李安启--煤层水力压裂裂缝诊断方法与评估分析

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1、煤层水力压裂裂缝诊断方法与评估分析1李安启2辛洪波1杨焦生1中石油研究院廊坊分院煤层气研究所，065007，中国2吉林油田井下作业工程公司压裂一分公司，138000,中国摘要：由于煤层渗透率低的特征，H前我W煤层气H井开发的改造措施主要是水力压裂，因此对水力裂缝的认识及其对产呈的影响就显得非常重要。本文主要对目前现场煤层水力压裂的实施屮使用的几种裂缝诊断方法（涉及到对水力裂缝的长度，髙度，7/位以及几何形态等方1M）进行总结，并讨论丫他们的优缺点，阐述了煤层水力裂缝诊断的必耍性，分析了诊断方法的可行性和适用性，以供从事煤层压裂增产措施评佔及压裂效果分析的同行们参考。关键词：水力压裂裂缝诊断1

2、综述水力压裂改造措施是3前煤层气直井改造增产的主要措施，特别是针对我間煤层普遍低渗的特点，通过水力裂缝降低煤层流体的流动阻力达到排水降压促使吸附气体的解吸和渗流的g的足有效的，对比目前的水平井或多分支水平井它更容易实现并显现出经济省钱。似是由于煤层的特殊性质，例如较低的杨氏模量，众多的割理系统，地质构造等。煤层人工裂缝可能很复杂，闵此，压裂裂缝的诊断对煤层水力压裂工艺技术的提高是非常必要的。只有对水力裂缝的形态、几何尺寸了解淸楚了，并使它和生产效果结合起來，取利避弊，才能有效的提髙压裂工艺技术水平。来本文在总结0前普遍使用的裂缝测试方法的s础上，结合实际煤层压裂对其适用性进行论述并提出个人参

3、考意见。2煤层水力裂缝复杂特征的认识及必要性众所周知，煤层人工水力裂缝较普通砂岩复杂。澳人利亚曾对博恩盆地的ECC90井裂缝挖掘实地观察表明，该煤层压裂后的水力裂缝既有水平也有垂直的，同时还有网状裂缝的发生（R.G.JeffreyJr等,1992）。分析认为该煤层除埋藏浅（200m左右），主要是因为煤耑面割理和端割理的界面效应对煤层水力裂缝的影响所致。在我国水力裂缝诊断的煤层气井中，也存在着不对称或不等长的垂向裂缝、水平缝和垂直缝并存的现象（朱宝存等，2007）。几年来的工作实践认为，煤层水力裂缝的形成和最终儿何形状有下列儿个方面的因素：一是埋藏深度，二是大地应力场，三是煤阶，四是局部构造以

4、及施工参数。对于低滲煤层来说，压裂效果主要取决于裂缝的形状和质量。一方而我们要了解裂缝的位置和形态，另一方面在井组或井网形成的情况下还要有一个最佳裂缝的优化概念，这就要求我们从提卨煤层气井压裂技术评估水平的角度出发加深对裂缝的测试研究和认识，它既是提高设计技术的需要也是煤层气经济开发的耑要。3目前煤层水力压裂裂缝诊断的方法及分析下面对目前用于煤层水力裂缝诊断的几种方法进行阐述，除水力裂缝测斜仪（中石油煤层气公司预计近期在示范区实施）0前未用于现场外，其他方法都不同程度的在应用，其中较广泛应用的是前两种。3.1井温测井井温测井是油气田常用的判断地层吸水剖面的测试技术。用于水力压裂裂缝诊断主要是

5、根据裂缝中存在与原地层温度不同的液体，利用温度差异解释（判断）裂缝高度。但是我们A前所进行勘探开发煤层气的煤层深度范围一般在500-1100m的范围内，原始地层温度在25-40度之间。加上有些煤层水存在着与地表水的交换因素，煤层温度较低。现场发现测试出来的井温曲线难以明确的判断裂缝位H（商度），特别是地面温度与地层温度相近是很难确定地层吸水剖而。为丫避免这些不利因索影响，现场利用丫带有微差井温曲线的方法，有效的克服这一缺陷（阁1所示）。国家H然科学基金资助项固，项因编兮：2009CB219607通信作者.Tel:+86-10-69213510;E-mail:Iiaq55@126.comSIC

6、•JOJ一aj1LTWV山两WS3井测试结果图2地而电位测试原理图3.2地面电位测试地面也位测试方法是利用煤层压裂前后地层流体导电性能的差异来判断裂缝延伸的方向和距离的（王秀利，张金城，2007）。一般来说，煤层埋藏浅，煤层水矿化度低，我们所采用的压裂液多加入粘土稳定剂（氯化钾），其矿化度远大于煤层水的矿化度。压裂施工中，如果所用的工作液相对于地层为一个良导体，即液体电阻率勹地层介质的电阻率相比差异较大时，利用被测井罃管向地层供以高稳定度的电流（被伪随机码调制），这部分工作液在地层屮即可看作力一个场源，由于它的存在将使原电场（未进行注入施工前的地面屯场）的分布形态发生变化，即大部分电流集中到

7、低阻体带，这样势必造成地面的电流密度减小，地面电流密度减小相应的地面电位也会发生较大的变化。鉴于此，若在被测压裂井周围环形布置多组测点，釆用高精度的电位观测系统，测试压裂施工前后的地面也位变化，并通过一定的数据处理，就对达到解释压裂裂缝方位等有关参数的S的（图2）。目前该系统己能实现动态监测，对指导现场施工和压后评估及开发方案的编制都具有一定的参考价值。3.3同位素示踪测井有些人认为采用同位素示踪测井方法能弥