煤层气压裂施工分析与建议-中联煤层气

煤层气井压裂施工 分析及建议

汇报人：高占胜

2011.11.25

内容：1 2 3 4 5

煤层特征和影响多裂缝的影响

弯曲裂缝的影响煤粉的影响

煤层井径扩大率的影响固井质量的影响 结论及建议中联煤层气晋城分公司 1

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1、煤层结构特征和影响1.1 煤岩的孔隙特征煤是一种复杂的多孔介质，煤中孔隙是指媒体未被固体物(有 机物和矿物质)填充的空间，是煤的结构要素之一。煤的孔隙性质 包括空隙大小、形态、连通性、孔容、比表面积等)是研究煤层 气赋存状态、煤中气体(主要是甲烷)的吸附/解析性质及其在煤 层中运移的基础。 煤层是一种双孔隙的储层。它除含有基质孔隙系统外，还含有 割理裂隙网络系统。孔隙系统是煤层气的吸附储集结构单元，而 裂隙网络系统往往是煤层气主要的运移通道。煤层裂隙比较发育， 按照肉眼的可见与否，将煤层裂隙分为外生裂隙和内生裂隙；从 宏观和围观两个层次上，又可将煤层裂隙划分为宏观裂隙和微观 裂隙两大类。

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1、煤层结构特征和影响

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1、煤层结构特征和影响1.2、煤层天然裂缝对压裂施工的影响通常认为人工裂缝裂缝的延伸总是垂直于现 今地应力场的最小 主应力σ3方向展布。Neslon认为如果岩石中地应力差值较小( 200磅/英寸2),压裂缝方位主要受岩石力学非均质性控制。当 岩石中存在裂缝密度较大的开启裂缝时，在水力压裂过程中，压 裂液会压开和支撑已经 存在的天然裂缝系统，无论岩石应力状 态如何，都不会使岩石破裂。根据煤岩变形试验、光弹模拟实验 和来自野外露头区的证据，煤层人工压裂缝受现今地应力和天然 裂缝制约。如果天然裂缝方位与现今地应力σ1的夹角小于临界 角，人工裂缝沿天然裂缝扩展而不产生新缝；如果天然裂缝方位 与现今地应力的夹角大于临界角，人工裂缝近似于垂直于现今地 力的σ3方向扩展，但扩展部位与早期天然裂缝有关。σ1与早期 裂缝夹角和抗剪切强度之间的关系如图1和图2所示。此外，天然 裂缝发育的煤层在压裂施工时容易发生砂堵，究其原因，一方面 是压裂液的滤失量过大，工作效率降低，另一方面是，天然裂缝 容易引起施工压力的瞬间大起大落，从而引起裂缝宽度的突变。 中联煤层气晋城分公司 4

1、煤层结构特征和影响

岩石的抗剪切强度随早期破 裂与受力方向夹角的变化图中联煤层气晋城分公司 5

1、煤层结构特征和影响天然裂缝网络 的模拟示意图

人工裂缝的 模拟示意图

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典型施工曲线TS-149施工曲线，沁水盆地 南部向北倾斜的斜坡上。

煤 层深度765.60-771.40,煤 层结构4.40(0.60)0.80 煤层井径扩大率25.66%.

TS-674施工曲线，沁水盆地 南部向北倾斜的斜坡上。煤 层深度588.80-595.60,煤层 厚度6.80m,煤层井径扩大率 9.26%. 中联煤层气晋城分公司 7

2、多裂缝的影响2.1 多裂缝产生的原因

井斜的影响非平面裂缝几何形状如多条裂缝、T型缝和转向缝取决于井筒在地 应力场中的方向。当井筒方向与最大水平应力方向的夹角为0°~50°时， 将在井筒产生多条裂缝；当夹角为50°~70°时，在井筒产生单条裂缝， 然后由于转向产生相互靠近的多条裂缝；当夹角为70°~90° 时，产生 T型裂缝。

地应力的影响研究表明，水平最大和最小主应力比值大于1.5时，在中间应 力方向产生1条平面裂缝；而当比值由1.5降至1.0时，随着比值的降低产 生逐渐增多的裂缝分支和多条裂缝，如图3所示.对于斜度较大的井压裂 时，即当井斜方向和最大主应力方向斜交时，由于射孔孔眼较多，在垂 直于井斜的平面上地应力大小和方向都相同，每个孔眼所在的位置都有 裂缝产生的可能，此时往往会产生平行的多条裂缝如图4所示。 中联煤层气晋城分公司 8

2、多裂缝的影响射孔相位角的影响当水平地应力差别比较大时，螺旋射孔可能造成多个方位的 裂缝开启。实践证明，随着相位角的减小，多裂缝的条数呈增加 的趋势。

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2、多裂缝的影响射孔高度对裂缝条数的影响射孔段的长度必须保证在射孔段上有足够的射孔孔眼来保证较低 的射孔摩擦阻力，这要求有一定的射孔孔眼数量来参与流动。

射孔段的长度必须足够短，由于射孔孔眼的沟通作用与作为起裂 点的作用，增加了射孔孔眼的数量，无疑增加了多裂缝形成的几率， 对天然裂缝发育煤层压裂是不利的。而缩短射孔段的长度后，有可 能避开天然裂缝发育的多发层段，尤其是低角度裂缝发育的层段， 让裂缝在射孔段以外的地方自由延伸，一般来说，此时裂缝裂缝的 延伸只有一个优势方向，因此减少了水力裂缝形成多裂缝的趋势

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2、多裂缝的影响2.2 多裂缝产生影响1、产生裂缝弯曲；远离井筒处 裂缝转向角度较大。 2、产生同方位的多裂缝后，裂 缝狭窄，不利于提高砂比与 加砂量，严重时导致加砂施 工失败。 3、多条裂缝同时延伸时，每条 裂缝延伸距离均达不到理想 效果，从而影响压裂改造的 效果。 4、多条裂缝相互争夺裂缝宽度， 所以净压力更高。 5、由于净压力的增加，压裂裂 缝不那么容易控制 …… 此处隐藏：967字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……