本發(fā)明涉及一種適合裂隙發(fā)育煤層的微裂縫支撐壓裂工藝，屬于煤層氣壓裂技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

煤層氣是指儲存在煤層中以甲烷為主要成分、以吸附在煤層基質(zhì)顆粒表面為主、部分游離于煤層孔隙中或溶解于煤層水中的烴類氣體，是煤的伴生礦產(chǎn)資源，屬非常規(guī)天然氣。我國貴州省煤層氣資源較為豐富，若能高效開發(fā)煤層氣即可以縮小貴州省能源供需的缺口，有利于改善貴州省的能源供給結(jié)構(gòu)，緩解其能源緊張的局面。

當(dāng)前煤層氣的開采主要是通過下列步驟是來實(shí)現(xiàn)的，第一步，在煤層中鉆一口煤層氣井，第二步，對該煤層氣井進(jìn)行壓裂改造，以產(chǎn)出具有商業(yè)開采價值的工業(yè)產(chǎn)氣量。在這一過程中，由于煤層氣成藏機(jī)理復(fù)雜，使得煤層較常規(guī)砂巖儲層具有如下特征：首先煤層基質(zhì)具有明顯的低孔、低滲、低含氣飽和度的特點(diǎn)；其次煤層骨架具有楊氏模量小、泊松比大，易產(chǎn)生變形的特點(diǎn)；再者煤層具有節(jié)理、微裂縫發(fā)育的特點(diǎn)；最后煤層吸附能力強(qiáng)，極易受到傷害。由于煤層的這些特點(diǎn)，使得煤層氣井在壓裂過程中壓裂段煤層很難形成一條寬而長的主裂縫，極易形成多裂縫，包括水力主裂縫、次級裂縫和微裂縫。

目前煤層氣井中所用的壓裂液支撐劑主要用于支撐水力主裂縫和次級裂縫，對于遠(yuǎn)離水力主裂縫處的微裂縫則并不能起到很好的支撐作用，但煤層中的微裂縫發(fā)育卻異常豐富，如果能對微裂縫進(jìn)行有效的支撐，將能大幅度提升煤層氣產(chǎn)量。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供了一種適合裂隙發(fā)育煤層的微裂縫支撐壓裂工藝，其目的在于，解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述問題。

本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

本發(fā)明提供一種適合裂隙發(fā)育煤層的微裂縫支撐壓裂工藝，壓裂時利用壓裂泵依次向煤層氣井中注入前置液—攜砂液—頂替液進(jìn)行水力壓裂，前置液、壓裂液和頂替液均為活性水壓裂液，支撐劑選用四種不同粒徑范圍的石英砂：細(xì)粉砂200～140目、粉砂140～70目、細(xì)砂70～40目、中砂40～20目，其中200～140目細(xì)粉砂和140～70目粉砂為前置液支撐劑，70～40目細(xì)砂和40～20目中砂為攜砂液支撐劑。

在本發(fā)明提供的較佳實(shí)施例中，上述活性水壓裂液由清水、助排劑、kcl和殺菌劑組成，且所述清水、助排劑、kcl、殺菌劑的質(zhì)量比為10000:10～30:100～200:5。

在本發(fā)明提供的較佳實(shí)施例中，上述助排劑為非離子表面活性劑或陰離子表面活性劑，且其表面張力≤26mn/m。

在本發(fā)明提供的較佳實(shí)施例中，上述70～40目石英細(xì)砂用于活性水壓裂液作為攜砂液前期支撐劑，40～20目石英中砂用于活性水壓裂液作為攜砂液后期支撐劑。

在本發(fā)明提供的較佳實(shí)施例中，上述支撐劑加砂比例為：每100m³砂量中200～140目的石英細(xì)粉砂為3～5m³，140～70目石英粉砂為20～25m³，70～40目石英細(xì)砂為52～60m³，40～20目石英中砂為15～20m³。

在本發(fā)明提供的較佳實(shí)施例中，上述壓裂泵排量為6～12m³/min。

在本發(fā)明提供的較佳實(shí)施例中，上述每米煤層厚度加砂量為12～15m³。

本發(fā)明的有益效果為：由于小粒徑支撐劑容易進(jìn)入微裂縫，對微裂縫能起到很好的支撐作用，所以本發(fā)明的前置液支撐劑選用了200-140目石英細(xì)粉砂和140-70目的石英粉砂。此外本發(fā)明前置液支撐劑在壓裂過程中還起著降低活性水壓裂液濾失的作用，有效地解決了煤層中因攜砂液濾失過多而造成活性水壓裂液攜砂能力漸弱的難題，從而使得攜砂液可以將70～40目石英細(xì)砂和40～20目石英中砂攜帶至裂縫深處，進(jìn)一步增加了水力主裂縫和次級裂縫的長度。所以本發(fā)明提供的煤層微裂縫支撐壓裂工藝不僅能有效的支撐微裂縫，同時也有利于支撐次級裂縫和水力主裂縫，從而拓寬了煤層氣的滲流通道，提高了煤層氣產(chǎn)量。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施方式的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施方式中所需要使用的附圖作簡單地介紹，應(yīng)當(dāng)理解，以下附圖僅示出了本發(fā)明的某些實(shí)施例，因此不應(yīng)被看作是對范圍的限定，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其它相關(guān)的附圖。

圖1本發(fā)明提供的微裂縫支撐示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)一步說明。

為使本發(fā)明實(shí)施方式的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施方式中的附圖，對本發(fā)明實(shí)施方式中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施方式是本發(fā)明一部分實(shí)施方式，而不是全部的實(shí)施方式。因此，以下對在附圖中提供的本發(fā)明的實(shí)施方式的詳細(xì)描述并非旨在限制要求保護(hù)的本發(fā)明的范圍，而是僅僅表示本發(fā)明的選定實(shí)施方式?；诒景l(fā)明中的實(shí)施方式，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其它實(shí)施方式，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

本發(fā)明提供一種適合裂隙發(fā)育煤層的微裂縫支撐壓裂工藝，壓裂時利用壓裂泵依次向煤層氣井中注入前置液—攜砂液—頂替液進(jìn)行水力壓裂，前置液、壓裂液和頂替液均為活性水壓裂液，支撐劑選用四種不同粒徑范圍的石英砂：細(xì)粉砂200～140目、粉砂140～70目、細(xì)砂70～40目、中砂40～20目，其中200～140目細(xì)粉砂和140～70目粉砂為前置液支撐劑，70～40目細(xì)砂和40～20目中砂為攜砂液支撐劑。由于小粒徑支撐劑容易進(jìn)入微裂縫，對微裂縫能起到很好的支撐作用，所以本發(fā)明的前置液支撐劑選用了200-140目石英細(xì)粉砂和140-70目的石英粉砂。此外，前置液支撐劑(200-140目石英細(xì)粉砂和140-70目的石英粉砂)在壓裂過程中還起著降低活性水壓裂液濾失的作用，有效地解決了煤層中因攜砂液濾失過多而造成活性水壓裂液攜砂能力漸弱的難題，因此在本發(fā)明較佳的實(shí)施例中，也增加了前置液支撐劑的比重，200-140目石英細(xì)粉砂和140-70目的石英粉砂的總量占到了總加砂量的23％-30％。

在本發(fā)明提供的較佳實(shí)施例中，上述活性水壓裂液由清水、助排劑、kcl和殺菌劑組成，且所述清水、助排劑、kcl、殺菌劑的質(zhì)量比為10000:10～30:100～200:5。

在本發(fā)明提供的較佳實(shí)施例中，上述助排劑為非離子表面活性劑或陰離子表面活性劑，且其表面張力≤26mn/m。

在本發(fā)明提供的較佳實(shí)施例中，上述70～40目石英細(xì)砂用于活性水壓裂液作為攜砂液前期支撐劑，40～20目石英中砂用于活性水壓裂液作為攜砂液后期支撐劑。70～40目石英細(xì)砂和40～20目石英中砂用于支撐次級裂縫和水力主裂縫，進(jìn)一步增加了水力主裂縫和次級裂縫的長度。

在本發(fā)明提供的較佳實(shí)施例中，上述支撐劑加砂比例為：每100m³砂量中200～140目的石英細(xì)粉砂為3～5m³，140～70目石英粉砂為20～25m³，70～40目石英細(xì)砂為52～60m³，40～20目石英中砂為15～20m³。

在本發(fā)明提供的較佳實(shí)施例中，上述壓裂泵排量為6～12m³/min。

在本發(fā)明提供的較佳實(shí)施例中，上述每米煤層厚度加砂量為12～15m³。相對于現(xiàn)有技術(shù)，增大了每米煤層厚度的加砂量，較現(xiàn)有技術(shù)每米加砂量(10m³)增大了20％-50％，使得壓裂縫的支撐空間體積增加，壓裂縫中的鋪砂濃度增加，改善了壓裂縫閉合過程中其導(dǎo)流能力持續(xù)下降的缺點(diǎn)。

實(shí)施例：

本實(shí)施例提供了一口位于貴州西北地區(qū)裂隙發(fā)育煤層氣井—m井，m井壓裂段煤層厚度為5m。對該壓裂段利用本發(fā)明提供的煤層微裂縫支撐壓裂工藝進(jìn)行施工的具體步驟如下：

由于煤層厚度為5m，設(shè)計每米加砂量15m³，總加砂量為75m³。

本實(shí)施例中使用的活性水壓裂液配方如下：

活性水壓裂液配方：清水+kcl(含量為1.5％)+助排劑(含量為0.3％)+殺菌劑(含量為0.05％)，且清水、kcl(含量為1.5％)、助排劑(含量為0.3％)、殺菌劑(含量為0.05％)的質(zhì)量比為200:5，其中助排劑表面張力為25mn/m。

本實(shí)施例中使用的支撐劑粒徑及不同粒徑之間的質(zhì)量比如下：

支撐劑粒徑：支撐劑選用了四種不同粒徑的石英砂：細(xì)粉砂200～140目、粉砂140～70目、細(xì)砂70～40目、中砂40～20目。

不同支撐劑粒徑之間設(shè)計的質(zhì)量比：每100m³支撐劑中200～140目細(xì)粉砂3m³、140～70目粉砂25m³、70～40目細(xì)砂55m³、40～20目中砂17m³。

由于本實(shí)施例的總加砂量為75m³，所以200～140目細(xì)粉砂2.25m³、140～70目粉砂18.75m³、70～40目細(xì)砂41.25m³、40～20目中砂12.75m³。其中前置液支撐劑(200～140目細(xì)粉砂+140～70目粉砂)占總加砂量的28％。

具體的，本實(shí)施例中壓裂泵排量為10m³/min。

該井段在應(yīng)用本發(fā)明提供的改造技術(shù)壓裂施工后，單井產(chǎn)氣量較同一井臺其余井平均產(chǎn)氣量提高20-30％。

本發(fā)明提供的一種適合裂隙發(fā)育煤層的微裂縫支撐壓裂工藝的有益效果為：由于小粒徑支撐劑容易進(jìn)入微裂縫，對微裂縫能起到很好的支撐作用，所以本發(fā)明的前置液支撐劑選用了200-140目石英細(xì)粉砂和140-70目的石英粉砂。此外本發(fā)明前置液支撐劑在壓裂過程中還起著降低活性水壓裂液濾失的作用，有效地解決了煤層中因攜砂液濾失過多而造成活性水壓裂液攜砂能力漸弱的難題，從而使得攜砂液可以將70～40目石英細(xì)砂和40～20目石英中砂攜帶至裂縫深處，進(jìn)一步增加了水力主裂縫和次級裂縫的長度。所以本發(fā)明提供的煤層微裂縫支撐壓裂工藝不僅能有效的支撐微裂縫，同時也有利于支撐次級裂縫和水力主裂縫，從而拓寬了煤層氣的滲流通道，提高了煤層氣產(chǎn)量。

以上所述，并非對本發(fā)明作任何形式上的限制，雖然本發(fā)明已通過實(shí)施例揭露如上，然而并非用以限定本發(fā)明，任何熟悉本專業(yè)的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明技術(shù)方案范圍內(nèi)，當(dāng)可利用上述揭示的技術(shù)內(nèi)容作出些許更動或修飾為等同變化的等效實(shí)施例，但凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對以上實(shí)施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的范圍內(nèi)。