煤层气氮气泡沫压裂井排采认识.doc

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1、煤层气氮气泡沫压裂井排采认识【摘要】煤层气氮气泡沫压裂在美国和加拿大已广泛应用并取得良好的效果，目前也是国内煤层气压裂攻关研究方向之一。本文通过描述氮气泡沫压裂井地质及压裂情况，对比了其与常规水基压裂井排采中的异常，并对异常情况的处理方法进行了探讨。【关键词】煤层气氮气泡沫排采水基随着国家经济的持续发展，天然气的需求不断增强，预计到2015年我国天然气消费将达到2400亿立方米，缺口为500亿至600亿立方米，2020年缺口将进一步扩大到900亿立方米。国家在“十二五”能源开发总体战略中提出：推进煤层气、页岩气等非常规油气资源的开发，为煤层气的开

2、发提供了有利的政策支持，煤层气产业的发展迎来新的时代。我国煤层气资源丰富，2000m以浅总资源量36.81×1012m3，探明储量仅为1654×108m3，勘探潜力巨大。山西作为国内煤层气地质条件最好的区块之一，其开采主要是以清水压裂排采进行，目前在沁水盆地已经形成规模性开发，2011年已近建成20亿方的产能。国外氮气压裂和氮气泡沫压裂在低压、低渗和强水敏性储集层的煤层气压裂增产中，取得了比较好的效果，在以后的开发过程中就可能得到应用。1情况简介大排量氮气（无支撑剂）压裂技术在加拿大阿尔伯塔平原地区马蹄谷组煤层气压裂获得成功，针对马蹄谷组煤层干煤

3、层、不产水、储层压力低的特点开展了连续油管氮气压裂实现了商业化生产。氮气泡沫压裂工艺在美国应用成功普遍，在黑勇士盆地的煤层气开采井中，大多数的施工井都采用氮气泡沫压裂工艺。目前活性水压裂工艺是国内对煤层压裂改造最为成熟、使用最普遍的工艺。针对煤层的改造，还在进行着清洁压裂液压裂、氮气压裂、氮气泡沫压裂等试验的研究，其中清洁压裂液、氮气泡沫压裂已经成为国内煤层气压裂攻关研究的趋势。2011年大庆油田在海拉尔呼和湖地区进行了一口煤层气井的氮气泡沫压裂试验，下面对生产情况进行分析探讨。1.1储层条件海拉尔盆地煤层气资源丰富，预测有效资源量达10792×

4、108m3，其中位于盆地东部的呼和湖凹陷是海拉尔盆地的主要含煤凹陷之一，煤层气预测资源量位居海拉尔盆地各凹陷的之首，有效资源量达7428.4×108m3，与其它含煤凹陷相比具有煤层埋深浅适中，目的层构造稳定等特点，是煤层气勘探有利区块（表1所示）。？？？？？？？？？？？？？填充。含气量低，在0.44-2.94m3/t。1.2压裂改造情况对2号井进行了煤层氮气泡沫压裂。水基液采用了无固相的表面活性剂压裂液，设计了60m3大规模加砂，为达到有效支撑，优化了支撑剂组合，详细施工参数如下表2所示：该井施工过程中地面压力有所起伏，但幅度不大，整体呈平稳趋势

5、（见图2）。微地震裂缝监测结果：方位为北东方向76.5度，观测东翼缝长为131.5米，西翼缝长为125.1米，裂缝全长256.6米，实现了改造要求。目前国内煤层气排采主要是以抽油机机抽为主，排采工作制度是以排采区煤层等温吸附曲线为指导，根据煤层气解吸原理，结合煤储层条件，通过科学的有效排水，最大限度地实现煤层区域降压，获取更高的单井产气量或井组产气量。氮气泡沫压裂井与常规的活性水压裂相比，由于压裂过程中注入了大量的液氮，在排采过程中存在许多与水基压裂液排采的不同。2.1排采前期工作准备与正常水基压裂一样，氮气泡沫压裂井也可以根据当地的地质情况选择

6、煤层气井的排采方式，其排采前期的工作准备上与常规水基压裂主要存在以下不同。2.1.1？放溢流时间长大量注入液氮182.4m3，折算成标况下气态超过万方，由于气体的作用，煤层扩散过程压力下降非常的缓慢。套压在前12小时先稍有上升，后缓慢下降，12小时候套压基本不降。且放溢流时间非常长，该井累计放溢流就长达25天（表3所示）。由于气体量大，在放溢流过程中即出现气水两相流，所以氮气泡沫压裂井一定要有效的控制放溢流的速度，放溢流前要连接好针形阀，控制好放溢流过程中的两相流流速，时刻观察返排液中煤粉、含砂的情况，防止因为两相流过快导致煤层堵塞，影响后期排采

7、效果。2.1.2？易形成砂桥氮气泡沫压裂在压裂时，氮气是以液态形式通过液氮伴注与水基液混合，产生泡沫以泡沫的形式进入地层，当压裂结束后，液态的氮吸收地层的热量部分转化为气态，开始回流，一般会出现停泵后套压先升高后下降的现象。同时泡沫压裂液的携砂能力较强且密度相对较轻，在回流的氮气的作用下形成砂桥。2号井在第一次扩散压力至0mpa，井口无溢流后，开始探砂面冲砂，在冲至800m附近时遇阻，形成砂桥，加压15kn后通过砂桥，井口开始出现溢流，关井后套压持续上升，半小时套压即涨至5mpa。氮气压裂井在放溢流完成后，作业过程中要做好安全防喷准备，油管抽吸可

8、能导致井底流压波动，氮气突然冒出，产生井喷，在通过砂桥时更容易遇到高压气水流。2.1.3？下泵深度选择下泵过程中煤层吸入口可下至煤层底界