重点实验室 ，北京 １ ０ ０ ０ ８ ３
摘要 ：为了确定煤层气井水力压裂裂 缝 参 数 ， 应用连续性方程建立了基于动态滤失系数的压力 曲线分析模型 ． 采用有效应力原理研究了有效应力影响下渗 透 率 和 孔 隙 度 的 变 化 对 动 态 滤 失 系 数的影响 ， 应用压力曲线分析模型对使用不同黏度压裂 液 的 煤 层 气 井 进 行 了 研 究 ． 结 果 表 明： 综 天然裂隙闭合以前 ， 煤储层的滤失与压力相 合滤失系数随有效应力减少量增大呈指数形式增加 ； 关， 拟合压力的求取应在天然裂隙闭合以后 ； 随着压裂液 黏 度 的 增 加 ， 裂缝的半翼缝长和压裂液 效率增加 ， 裂缝宽度减少 ， 但压裂液效率增加缓慢 ； 煤储层表现出压裂液的高滤失和低效率特征 ， 动态滤失系数为原始值的 ２ 压裂液的效率仅有１ 计算结果与煤储层压裂易形成 ２ ． ６ ５倍， ３ ． １％ ， 短宽裂缝的理论相一致 ． 关键词 ：煤层气井 ；水力压裂 ；压力曲线 ；有效应力 ；滤失系数 中图分类号 ： Ｐ ６ １ ８ ． １ １ 文献标识码 ：Ａ （ ） 文章编号 ： １ ０ ０ ０ １ ９ ６ ４ ２ ０ １ １ ０ ２ ０ １ ７ ３ ０ ６ － － －
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压力的已知函 数 ； ４）压 裂 液 在 裂 缝 内 作 稳 定 的 一 维层流流动 ， 滤失 量 是 裂 缝 面 积 、 滤失时间和滤失 系数的函数 ； ５）煤 储 层 变 形 服 从 线 弹 性 应 力 应 变 关系 ， 且平 面 应 变 主 要 发 生 在 水 平 面 上 ； ６）停 泵 后， 裂缝自由闭合 ， 在闭合过程中形状不变 ， 即缝宽 减小 ， 缝长与缝高不变 ． ２ ． ２ 滤失系数计算模型 压裂液 滤 失 于 地 层 中 ， 受 ３ 种 机 理 的 控 制， 即 滤液黏度 、 地层流 体 的 压 缩 性 和 压 裂 液 的 造 壁 性 ． 压裂液滤失量的多 少 通 常 以 滤 失 系 数 的 大 小 来 表 示， 滤失系数因滤 失 机 理 不 同 存 在 ３ 个 分 量 ， 本文 忽略压裂液的造壁性对滤失的影响 ， 仅考虑滤液黏 度和地层流体的压缩性对滤失的影响 ．
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０卷 １ ７ ４ 中国矿业大学学报 第４
水力压裂技术是煤层气开发所采用的一种主 要技术方法 ， 由于 我 国 煤 储 层 的 渗 透 率 较 低 ， 水力 目前的压裂 压裂的质量直接关系到煤层气的产量 ． 图示及测井等 技 术 可 以 对 裂 缝 进 行 诊 断 束后才可使用 ； 微地震监测技术
收稿日期 ： ２ ０ １ ０－wenku.baidu.com １－１ ４ ） ） 基金项目 ：国家重点基础研究发展计划 （ 项目 （ ９ ７ ３ ２ ０ ０ ９ ｃ ｂ ２ １ ９ ６ ０ ３ ， 作者简介 ：徐 刚 （ 男， 河南省南阳市人 ， 博士研究生 ， 从事煤层气地质方面的研究 ． １ ９ ８ １－ ） ： ： Ｅ－ｍ ａ ｉ ｌ ｘ ｕ ａ ｎ ２ ５ １ ９ ３＠１ ２ ６． ｃ ｏ ｍ Ｔ ｅ ｌ １ ３ ５ ２ ２ ０ ２ ６ ０ ４ ３ ｇ ｇ
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第４ ０ 卷 第 ２ 期 中国矿业大学学报 Ｖ ｏ ｌ ． ４ ０ Ｎ ｏ ． ２ ２ ０ １ １ 年 ３ 月 Ｊ ｏ ｕ ｒ ｎ ａ ｌ ｏ ｆ Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ Ｕ ｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｏ ｆ Ｍ ｉ ｎ ｉ ｎ ＆Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ａ ｒ ． ２ ０ １ １ Ｍ ｙ ｇ ｇ ｙ