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1、 煤层压裂技术二一年八月二一年八月汇汇 报报 提提 纲纲一、概要一、概要二、二、煤层基本认识煤层基本认识三、压裂工艺技术三、压裂工艺技术四、压裂实施效果及分析四、压裂实施效果及分析五、结论五、结论1.1 1.1 1.1 1.1 主要勘探、开发区主要勘探、开发区主要勘探、开发区主要勘探、开发区 一一一一 概要概要概要概要三交三交准格尔准格尔大宁大宁- -吉县吉县韩城韩城 基本探明区基本探明区自营矿权自营矿权中石油中石油油气矿权油气矿权对外合作对外合作其他公司矿权其他公司矿权保保德德q位于鄂尔多斯盆地东缘，包括韩城、大宁位于鄂尔多斯盆地东缘，包括韩城、大宁- -吉县、三交、保德和准格尔五个区块。吉
2、县、三交、保德和准格尔五个区块。1.1.1.1.2 2 2 2 压裂工作量统计压裂工作量统计压裂工作量统计压裂工作量统计 一一一一 概要概要概要概要vv 2009 2009 2009 2009年至年至年至年至2010201020102010年年年年7 7 7 7月月月月1 1 1 17 7 7 7日，中石油日，中石油日，中石油日，中石油煤层气公司在韩城、三交、大宁煤层气公司在韩城、三交、大宁煤层气公司在韩城、三交、大宁煤层气公司在韩城、三交、大宁吉县区块共进行了吉县区块共进行了吉县区块共进行了吉县区块共进行了220220220220口井口井口井口井,463,463,463,463层的层的层的层
3、的压裂施工。目前主要的勘探、开发压裂施工。目前主要的勘探、开发压裂施工。目前主要的勘探、开发压裂施工。目前主要的勘探、开发区块是区块是区块是区块是韩城韩城韩城韩城。汇汇 报报 提提 纲纲一、概要一、概要二、煤层基本认识二、煤层基本认识三、压裂工艺技术三、压裂工艺技术四、压裂实施效果及分析四、压裂实施效果及分析五、结论五、结论 2 2 2 2.1 .1 .1 .1 韩城区块基本地质特征韩城区块基本地质特征韩城区块基本地质特征韩城区块基本地质特征 二二二二 煤层基本认识煤层基本认识煤层基本认识煤层基本认识埋深埋深(m)厚度厚度(m)渗透率渗透率(10-3m)解吸压力解吸压力(MPa)含气量含气量(
4、m3/t)3#350-8002.000.10-1.001.3010.865#380-9002.500.10-1.001.4810.7011#420-10006.000.10-1.002.5010.80vv 韩城区块主要发育韩城区块主要发育韩城区块主要发育韩城区块主要发育3#3#3#3#、5#5#5#5#和和和和11#11#11#11#煤层，其主要特征如下：煤层，其主要特征如下：煤层，其主要特征如下：煤层，其主要特征如下： 2 2 2 2. . . .2 2 2 2 煤层气压裂岩心实验煤层气压裂岩心实验煤层气压裂岩心实验煤层气压裂岩心实验- - - -煤样化验分析煤样化验分析煤样化验分析煤样化验
5、分析韩城区块煤样化验结果韩城区块煤样化验结果韩城区块煤样化验结果韩城区块煤样化验结果 二二二二 煤层基本认识煤层基本认识煤层基本认识煤层基本认识韩城区块煤层埋藏较浅，渗透率较低，含气量较高，韩城区块煤层埋藏较浅，渗透率较低，含气量较高，经压裂后能获得较好经压裂后能获得较好的产气量的产气量，有利于煤层气的勘探开发，有利于煤层气的勘探开发岩石种类岩石种类弹性模量弹性模量MPaMPa泊松比泊松比范围范围平均值平均值多孔、松多孔、松散至微胶散至微胶结结3500-3500-1040010400700070000.2-0.2-0.30.3中等硬度中等硬度13800-13800-27600276002700
6、0270000.170.17坚硬致密坚硬致密34600-34600-523005230043500435000.150.152 2 2 2. . . .2 2 2 2 煤层气压裂岩心实验煤层气压裂岩心实验煤层气压裂岩心实验煤层气压裂岩心实验- - - -煤样岩石力学参数检测煤样岩石力学参数检测煤样岩石力学参数检测煤样岩石力学参数检测区块区块参数名称参数名称数据数据单位单位备注备注韩城区块韩城区块泊泊 松松 比比0.19 (无因次无因次)5 5号煤样号煤样弹性模量弹性模量7608.39 (MPa)泊泊 松松 比比0.24 (无因次无因次)3 3号煤样号煤样弹性模量弹性模量9755.42 (MPa
7、)三交区块三交区块泊泊 松松 比比0.24 (无因次无因次)5 5号煤样号煤样弹性模量弹性模量2289.10 (MPa)保德区块保德区块泊泊 松松 比比0.31 0.31 ( (无因次无因次)8 8号煤样号煤样弹性模量弹性模量2333.90 2333.90 ( (MPaMPa) )泊泊 松松 比比0.39 0.39 ( (无因次无因次)1313号样号样弹性模量弹性模量1317.40 1317.40 ( (MPaMPa) )大宁大宁- -吉县吉县泊泊 松松 比比0.23 0.23 ( (无因次无因次)5 5号煤样号煤样弹性模量弹性模量20616.80 20616.80 ( (MPaMPa) )从
8、煤样岩石力学实验看出：所有区块从煤样岩石力学实验看出：所有区块煤层都偏向煤层都偏向于多孔、松散至弱胶结状态于多孔、松散至弱胶结状态 二二二二 煤层基本认识煤层基本认识煤层基本认识煤层基本认识不利于人工不利于人工裂缝形成，裂缝形成，且压裂过程且压裂过程易产生煤粉。易产生煤粉。典型伊利石原煤电镜含煤沉含煤沉积盆地积盆地高岭石、伊利石、绿泥石、蒙皂石、蒙高岭石、伊利石、绿泥石、蒙皂石、蒙/ /伊伊混层、钠板石、叶蜡石混层、钠板石、叶蜡石 华北石炭华北石炭 二叠系二叠系电镜扫描结果，煤的微观状态为电镜扫描结果，煤的微观状态为层状结构层状结构，非煤体部分主要为，非煤体部分主要为矿矿物质且含量较少，且物质
9、且含量较少，且水敏性物质水敏性物质少，水敏性不强。少，水敏性不强。原煤电镜2 2 2 2. . . .2 2 2 2 煤层气压裂岩心实验煤层气压裂岩心实验煤层气压裂岩心实验煤层气压裂岩心实验- - - -煤样电镜扫描煤样电镜扫描煤样电镜扫描煤样电镜扫描 二二二二 煤层基本认识煤层基本认识煤层基本认识煤层基本认识吸水吸水20%润湿性：润湿性：一般认为煤芯吸水量占孔隙体一般认为煤芯吸水量占孔隙体积的积的20%20%是亲水性，从天然煤芯自吸自是亲水性，从天然煤芯自吸自排实验结果分析，判断煤层为中性即排实验结果分析，判断煤层为中性即非亲水性质，水锁伤害不强非亲水性质，水锁伤害不强水中表活剂及无机盐浓度
10、的增加水中表活剂及无机盐浓度的增加，进入煤层的水就越容易被吸附，从而，进入煤层的水就越容易被吸附，从而改变了煤层的润湿性，改变了煤层的润湿性，增加了水锁伤害增加了水锁伤害。所以煤层压裂液在满足防膨要。所以煤层压裂液在满足防膨要求的基础上，尽量求的基础上，尽量减少表面活性剂和无机盐的用量减少表面活性剂和无机盐的用量。2 2 2 2. . . .2 2 2 2 煤层气压裂岩心实验煤层气压裂岩心实验煤层气压裂岩心实验煤层气压裂岩心实验- - - -煤样润湿性实验煤样润湿性实验煤样润湿性实验煤样润湿性实验 二二二二 煤层基本认识煤层基本认识煤层基本认识煤层基本认识2 2 2 2. . . .2 2 2
11、 2 煤层气压裂岩心实验煤层气压裂岩心实验煤层气压裂岩心实验煤层气压裂岩心实验- - - -压敏实验压敏实验压敏实验压敏实验 v 通过对韩城、保德、三交及大宁通过对韩城、保德、三交及大宁- -吉县区块煤岩的压敏实验表明：这些吉县区块煤岩的压敏实验表明：这些区块煤比较易于压缩，且压后渗透率不能完全恢复，压敏伤害较大。区块煤比较易于压缩，且压后渗透率不能完全恢复，压敏伤害较大。故压故压裂过程应避免净压力的突然上升，减小压敏伤害。裂过程应避免净压力的突然上升，减小压敏伤害。 二二二二 煤层基本认识煤层基本认识煤层基本认识煤层基本认识煤层煤样应力敏感曲线0.050.000.100.150.200.25
12、03691215v 针对韩城区块施工的针对韩城区块施工的6565口井，口井，8282层测井解释资料进行统计分层测井解释资料进行统计分析表明：析表明：不同煤层之间在密度、声波及渗透性方面差异明显不同煤层之间在密度、声波及渗透性方面差异明显韩城区块韩城区块3#3#、5#5#、11#11#测井解释平均值统计表测井解释平均值统计表2 2 2 2. . . .3 3 3 3 煤层测井资料煤层测井资料煤层测井资料煤层测井资料 二二二二 煤层基本认识煤层基本认识煤层基本认识煤层基本认识 2 2 2 2. . . .4 4 4 4 煤层压裂施工曲线分析煤层压裂施工曲线分析煤层压裂施工曲线分析煤层压裂施工曲线分
13、析 v 通过对邻井压裂施工数据分析得出：通过对邻井压裂施工数据分析得出：同一井组，同一层号的同一井组，同一层号的煤层地质参数差异较大，非均质性强煤层地质参数差异较大，非均质性强 二二二二 煤层基本认识煤层基本认识煤层基本认识煤层基本认识本本 章章 小小 结结 二二二二 煤层基本认识煤层基本认识煤层基本认识煤层基本认识煤岩以中高阶煤为主，煤岩以中高阶煤为主，面、端割理较发育面、端割理较发育煤岩多孔松散、胶结程度较弱，煤岩多孔松散、胶结程度较弱，低水敏低水敏煤层为煤层为非亲水性质非亲水性质压敏性较强压敏性较强区块内煤层在区块内煤层在剖面剖面及及平面平面上地质参数差异上地质参数差异较大较大 汇汇 报
14、报 提提 纲纲一、概要一、概要二、煤层基本认识二、煤层基本认识三、压裂工艺技术三、压裂工艺技术四、压裂实施效果及分析四、压裂实施效果及分析五、结论五、结论煤煤层层压压裂裂技技术术 三三三三 压裂工艺技术压裂工艺技术压裂工艺技术压裂工艺技术煤层裂缝形态判别技术煤层裂缝形态判别技术煤层裂缝形态判别技术煤层裂缝形态判别技术压前施工压力压前施工压力压前施工压力压前施工压力预测预测预测预测技术技术技术技术压裂液技术压裂液技术压裂液技术压裂液技术支撑剂技术支撑剂技术支撑剂技术支撑剂技术煤层压裂优化设计技术煤层压裂优化设计技术煤层压裂优化设计技术煤层压裂优化设计技术特殊高压井处理技术特殊高压井处理技术特殊高
15、压井处理技术特殊高压井处理技术特殊分层压裂技术特殊分层压裂技术特殊分层压裂技术特殊分层压裂技术防煤粉压裂工艺技术防煤粉压裂工艺技术防煤粉压裂工艺技术防煤粉压裂工艺技术q通过对煤层的认识，以及大量的压裂工艺试验，形成以通过对煤层的认识，以及大量的压裂工艺试验，形成以“大液量、大排量、大液量、大排量、低伤害低伤害”为特色，以为特色，以“安全、科学、低成本安全、科学、低成本”为理念的为理念的8 8项项压裂配套工艺压裂配套工艺技术技术 3 3.1 .1 煤层裂缝形态判别技术煤层裂缝形态判别技术n主要目的：主要目的：了解人工裂缝的了解人工裂缝的形态、方向、大小形态、方向、大小，以利于提高压，以利于提高压
16、裂效果裂效果n主要技术：主要技术：利用利用测井资料测井资料判断裂缝形态、利用判断裂缝形态、利用施工数据分析施工数据分析进进行净压力处理、采用行净压力处理、采用双对数法双对数法获得裂缝形态、利用获得裂缝形态、利用缝网压裂设计缝网压裂设计软件软件模拟裂缝形态及大小、利用模拟裂缝形态及大小、利用微地震监测微地震监测获取裂缝方向及大小、获取裂缝方向及大小、利用利用测斜仪测斜仪判断裂缝的形态和方向。判断裂缝的形态和方向。 三三三三 压裂工艺技术压裂工艺技术压裂工艺技术压裂工艺技术 v资料处理资料处理: :利用韩城区块利用韩城区块1818口井、口井、共共3333层的声波测井资料，分析层的声波测井资料，分析
17、解释了各井岩石力学参数，并解释了各井岩石力学参数，并依据三向应力的相对大小关系，依据三向应力的相对大小关系，分析了其裂缝形态分析了其裂缝形态v 判断方法：判断方法：比较三向应力相对比较三向应力相对大小关系，如果大小关系，如果垂向应力小于水垂向应力小于水平最小应力平最小应力，裂缝的形态就是，裂缝的形态就是水水平缝平缝，反之为垂直缝，反之为垂直缝3 3.1 .1 煤层裂缝形态判别技术煤层裂缝形态判别技术- -测井资料处理方法测井资料处理方法 三三三三 压裂工艺技术压裂工艺技术压裂工艺技术压裂工艺技术 v应用应用: :韩城区块韩城区块1818口井、共口井、共3333层，层，11#11#，5#5#，3
18、#3#的层数分别为的层数分别为1010，1010，1313层。层。3#3#和和11#11#以水平缝为主，而以水平缝为主，而5#5#则以垂直缝为主则以垂直缝为主3 3.1 .1 煤层裂缝形态判别技术煤层裂缝形态判别技术- -测井资料处理方法测井资料处理方法 三三三三 压裂工艺技术压裂工艺技术压裂工艺技术压裂工艺技术v分析方法分析方法: :引用了传统压裂裂缝模型的分析方法，建立标准模板引用了传统压裂裂缝模型的分析方法，建立标准模板3 3.1 .1 煤层裂缝形态判别技术煤层裂缝形态判别技术- -施工数据方法施工数据方法 三三三三 压裂工艺技术压裂工艺技术压裂工艺技术压裂工艺技术 v实例分析：实例分析
19、：韩韩3 33 3100100井井3#3#煤层，韩煤层，韩3 3056056井井5#5#煤层煤层3 3.1 .1 煤层裂缝形态判别技术煤层裂缝形态判别技术- -施工数据方法施工数据方法 三三三三 压裂工艺技术压裂工艺技术压裂工艺技术压裂工艺技术 v韩城区块应用：韩城区块应用：对选取的对选取的3434口井、口井、5959层的压裂施工资料进行解释，层的压裂施工资料进行解释，3#3#和和11#11#也是以水平缝为主，也是以水平缝为主，5#5#则以垂直缝为主则以垂直缝为主3 3.1 .1 煤层裂缝形态判别技术煤层裂缝形态判别技术- -施工数据方法施工数据方法 三三三三 压裂工艺技术压裂工艺技术压裂工艺
20、技术压裂工艺技术 v软件功能软件功能: : Meyer2009Meyer2009软件中的软件中的MFracMFrac模块具有模块具有缝网裂缝网裂缝缝的压裂模拟功能，的压裂模拟功能，我们利用该软件对煤我们利用该软件对煤层裂缝进行模拟，得层裂缝进行模拟，得到比较到比较直观形象及量直观形象及量化的煤层裂缝形态化的煤层裂缝形态3 3.1 .1 煤层裂缝形态判别技术煤层裂缝形态判别技术- -缝网压裂设计软件缝网压裂设计软件韩试19井5#煤层模拟裂缝形态及几何尺寸 三三三三 压裂工艺技术压裂工艺技术压裂工艺技术压裂工艺技术 人工裂缝中既有沿人工裂缝中既有沿“面割理面割理”张开的大量互相平行的水平缝，张开的
21、大量互相平行的水平缝，又有沿又有沿“端割理端割理”发育的互相发育的互相垂直的且较短的垂直缝。总体垂直的且较短的垂直缝。总体上看煤层压裂形成的是上看煤层压裂形成的是“端割端割理理”与与“面割理面割理”纵横交错形纵横交错形成的成的“缝网型缝网型”的裂缝的裂缝3 3.1 .1 煤层裂缝形态判别技术煤层裂缝形态判别技术- -缝网压裂设计软件缝网压裂设计软件 三三三三 压裂工艺技术压裂工艺技术压裂工艺技术压裂工艺技术 v对于压裂主裂缝的空间位置分布分析对于压裂主裂缝的空间位置分布分析：裂缝位于自井口东南象限。主裂缝：裂缝位于自井口东南象限。主裂缝总走向为总走向为NE40NE40度度，细查有正北、东西、北
22、东等共轭裂缝分布组成。主裂缝，细查有正北、东西、北东等共轭裂缝分布组成。主裂缝长度为近长度为近300300m m。垂向高度大致限制在煤层及附近垂向高度大致限制在煤层及附近 ( (WL2-018WL2-018向向1 1井井1111# #) ) 三三三三 压裂工艺技术压裂工艺技术压裂工艺技术压裂工艺技术3 3 3 3.1 .1 .1 .1 煤层裂缝形态判别技术煤层裂缝形态判别技术煤层裂缝形态判别技术煤层裂缝形态判别技术- - - -地面微地震监测与处理技术地面微地震监测与处理技术地面微地震监测与处理技术地面微地震监测与处理技术 v对于压裂主裂缝的空间位置分布分析：对于压裂主裂缝的空间位置分布分析：
23、主裂缝位于压裂段西南部。主裂缝主裂缝位于压裂段西南部。主裂缝总走向为总走向为NE30NE30度度。主裂缝长度为。主裂缝长度为180180m m。垂向大致在煤层及附近（垂向大致在煤层及附近（韩韩3-5-0863-5-086井井11#11#） 三三三三 压裂工艺技术压裂工艺技术压裂工艺技术压裂工艺技术3 3 3 3.1 .1 .1 .1 煤层裂缝形态判别技术煤层裂缝形态判别技术煤层裂缝形态判别技术煤层裂缝形态判别技术- - - -地面微地震监测与处理技术地面微地震监测与处理技术地面微地震监测与处理技术地面微地震监测与处理技术 v对于压裂主裂缝的空间位置分布分析：对于压裂主裂缝的空间位置分布分析：主
24、裂缝位于井口东南象限。主裂缝主裂缝位于井口东南象限。主裂缝总走向总走向NE45NE45度度。主裂缝长度为。主裂缝长度为210210m m。其垂向高度应当限制在煤层及附近。其垂向高度应当限制在煤层及附近。无明显裂缝无明显裂缝（合试（合试5 5井井11#11#） 三三三三 压裂工艺技术压裂工艺技术压裂工艺技术压裂工艺技术3 3 3 3.1 .1 .1 .1 煤层裂缝形态判别技术煤层裂缝形态判别技术煤层裂缝形态判别技术煤层裂缝形态判别技术- - - -地面微地震监测与处理技术地面微地震监测与处理技术地面微地震监测与处理技术地面微地震监测与处理技术 3 3.1 .1 煤层裂缝形态判别技术煤层裂缝形态判
25、别技术- -测斜仪的方法测斜仪的方法 三三三三 压裂工艺技术压裂工艺技术压裂工艺技术压裂工艺技术合试合试4 4井地面变形俯视图井地面变形俯视图合试合试4 4井地面变形井地面变形3D3D图图合试合试4 4井地面变形矢量拟合图井地面变形矢量拟合图解释结果：解释结果：合试合试4 4井井5#5#煤层形成了水平裂缝煤层形成了水平裂缝（矢量拟（矢量拟合图充分表现了这一特征），水平分量高达合图充分表现了这一特征），水平分量高达95%95%，垂，垂直分量直分量5%5%，基本可以忽略，裂缝倾角，基本可以忽略，裂缝倾角5.535.53度。变形度。变形范围小，范围小，半径半径5050米米左右，形变信号明显左右，形变
26、信号明显合试合试4 4井仪器记录曲线之一井仪器记录曲线之一 3 3.1 .1 煤层裂缝形态判别技术煤层裂缝形态判别技术- -测斜仪的方法测斜仪的方法 三三三三 压裂工艺技术压裂工艺技术压裂工艺技术压裂工艺技术解释结果：解释结果： 韩韩3-3-039井井11#11#煤层煤层形成裂缝形成裂缝有垂直分量有垂直分量（由于没有地面测斜仪数据，（由于没有地面测斜仪数据，没法确定水平分量及所占比例），没法确定水平分量及所占比例），裂缝高裂缝高度度22.522.5米，裂缝长度米，裂缝长度9696米米（裂缝方位按照（裂缝方位按照该区域地应力场预测结果，北东该区域地应力场预测结果，北东5757度）度）变形量图解释
27、结果 3 3.1 .1 煤层裂缝形态判别技术煤层裂缝形态判别技术- -测斜仪的方法测斜仪的方法 三三三三 压裂工艺技术压裂工艺技术压裂工艺技术压裂工艺技术解释结果：解释结果： 韩韩3-4-085井井11#11#煤层形成煤层形成裂缝有垂裂缝有垂直分量直分量（由于没有地面测斜仪数据，没法确定水（由于没有地面测斜仪数据，没法确定水平分量及所占比例），平分量及所占比例），裂缝高度裂缝高度15.415.4米，裂缝长米，裂缝长度度119119米米（裂缝方位按照该区域地应力场预测结（裂缝方位按照该区域地应力场预测结果，北东果，北东5757度）度）变形量图解释结果 3 3.1 .1 煤层裂缝形态判别技术煤层裂
28、缝形态判别技术- -小结小结 三三三三 压裂工艺技术压裂工艺技术压裂工艺技术压裂工艺技术通过五种裂缝识别方法的应用，我们认为：通过五种裂缝识别方法的应用，我们认为：v韩城区块三套煤层中的韩城区块三套煤层中的人工裂缝形态复杂人工裂缝形态复杂，既有水平缝，既有水平缝又有垂直缝又有垂直缝v裂缝方向大致为裂缝方向大致为NE45NE45左右左右v裂缝长度裂缝长度100-300m100-300m；裂缝高度较小，一般小于；裂缝高度较小，一般小于22m22m 目的：目的：准确预测施工压力，提高施工成功率准确预测施工压力，提高施工成功率3 3.2 .2 压前施工压力预测技术压前施工压力预测技术图图1 难压韩难压
29、韩3-045井井图图2 较较难压韩难压韩3-046井井 三三三三 压裂工艺技术压裂工艺技术压裂工艺技术压裂工艺技术 3 3.2 .2 压前施工压力预测技术压前施工压力预测技术方法：方法：利用施工数据结合测井资料，建立了利用施工数据结合测井资料，建立了难易系数方法难易系数方法，在此基础，在此基础上上形成了施工压力预测技术形成了施工压力预测技术 三三三三 压裂工艺技术压裂工艺技术压裂工艺技术压裂工艺技术3 3.2 .2 压前施工压力压前施工压力预测预测技术技术难易系数难易系数1 1（当扩径率小于（当扩径率小于20%20%）难易系数难易系数2 2（当扩径率大于（当扩径率大于20%20%）难易系数难易
30、系数2 2预测压力（预测压力（MPaMPa）难度分类难度分类12.725难压井5.9712.72025较难压井2.85.971520较易压井2.81.7125难压井1.651.712025较难压井1.311.651520较易压井1.3115易压井施工压力预测施工压力预测施工压力预测施工压力预测 三三三三 压裂工艺技术压裂工艺技术压裂工艺技术压裂工艺技术 v应用情况：应用情况：应用该技术对韩城区块的应用该技术对韩城区块的7171层层进行了进行了压前施工压力压前施工压力预测，将预测数据与实际施工压力进行比对，取得了明显效果预测，将预测数据与实际施工压力进行比对，取得了明显效果层层层层 号号号号难压
31、井难压井难压井难压井 较难压井较难压井较难压井较难压井 较易压井较易压井较易压井较易压井 易压井易压井易压井易压井 11#11#11#11#4 4 4 47 7 7 75 5 5 55 5 5 55#5#5#5#2 2 2 24 4 4 41 1 1 17 7 7 73#3#3#3#0 0 0 05 5 5 55 5 5 57 7 7 7合合合合 计计计计6 6 6 6161616161111111119191919符合数符合数符合数符合数5 5 5 5121212129 9 9 915151515符合率符合率符合率符合率（% % % %）83.383.3757563.663.684843 3
32、.2 .2 压前施工压力压前施工压力预测预测技术技术 三三三三 压裂工艺技术压裂工艺技术压裂工艺技术压裂工艺技术压裂液体系压裂液体系优优 点点缺缺 点点活性水压裂液活性水压裂液无滤饼，无残渣，低伤害无滤饼，无残渣，低伤害摩阻高，悬砂性较差，造缝效率相摩阻高，悬砂性较差，造缝效率相对低对低普通清洁压裂液普通清洁压裂液无滤饼，无残渣，低摩阻，悬砂性较无滤饼，无残渣，低摩阻，悬砂性较强，造缝效率较高强，造缝效率较高成本高，不利于现场推广使用成本高，不利于现场推广使用胍胶压裂液胍胶压裂液摩阻低，滤失小，悬砂能力强，造缝摩阻低，滤失小，悬砂能力强，造缝效率高效率高容易形成大量滤饼，破胶后存在大容易形成大
33、量滤饼，破胶后存在大量残渣量残渣3 3.3 .3 压裂液技术压裂液技术- -三套压裂液体系三套压裂液体系 三三三三 压裂工艺技术压裂工艺技术压裂工艺技术压裂工艺技术性能指标性能指标活性水压裂液活性水压裂液TD-1TD-1清洁压裂液清洁压裂液胍胶压裂液胍胶压裂液伤害率（伤害率（% %）13.5113.5115.8215.827575粘度粘度（mPa.smPa.s）1.01.015.015.0120120悬砂能力（悬砂能力（s)s)2.82.8282835355252摩阻（摩阻（% %）1 100003 30 040402 25 53535分子量分子量3 30 040403 30000400400
34、3 30000400400万万浓度浓度( (%) %) 0.20.20.20.20 0.4.43 3 3 3.3 .3 .3 .3 压裂液技术压裂液技术压裂液技术压裂液技术- - - -三套压裂液体系三套压裂液体系三套压裂液体系三套压裂液体系 三三三三 压裂工艺技术压裂工艺技术压裂工艺技术压裂工艺技术 v20092009年年-2010-2010年主要以年主要以活活性水压裂液性水压裂液为主，施工为主，施工409409层层，占，占8 88 8. .3 3% %，对于施，对于施工压力高难度大的井采用工压力高难度大的井采用清洁压裂液清洁压裂液，施工，施工3 36 6层层，占到占到7 7. .8 8%
35、%v统计分析表明：活性水压统计分析表明：活性水压裂液施工井的用液量与施裂液施工井的用液量与施工效果成正比关系（工效果成正比关系（4646口口井井，116116层）层）3 3 3 3.3 .3 .3 .3 压裂液技术压裂液技术压裂液技术压裂液技术- - - -应用情况应用情况应用情况应用情况 三三三三 压裂工艺技术压裂工艺技术压裂工艺技术压裂工艺技术液量与产量关系图3 3 3 3.4 .4 .4 .4 支撑剂技术支撑剂技术支撑剂技术支撑剂技术 1234活性水携砂的特点活性水携砂的特点：v携砂方式：抛物线携砂方式：抛物线下沉结合砂堤翻滚下沉结合砂堤翻滚的方式的方式v携砂距离：较短携砂距离：较短v铺
36、砂厚度分布：近铺砂厚度分布：近井厚度较大，远井井厚度较大，远井厚度小，有效支撑厚度小，有效支撑短短 三三三三 压裂工艺技术压裂工艺技术压裂工艺技术压裂工艺技术石英砂石英砂低密度砂低密度砂支撑剂类支撑剂类型型目目 数数应应 用用 目目 的的石英砂石英砂40/7040/70支撑端割理，降低端割理滤失，支撑端割理，降低端割理滤失，阻挡裂缝外煤粉污染。阻挡裂缝外煤粉污染。20/4020/40铺砂主要支撑段。铺砂主要支撑段。16/3016/30铺设在近井地带。铺设在近井地带。低密度砂低密度砂20/4020/40铺设在远井地带，裂缝的远端。铺设在远井地带，裂缝的远端。vv不同支撑剂应用不同支撑剂应用不同支
37、撑剂应用不同支撑剂应用目的目的3 3.4 .4 支撑剂技术支撑剂技术 三三三三 压裂工艺技术压裂工艺技术压裂工艺技术压裂工艺技术v低低密密度度砂砂的的研研制制：低低密密度度砂砂的的密密度度远远小小于于石石英英砂砂，携携带带更更容容易易，可可以以铺铺设设于于裂裂缝缝远远端端；体体积积密密度度小小于于1.15 1.15 g/cmg/cm3 3, ,真真密度小于密度小于1.9 g/cm1.9 g/cm3 3，69MPa69MPa破碎率小于破碎率小于10%10%。支撑剂支撑剂清水清水1%KCl1%KCl石英砂石英砂0.20.20.1330.133低密度砂低密度砂0.10.10.0880.088支撑剂在
38、溶液中的沉降速度（支撑剂在溶液中的沉降速度（m/sm/s）p低密度砂沉降性能低密度砂沉降性能p低密度砂粘附性能低密度砂粘附性能支撑剂支撑剂煤粉粘附量煤粉粘附量石英砂石英砂0.10.1低密度砂低密度砂0.080.0810g10g支撑剂上煤粉的粘附量（支撑剂上煤粉的粘附量（g g）3 3.4 .4 支撑剂技术支撑剂技术 三三三三 压裂工艺技术压裂工艺技术压裂工艺技术压裂工艺技术v分析储层并根据测井资料计算压裂设计所需要的基本相关数据，分析储层并根据测井资料计算压裂设计所需要的基本相关数据，为制定压裂泵注程序提供依据为制定压裂泵注程序提供依据岩石力学参数获取岩石力学参数获取岩石力学参数获取岩石力学参
39、数获取 煤层施工难度系数解释煤层施工难度系数解释煤层施工难度系数解释煤层施工难度系数解释3 3.5 .5 煤层压裂设计技术煤层压裂设计技术- -设计前的基本资料设计前的基本资料 三三三三 压裂工艺技术压裂工艺技术压裂工艺技术压裂工艺技术3 3.5 .5 煤层压裂设计技术煤层压裂设计技术- -压裂设计的核心要求压裂设计的核心要求泵注程序设计思想泵注程序设计思想泵注程序设计思想泵注程序设计思想高压井泵注程序（压力高压井泵注程序（压力高压井泵注程序（压力高压井泵注程序（压力25252525MPaMPaMPaMPa）加大压裂起始阶段低排量的用液量，防止压敏且有利于加大压裂起始阶段低排量的用液量，防止压
40、敏且有利于煤层开裂煤层开裂加大前置液用量到总液量的加大前置液用量到总液量的40-50%40-50%，分段注砂打磨降低施工难度分段注砂打磨降低施工难度加大加大40/7040/70目砂（或低密度砂）用量目砂（或低密度砂）用量降低施工的平均砂比到降低施工的平均砂比到10%10%左右左右 三三三三 压裂工艺技术压裂工艺技术压裂工艺技术压裂工艺技术3 3.5 .5 煤层压裂设计技术煤层压裂设计技术- -压裂设计的核心要求压裂设计的核心要求泵注程序设计思想泵注程序设计思想中压井泵注程序中压井泵注程序（1515MPaMPa施工过程中压力施工过程中压力2525MPaMPa）适度控制压裂起始时低排量阶段的用适度
41、控制压裂起始时低排量阶段的用液量，防止压敏液量，防止压敏前置液泵注细砂后停泵，支撑沿端割前置液泵注细砂后停泵，支撑沿端割理发育的垂直裂缝并起到降滤作用，有理发育的垂直裂缝并起到降滤作用，有利于起泵后沿面割理发育的水平缝的延利于起泵后沿面割理发育的水平缝的延伸。伸。低压井泵注程序（压力低压井泵注程序（压力1515MPaMPa ）前置液以较高的砂比泵注细砂后停泵，前置液以较高的砂比泵注细砂后停泵，堵塞高渗层及降滤堵塞高渗层及降滤再次起泵提高施工压力压开低渗透层再次起泵提高施工压力压开低渗透层提高施工平均砂比到提高施工平均砂比到15%15%左右左右 三三三三 压裂工艺技术压裂工艺技术压裂工艺技术压裂
42、工艺技术压裂层压裂层压裂层压裂层闸门 返排管线 丝堵 接泵车 压力表 防喷器 闸门 水力锚水力锚压井阀压井阀滑套射流器滑套射流器射流器射流器接球器接球器单流阀单流阀高速流区粘滞区粘滞区静液区静液区喷嘴喷嘴煤层压裂特殊高压井煤层压裂特殊高压井是是指现有的井筒条件下其压力指现有的井筒条件下其压力等级不能较好地满足压裂施等级不能较好地满足压裂施工的要求工的要求 射流分层压裂技术射流分层压裂技术利用利用射流深穿透射流深穿透煤层的能力煤层的能力降低煤层破裂压力，从而满降低煤层破裂压力，从而满足压裂施工要求足压裂施工要求3 3.6 .6 特殊高压井处理技术特殊高压井处理技术 三三三三 压裂工艺技术压裂工艺
43、技术压裂工艺技术压裂工艺技术u高能气体压高能气体压裂技术裂技术将深穿透射孔与将深穿透射孔与高能气体压裂技高能气体压裂技术结合在一起降术结合在一起降低煤层破裂压力低煤层破裂压力从而满足压裂施从而满足压裂施工要求工要求3 3.6 .6 特殊高压井处理技术特殊高压井处理技术 三三三三 压裂工艺技术压裂工艺技术压裂工艺技术压裂工艺技术3 3.7 .7 特殊分层压裂技术特殊分层压裂技术u封上压下工艺技术封上压下工艺技术p 施工管柱能满足煤层压裂施工管柱能满足煤层压裂大大排量排量的的要求要求p封隔器在满足大排量需要的同封隔器在满足大排量需要的同时耐时耐较高的工作压差较高的工作压差（大于（大于60MPa60
44、MPa）p满足煤层满足煤层封上压下封上压下改造的需要改造的需要p有利于有利于保护套管保护套管 三三三三 压裂工艺技术压裂工艺技术压裂工艺技术压裂工艺技术水力锚水力锚Y344Y344封隔器封隔器脱接喷砂器脱接喷砂器Y244Y244封隔器封隔器低强度套管低强度套管高强度套管高强度套管压裂层压裂层压裂层压裂层3 3.7 .7 特殊分层压裂技术特殊分层压裂技术u一趟管柱分压两层工艺技术一趟管柱分压两层工艺技术p 施工管柱能满足煤层压裂施工管柱能满足煤层压裂大排大排量量的的要求要求p封隔器在满足大排量需要的同封隔器在满足大排量需要的同时耐时耐较高的工作压差较高的工作压差（大于（大于60MPa60MPa）
45、p加快施工进度加快施工进度 三三三三 压裂工艺技术压裂工艺技术压裂工艺技术压裂工艺技术3 3.8 .8 防煤粉压裂工艺技术防煤粉压裂工艺技术u煤粉堵塞的危害煤粉堵塞的危害p煤粉对煤层气的生产有巨大的危害煤粉对煤层气的生产有巨大的危害p压裂阶段会产生大量的煤粉压裂阶段会产生大量的煤粉p控制压裂中煤粉的产生是非常重要的控制压裂中煤粉的产生是非常重要的 三三三三 压裂工艺技术压裂工艺技术压裂工艺技术压裂工艺技术3 3.8 .8 防煤粉压裂工艺技术防煤粉压裂工艺技术u压裂过程中煤粉的形成和运移压裂过程中煤粉的形成和运移p 活性活性水压裂过程中，由于煤层水压裂过程中，由于煤层 “松、脆、软松、脆、软”，
46、在高速流体的，在高速流体的冲刷下形成大量的煤粉及煤屑，并停留在裂缝中，易形成污染冲刷下形成大量的煤粉及煤屑，并停留在裂缝中，易形成污染 三三三三 压裂工艺技术压裂工艺技术压裂工艺技术压裂工艺技术u控煤粉压裂工艺要点控煤粉压裂工艺要点p 前置液阶段：大液量活性水压裂液，将煤粉冲至裂缝远端前置液阶段：大液量活性水压裂液，将煤粉冲至裂缝远端p 携砂液阶段：降排量注入高粘度低伤害压裂液，既可少产生煤粉，又能携砂液阶段：降排量注入高粘度低伤害压裂液，既可少产生煤粉，又能将砂携带得更远，且将煤粉阻挡在裂缝的远端将砂携带得更远，且将煤粉阻挡在裂缝的远端3 3.8 .8 防煤粉压裂工艺技术防煤粉压裂工艺技术
47、三三三三 压裂工艺技术压裂工艺技术压裂工艺技术压裂工艺技术汇汇 报报 提提 纲纲一、概要一、概要二、煤层基本认识二、煤层基本认识三、压裂工艺技术三、压裂工艺技术四、压裂实施效果及分析四、压裂实施效果及分析五、结论五、结论v新的煤层压裂工艺的实施取得了明显的效果新的煤层压裂工艺的实施取得了明显的效果v对发现韩城区块对发现韩城区块11#11#煤层作出重大贡献煤层作出重大贡献, ,为为5 5亿方产能建设提供了有力保障亿方产能建设提供了有力保障4 4.1 .1 压后效果压后效果 四四四四 压裂实施效果及分析压裂实施效果及分析压裂实施效果及分析压裂实施效果及分析v对老井产能的恢复起到了重要的作用对老井产
48、能的恢复起到了重要的作用4 4.1 .1 压后效果压后效果 四四四四 压裂实施效果及分析压裂实施效果及分析压裂实施效果及分析压裂实施效果及分析v煤层气井压后效果与普通油气井不同，需要煤层气井压后效果与普通油气井不同，需要1-21-2年的排采，缓年的排采，缓慢降低煤层压力，并扩大压降漏斗后，才会有较好的产气效果。慢降低煤层压力，并扩大压降漏斗后，才会有较好的产气效果。v煤层气井通过压后长期排采，取得了明显的效果。煤层气井通过压后长期排采，取得了明显的效果。4 4.1 .1 压后效果压后效果 四四四四 压裂实施效果及分析压裂实施效果及分析压裂实施效果及分析压裂实施效果及分析 四四四四 压裂实施效果
49、及分析压裂实施效果及分析压裂实施效果及分析压裂实施效果及分析v对韩城区块已压裂排采的部分井的对韩城区块已压裂排采的部分井的压裂施工数据压裂施工数据及及排采数据排采数据进进行了统计和行了统计和处理分析处理分析，取得了一些认识。取得了一些认识。4 4.2 .2 影响煤层压裂效果因素的分析影响煤层压裂效果因素的分析 v分析分析6262口井口井，6262层层压后产量统计资料，压后产量统计资料，11#11#煤层煤层停泵压力与产气量成停泵压力与产气量成正比正比关系关系u停泵压力停泵压力 四四四四 压裂实施效果及分析压裂实施效果及分析压裂实施效果及分析压裂实施效果及分析 v分析分析6262口井口井，6262
50、层层压后产量统计资料，压后产量统计资料，11#11#煤层煤层压降曲线斜率与产气压降曲线斜率与产气量成量成反比反比关系关系u压降曲线斜率压降曲线斜率 四四四四 压裂实施效果及分析压裂实施效果及分析压裂实施效果及分析压裂实施效果及分析 v分析分析6262口井口井，6262层层压后产量统计资料，压后产量统计资料，11#11#煤层煤层实际入井实际入井液量、砂量液量、砂量与产气量成与产气量成正比正比关系关系u实际入井液量与砂量实际入井液量与砂量 四四四四 压裂实施效果及分析压裂实施效果及分析压裂实施效果及分析压裂实施效果及分析 v分析分析6262口井口井，6262层层压后产量统计资料，压后产量统计资料，
51、11#11#煤层煤层海拔高度与产气量成海拔高度与产气量成正比正比关系关系u海拔高度海拔高度 四四四四 压裂实施效果及分析压裂实施效果及分析压裂实施效果及分析压裂实施效果及分析汇汇 报报 提提 纲纲一、概要一、概要二、煤层基本认识二、煤层基本认识三、压裂工艺技术三、压裂工艺技术四、压裂实施效果及分析四、压裂实施效果及分析五、结论五、结论p基本掌握了鄂东气田煤层压裂地质情况基本掌握了鄂东气田煤层压裂地质情况p开展大量的煤层压裂现场施工开展大量的煤层压裂现场施工p形成了基本适合煤层压裂的配套工艺技术形成了基本适合煤层压裂的配套工艺技术p初步开展了煤层压后评估技术研究初步开展了煤层压后评估技术研究p为了更好地满足煤层气勘探开发的需要，我们必为了更好地满足煤层气勘探开发的需要，我们必须须进一步开展相关工艺技术的研究进一步开展相关工艺技术的研究 五五五五 结论结论结论结论
