煤层气井压裂液优选

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1、煤层气井压裂液优选煤层气井用压裂液在一定程度上，可以借鉴现行水基压裂液性能评价，但由F煤储层具有松软、割理发育、表面积大、吸附性强、压力低等与油薇储层不同的特性，由此而引起的高注入压力、复杂的裂缝系统、砂堵、支撑剂的嵌入、压裂液的返排及煤粉堵塞等问题，使得煤层气井用压裂液与油气田压裂液存在着差异，主要表现在：煤岩的表面积非常巨大，具有较强的吸附能力，要求压裂液同煤层及煤层流体完全配伍，不发生不良的吸附和反应：煤层割理发育，要求压裂液本身清洁，除配液用水应符合低渗层注入水水质要求外，压裂液破胶残渣也应较低，以避免对煤层孔隙的堵塞：压裂液应满足煤岩层防膨、降滤、返排、降阻、携砂等要求。对于

2、交联冻胶压裂液，要求其快速彻底破胶。煤的润湿性固体表面一般可以分为高能表面和低能表面两类。高能表面指的是金属及其氧化物、二氧化硅、无机盐等的表面。其表面自由能一般在500mN/m-5000mN/m之间。低能表面指的是有机固体表面，它们的表面自由能一般低了TOOmN/mc经试验测得晋城3#煤的表面自由能为属于•低能表面。由于水的表面张力较高，它一般不在低能表面上自动铺展。如果要使水在低能表面上铺展，最方便的办法就是在水中加入表面活性剂。从固体表面自由能也可以看出，对油气藏而言，它属r•高能表面。它对外来液体的表面张力和界面张力不是特别敏感。水的表面张力常温下为72左右，假如某助排剂水溶液

3、的表面张力为25mN/m,相对于岩石500mN/m-5000mN/m的表面自由能，两者会发生一样的润湿情况；而对于-50mN/m左右表面自由能的煤来说，两者的润湿情况就大不一样了。从这个角度讲，作为压裂液而言，里面不应该加入助排剂。加入以后，改变了液体和煤的润湿关系，对压裂液的返排反而不利。煤的孔隙度作为固态胶体的煤，其内部存在着许多孔隙，孔隙体积占煤的总体积的百分数为煤的孔隙度。孔隙度与煤化程度有关:煤化程度低的煤，其孔隙度基本在10%以上：中等煤化程度的煤，其孔隙度最低，约3%当煤化程度加深孔隙度乂出现增加的趋势。孔隙度大小还受成煤条件、煤岩组成等因素的影响。同一煤化程度的煤其孔隙

4、度都有一个波动范围。煤的孔径大小并不是均一的，有微孔,其直径小于20X10T0m；中孔，孔径为20-200X10-10m,其中多数小于100X10-10m；大孔的直径大于200X10T0m.各种煤孔的分布有一定的规律：碳含量低于75%的褐煤，其大孔占优势，中孔基本没有。在75%-82%之间的煤，中孔特别发达，空隙总体积主要由中孔和微孔所决定。碳含量在88犷91%的煤微孔占优势,其孔体积占70%以上，中孔一般很少。煤的表面积煤是多孔物质，其表面积包括颗粒外表面积和内部孔隙两部分。对于具有微孔结构的物质来说，表面积与孔隙体积之比率很大，能够吸附大量物质，所以，微孔及其发育的煤能吸附大量气体

5、。煤的表面积主要是内部孔隙，外表面积占的比例很小。煤的表面积大小不仅对了解煤的生成过程和煤的微观结构是重要的，而且与煤的吸附密切相关，因此，它是重要的物理性质之一。随着煤化程度的变化，煤的比表面积具有一定的变化规律。即煤化程度低的煤和煤化程度高的煤其比表面积大，而中等煤化程度的煤比表面积小。煤的渗透率渗透率是煤层气开发中关键的因素之一。由于煤层结构、组成等方面的特殊性，使得实验室对煤层渗透率的准确测试较困难，精确的测试只有来源于钻井的1生产测试。煤的渗透率通常分为相对渗透率和绝对渗透率。煤基质对气和水基本是不渗透的。因此裂隙网络系统是气体主要疏导途径。Puri等指出(1990),煤的基

6、质孔隙即使有，也对流体流动状态影响很小。Law,B.E.(1993)指出，煤中主要的流通通道是裂隙网络系统，煤基质的渗透性实际是不存在的。CNPC所钻煤层气井的基质渗透率都较偏低，一般都小F0.01X10-3um2：煤的裂隙网络均较发育，其各向异性比较明显，平行面裂隙网络方向的渗透率一般最大。通常煤层气井的压裂是指的将裂隙网络沟通。煤层渗透率与煤层埋深有着良好的关系相关关系。随着埋深得增加，渗透率降低。除深度对渗透率有影响外，地质构造也是增大渗透率的主要因素。储层粘土含量在压裂液配方体系研究中，首先应考虑压裂液对煤层的伤害，尤其是针对低渗储层。在实施压裂时，压裂液添加剂中的防膨剂及表面

7、活性剂的优选相当重要，因为该煤储层粘土绝对含量高，蒙脱石及伊利石的相对含量也高，旦属低渗储层，粘土的膨胀与运移都会使渗透率急剧降低；同时，高分子表活剂的加入势必改善液体与煤的润湿吸附特性，使得液体吸附在煤固体表面，导致孔道堵塞。由此，压裂液添加剂的优选及配方筛选应结合煤储层的物性，以使得压裂液侵入煤层后，尽可能的降低对煤层储层的伤害。试验测试项目表/界面张力测定试验、煤粉吸附试验、煤芯片吸附试验、煤粉膨胀试验、动态伤害试验、耐温耐剪切及流变试验