煤层气开发钻井压裂技术_中国煤炭行业知识服务平台

煤层气开发钻井压裂技术

来源：《煤炭科学技术》2016年第5期

煤层气（煤矿瓦斯）是一种赋存于煤层及煤系中的烃类气体资源，国家高度重视煤层气开发利用，出台了一系列扶持政策，促进了煤层气开发利用事业的快速发展。据统计，全国煤层气产量由2005年的23亿m³增加到2015年的180亿m³，其中地面开发量由2005年的0.3亿m³增加到2015年的44亿m³，井下抽采量由2005年的23亿m³增加到2015年的136亿m³。与此同时，煤矿瓦斯事故起数由2005年的414起下降到2015年的45起，瓦斯事故死亡人数也由2005年的2171人减少到2015年的171人。为及时系统性地报道一批具有代表性的前沿性、创新性的煤层气开发工程技术，我刊邀请业界知名专家、高级技术人才撰稿，组织开辟了“煤层气开发钻井压裂技术”专题，总结和凝练了一系列煤层气开发企业、科研院所、高等院校以及技术工程服务企业近年来在煤层气钻完井技术、压裂增产改造技术、排采技术等工程技术方面取得的创新性成果，以期有效地促进我国煤层气的开发利用，进一步改善煤矿安全生产条件。在此，特别感谢张遂安教授、汤达祯教授在专题组稿、约稿方面给予的大力支持和帮助，同时对各位作者积极为本刊撰稿表示衷心感谢。

行业视野: 煤层气
类别; 83个
关键词; 84位
专家; 22篇
论文; 20500IP
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煤层气水平井穿层压裂裂缝扩展机理

作者(Author)：李丹琼, 张遂安, 张士诚

摘要：为对煤层顶底板水平井穿层压裂技术提供理论支撑,以煤层顶底板水平井穿层压裂技术为模拟对象,应用大尺寸真三轴测试系统对天然岩样制得的试件进行了水平井压裂模拟试验,研究了地应力、天然裂缝及弹性模量对水力裂缝扩展的影响规律。结果表明:在采用水平井穿层压裂技术开发煤层气时,应优选垂向应力与最大水平应力差较大(5 MPa)的含煤地层;高弹性模量层中水力裂缝内压力较高,可进一步促进裂缝扩展;天然裂缝对水力裂缝扩展的影响不仅与逼近角有关,更与天然裂缝宽度、水力裂缝内注入压力相关。水力裂缝内注入压力较低(10 MPa)、天然裂缝较宽时(0.05 mm),水力裂缝易受天然裂缝影响,与天然裂缝相交后沿天然裂缝扩展;水力裂缝内注入压力较高时(30MPa),天然裂缝对水力裂缝扩展的影响减弱。

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2016年第05期

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钻井/固井工艺对煤层气直井产能的控制研究

作者(Author)：刘世奇, 桑树勋, 李梦溪, 朱启朋, 刘会虎

摘要：为了优化煤层气井钻井、固井工艺参数,依据沁水盆地南部樊庄区块71口煤层气直井生产数据与钻井、固井资料,探讨了钻井液密度和黏度、固井水泥浆密度和用量、顶替液用量对产能的控制机理。结果表明:煤层气井在钻井液密度小于1.05 g/cm~3、黏度小于30s,固井水泥浆密度小于1.85g/cm~3、用量小于22.5 m~3,顶替液用量小于10.0 m~3时,可获得较高产能;较高的钻井液和固井水泥浆密度、较高的钻井液黏度,以及较大的固井水泥浆与顶替液用量,均易造成煤储层孔、裂隙中固相介质积累,渗透率降低,不利于疏水降压和煤层气产出。综合钻井、固井工艺对煤层气井产能的影响,提出了优化的钻井、固井工艺参数,为钻井、固井工程实施和煤储层保护提供参考。

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2016年第05期

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钻井中煤体结构特征与井壁稳定性分析研究

作者(Author)：高向东, 王延斌, 张崇崇

摘要：为了研究煤体结构特征对煤层井壁稳定性的影响,基于GSI对煤体结构进行了量化,结合现场测井资料,通过主成分回归分析,建立了煤体结构空间展布的多元回归模型。根据Hoek-Brown强度理论,提出基于煤体结构GSI定量表征的煤层井壁稳定性空间评价新方法。以沁水盆地柿庄南区块钻井为例,计算了煤层井壁坍塌压力,结果表明:利用该方法获取的井壁坍塌压力与井径曲线的吻合度达75%,评价结果可靠;煤体结构越破碎,井壁坍塌压力越大,井壁稳定性越差;优势煤体结构是单井井壁稳定性的主控因素。

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2016年第05期

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基于多源信息融合的煤层气水平井随钻判识技术

作者(Author)：杨红军, 张遂安, 秦菁, 袁玉

摘要：针对目前采用单一数据源进行煤层气水平井随钻测量与判识的局限和不足,提出随钻测量与判识技术是煤层气水平井钻井施工过程中实现地质导向的关键,是钻头在目的层中顺利延伸的有力保障,充分利用多源信息融合技术处理不同信息源的优势,以BP神经网络作为融合算法,将综合录井数据与元素随钻测量技术进行融合,优选出与多源信息融合技术配套的元素随钻测量仪器,并设计了随钻测量仪器联机方案,确定了随钻判识功能实现的技术流程,建立了多源信息融合随钻判识网络。在沁水盆地某井利用基于多源信息融合的随钻判识网络进行实际应用可知,其可得到准确的判识结果。

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2016年第05期

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煤层气水平井玻璃钢筛管完井工艺技术

作者(Author)：毕延森, 鲜保安, 张晓斌

摘要：针对钢筛管完井工艺具有维护井壁稳定、高效防砂、防锈耐腐、安全经济、可实现管柱重入完成通洗井等优点,将玻璃钢筛管完井工艺作为一项新的完井工艺,在煤层气水平井裸眼完井、PE筛管完井技术上进行创新设计。试验结果表明:玻璃钢筛管较低的摩擦因数更利于管柱下入作业,较高的强度有利于保证水平段通道的完整,实现后期水平井段的通洗井作业,非金属的材质有利于煤矿后期的开采作业安全。玻璃钢筛管以冲管为内管可在整个作业过程中建立泥浆循环,可以有效处理下筛管过程中的遇阻现象,并能实现高压水力喷射洗井,更大限度地降低前期作业过程中对储层的损害。该工艺首次在山西煤层气现场施工32口井,累计筛管下入长度40 862 m,成功率100%玻璃钢筛管完井工艺可以促进煤层气开发。

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2016年第05期

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双生阳离子表面活性剂压裂液在煤层气井的应用

作者(Author)：梁利, 管保山, 刘萍, 刘玉婷, 卢海兵, 王玲

摘要：为了降低对煤储层的伤害,合成了一种双生阳离子表面活性剂和破胶剂,并优化形成了可控破胶的双生阳离子表面活性剂压裂液体系。研究结果表明:该表面活性剂链长度为传统单链表面活性剂长度的2倍,应用浓度与传统表面活性剂相比降低50%以上。该体系实现了低温下可控破胶,温度30℃下在2~8 h之内破胶液黏度达到3 m Pa·s,解决了表面活性剂压裂液破胶时间不可控制的难题。双生阳离子表面活性剂压裂液体系具有使用浓度低、造缝能力强、对煤储层伤害小(伤害率小于20%)、成本低、环境友好、可控破胶等特点,是适用于煤层气改造的压裂液体系,现场应用于65口井,均取得了较好的效果。

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