一種碎軟低滲煤層水平井分段壓裂工藝的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于煤層氣井壓裂激勵的工藝技術(shù)，具體涉及一種碎軟低滲煤層水平井分 段壓裂工藝。
【背景技術(shù)】
[0002] 我國煤儲層很多程度受到地質(zhì)構(gòu)造作用的影響，以沁水盆地南部瓦斯富集區(qū)為 例，由南至北，受地質(zhì)構(gòu)造影響的程度逐步增大，煤體特征表現(xiàn)為由南至北埋深和碎煤比例 逐漸增大，煤儲層物性表現(xiàn)為基質(zhì)孔隙率、滲透率和復(fù)雜程度逐漸變差，非均質(zhì)、各向異性 特征顯著。因影響煤層出的地質(zhì)因素主要有：煤儲層物性條件（儲層孔隙度、滲透率、含水 飽和度）、構(gòu)造應(yīng)力條件以及煤層氣資源量（煤層含氣量、煤層厚度），若采用傳統(tǒng)的水平井 壓裂方式開采碎軟低滲煤層，經(jīng)濟(jì)產(chǎn)出值較低，嚴(yán)重影響開采效益。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明為了提高碎軟低滲煤層的開采效益，提出了一種碎軟低滲煤層水平井分段 壓裂工藝。
[0004] 本發(fā)明采用如下技術(shù)方案： 一種碎軟低滲煤層水平井分段壓裂工藝，采用"封一段，壓一段"的壓裂方式，具體過程 如下： 首先，根據(jù)煤層軌跡的傾角和走向，確定分段距離，將水平井分為若干段； 然后，根據(jù)分段要求下入壓裂設(shè)備，所述的壓裂設(shè)備包括設(shè)于套管內(nèi)的油管、懸掛器和 送入裝置，懸掛器和送入裝置連接于油管上，位于水平井內(nèi)的油管連接若干裸眼封隔器和 壓差滑套，裸眼封隔器和壓差滑套配套使用并設(shè)于分段處，油管末端通過球座短節(jié)連接浮 鞋； 最后，按距離井口由遠(yuǎn)至近的方向進(jìn)行分段壓裂，離井口最遠(yuǎn)的一段壓裂完后，封閉該 段，再對相鄰段進(jìn)行壓裂，保證每壓裂完一段后先封閉，再壓裂下一段。
[0005] 所述的各壓差滑套的開啟壓力不同，離井口越遠(yuǎn)，開啟壓力越小。
[0006] 所述的分段距離為65-120m。
[0007] 本發(fā)明具有如下有益效果： 1、 本發(fā)明壓裂采用"封一段，壓一段"的壓裂方式，使每段壓裂結(jié)束后不立即排液，形成 的支撐裂縫保持著壓力，沿煤層氣水平井的煤層段軌跡，人為形成超壓帶，則前一段已封段 能對后一段壓裂段起裂裂縫產(chǎn)生誘導(dǎo)應(yīng)力； 2、 通過優(yōu)化分段間距，改善了煤儲層的埋深、非均質(zhì)性以及各向異性造成的最大水平 主應(yīng)力的差異，增大了人工裂縫起裂方位與天然裂縫夾角，使煤體更易形成縫網(wǎng)，溝通天然 裂隙，增加裂縫復(fù)雜程度； 3、 再通過合理確定有效凈壓力（即給各段分配不同的壓力)，增大裂縫壁面與煤基質(zhì)面 的接觸面積，最終建立了復(fù)雜的交叉裂縫網(wǎng)絡(luò)體系，使煤基質(zhì)的任意方向至裂縫的滲流距 離最短，實(shí)現(xiàn)低滲透煤儲層達(dá)到經(jīng)濟(jì)產(chǎn)出。
【附圖說明】
[0008] 圖1為本發(fā)明的工藝施工不意圖； 圖中：1-套管、2-油管、3-懸掛器、4-送入裝置、6-壓差滑套、7-裸眼封隔器、8-球座 短節(jié)、9-浮鞋。
【具體實(shí)施方式】
[0009] 對于埋深大、碎煤比例高和儲層物性差的煤儲層，需采用本發(fā)明所述的"封一段， 壓一段"分段壓裂工藝，其工藝思路為分析煤儲層條件，進(jìn)行壓裂設(shè)計，選擇設(shè)備，最后進(jìn)行 壓裂施工。其中，壓裂設(shè)計時首先需要確定凈壓力范圍和分段距離。
[0010] (1)確定凈壓力范圍 根據(jù)水平應(yīng)力差異系數(shù)大，低凈壓力下易形成熱刺雙翼裂縫，因此需要確定合理的凈 壓力，以壓開弱面縫形成復(fù)雜裂縫，增大有效改造體積，設(shè)計支撐劑和壓裂液的準(zhǔn)備量。
[0011] Pnet=P施工+P液柱_P摩_ % 其中，pMt為凈壓力； 為泵注施工壓力(攜砂液注入壓力）； Pg為孔眼摩阻和進(jìn)井筒摩阻； 為閉合壓力。
[0012] 現(xiàn)場進(jìn)行小型壓裂獲得孔眼摩阻和近井筒摩阻，試驗(yàn)表明，孔眼摩阻遠(yuǎn)大于近井 筒摩阻，近井筒摩阻可忽略處理。
[0013] 按照成本、設(shè)備抗壓安全性等因素，一般確定凈壓力范圍的經(jīng)驗(yàn)值5~18MPa為合 理范圍。
[0014] 為了實(shí)現(xiàn)逐段壓裂，各壓差滑套的開啟壓力不同，離井口越遠(yuǎn)，開啟壓力越小。
[0015] (2)分段距離的確定 根據(jù)水井鉆遇煤層軌跡的傾角和走向，結(jié)合經(jīng)驗(yàn)值，確定了優(yōu)化分段間距的值合理范 圍為65~120m，可增大人工裂縫起裂方位與天然裂縫夾角，使煤體更易形成縫網(wǎng)，溝通天然 裂隙，增加裂縫復(fù)雜程度。
[0016] 分段距離有凈壓力確定后，下入壓裂設(shè)備，如圖所示，所述的壓裂設(shè)備包括設(shè)于套 管1內(nèi)的油管2、懸掛器3和送入裝置4,懸掛器3和送入裝置4連接于油管2上，位于水平 井內(nèi)的油管2連接若干裸眼封隔器7和壓差滑套6,裸眼封隔器7和壓差滑套6配套使用并 設(shè)于分段處，油管2末端通過球座短節(jié)8連接浮鞋9。
[0017] 最后，按距離井口由遠(yuǎn)至近的方向進(jìn)行分段壓裂，離井口最遠(yuǎn)的一段壓裂完后，封 閉該段，再對相鄰段進(jìn)行壓裂，保證每壓裂完一段后先封閉，再壓裂下一段。
[0018] 在施工設(shè)備上，可采用電纜射孔槍+易鉆式橋塞聯(lián)作技術(shù)，壓差滑套6采用可鉆式 投球滑套，利用連續(xù)油管拖動進(jìn)行分段壓裂，逐段進(jìn)行射孔以及壓裂和封堵作業(yè)，射孔時投 球打開滑套，壓裂和封堵時投球封堵上一段。
[0019] 本發(fā)明的施工要點(diǎn)： 1、操作人員密切注示壓力、排量、砂量、砂比等施工參數(shù)的變化情況，根據(jù)施工情況隨 時做出調(diào)整； 2、 為獲得較好的裂縫延展，要求施工過程中，盡可能通過調(diào)整排量、砂量，確保施工壓 力平滑； 3、 操作人員按設(shè)計要求替完壓裂頂替液，防止不發(fā)生頂替過量。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種碎軟低滲煤層水平井分段壓裂工藝，其特征在于采用"封一段，壓一段"的壓裂 方式，具體過程如下： 首先，根據(jù)煤層軌跡的傾角和走向，確定分段距離，將水平井分為若干段； 然后，根據(jù)分段要求下入壓裂設(shè)備，所述的壓裂設(shè)備包括設(shè)于套管（1)內(nèi)的油管（2)、 懸掛器（3)和送入裝置（4)，懸掛器（3)和送入裝置（4)連接于油管（2)上，位于水平井內(nèi)的 油管（2)連接若干裸眼封隔器（7)和壓差滑套（6)，裸眼封隔器（7)和壓差滑套（6)配套使 用并設(shè)于分段處，油管（2 )末端通過球座短節(jié)（8 )連接浮鞋（9 ); 最后，按距離井口由遠(yuǎn)至近的方向進(jìn)行分段壓裂，離井口最遠(yuǎn)的一段壓裂完后，封閉該 段，再對相鄰段進(jìn)行壓裂，保證每壓裂完一段后先封閉，再壓裂下一段。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的碎軟低滲煤層水平井分段壓裂工藝，其特征在于：所述的各 壓差滑套（6)的開啟壓力不同，離井口越遠(yuǎn)，開啟壓力越小。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的碎軟低滲煤層水平井分段壓裂工藝，其特征在于：所述的分 段距尚為65-120m。
【專利摘要】本發(fā)明屬于煤層氣井壓裂激勵的工藝技術(shù)，具體涉及一種碎軟低滲煤層水平井分段壓裂工藝。本發(fā)明為了提高碎軟低滲煤層的開采效益，提出了一種碎軟低滲煤層水平井分段壓裂工藝，采用“封一段，壓一段”的壓裂方式，使前一段已封段能對后一段壓裂段起裂裂縫產(chǎn)生誘導(dǎo)應(yīng)力，并通過優(yōu)化分段間距，改善了煤儲層的埋深、非均質(zhì)性以及各向異性造成的最大水平主應(yīng)力的差異，增大了人工裂縫起裂方位與天然裂縫夾角，使煤體更易形成縫網(wǎng)，溝通天然裂隙，增加裂縫復(fù)雜程度；給各段分配不同的壓力，增大裂縫壁面與煤基質(zhì)面的接觸面積，最終建立了復(fù)雜的交叉裂縫網(wǎng)絡(luò)體系，使煤基質(zhì)的任意方向至裂縫的滲流距離最短，實(shí)現(xiàn)低滲透煤儲層達(dá)到經(jīng)濟(jì)產(chǎn)出。
【IPC分類】E21B43-26
【公開號】CN104863562
【申請?zhí)枴緾N201510235993
【發(fā)明人】王保玉, 趙小山, 王軍, 賈召, 李軍軍, 郭文水, 李建良
【申請人】山西藍(lán)焰煤層氣集團(tuán)有限責(zé)任公司, 易安藍(lán)焰煤與煤層氣共采技術(shù)有限責(zé)任公司, 山西藍(lán)焰煤層氣工程研究有限責(zé)任公司
【公開日】2015年8月26日
【申請日】2015年5月12日