煤层气井压裂技术现状研究及应用

煤层气井压裂技术现状研究及应用

摘要：煤层气其主要成分为高纯度甲烷。煤层气开发的主要增产措施是压裂，而压裂设计是实施压裂作业的关键。本文介绍了煤层气储层的特征，并根据美国远东能源公司煤层气井压裂工艺技术，对其在山西寿阳区块几口井的压裂设计进行了分析。讨论了煤层气井压裂设计的主要参数如施工排量、压裂液、支撑剂、加砂程序的优化措施。

关键词：煤层气储层压裂设计小型压裂测试树脂涂层砂

1 引言

美国是率先进行煤层气开采的国家，其煤层气工业起步于70年代，大规模的发展则是在80年代。我国是世界上煤炭资源最丰富的国家之一，经测算煤层甲烷总资源量为30～351012 m3，约是美国的三倍。我国煤层气目前处于商业化生产的阶段。至今已在全国各煤矿区施工600多口煤层气井、10余个井组，大部分进行了压裂增产等措施。煤层气是我国常规天然气最现实、最可靠的替代能源，开发和利用煤层气可以有效地弥补我国常规天然气在地域分布上的不均和供给量上的不足。山西省是中国煤层气储量最丰富的地区之一，开发利用煤层气的优势十分突出，如何坚持科学发展的指导思想，解决开发利用过程中遇到的难点和瓶颈问题，达到合理有效地开发利用是我们当前应该着重思考的问题。

2 煤层气概况

煤层气俗称瓦斯，其主要成分为高纯度甲烷，是成煤过程中生成的、并以吸附和游离状态赋存于煤层及周岩的自储式天然气体，属于非常规天然气。在亿万年漫长的煤炭形成过程中，都有以甲烷为主的气体产生，如果它较多地从母质煤炭岩层中游离迁移出来并进入具有孔隙性和渗透性均良好的构造中储存积聚，则被称为煤成气（即煤基天然气），其开采方式与常规天然气较相似。

2.1 煤层气的赋存特点

煤层气藏与常规气藏最大的差异就是煤层甲烷不是以简单的游离状态储存于煤岩的孔隙中，煤层气中90%以上均是吸附状态附着于煤的内表面上，少量的煤层气是以游离状态储存于煤岩的割理、裂隙和孔隙中，还有部分煤层气是以溶解状态储存于煤层水中。煤是一种多孔介质，其中微孔隙特别发育，形成了异常巨大的内表面面积，据测定每吨煤的内表面面积可达0.929亿m2 。煤的颗粒表面分子通过范德华力吸引周围气体分子，这是固体表面上进行的一种物理吸附过程。压力对吸附作用有明显影响，国内外的研究均表明，随着压力增加，煤对甲烷的吸附量逐渐增大。

2.2 煤层气储层特征

煤层气排采技术规范

煤层气排采技术规范

煤层气企业标准 煤层气井排采工程技术规范 (试行) 2008-08-18发布2008-08-18实施

煤层气企业标准 煤层气井排采工程技术规范 1范围 本标准规定了煤层气井排采工程施工过程中各工序的技术标准，包括排采总体方案的制定、泵抽系统、排采设备及地面流程的安装、场地标准、下泵作业、洗井、探冲砂、资料录取、分析化验、总结报告编制等技术要求。 本标准适用于煤层气井的排采作业工程。 2引用标准 下列标准所包含的条文，通过对标准的引用而成为本规范的条文。 中联煤层气有限责任公司煤层气井排采作业管理暂行办法 SY/T 5587.6-93 油水井常规修井作业起下油管作业规程 SY/T 5587.7-93 油水井常规修井作业洗井作业规程 SY/T 5587.16-93 油水井常规修井作业通井、刮削套管作业规程 SY/T 5587.5-93 油水井常规修井作业探砂面、冲砂作业规程 SY/T5523-92 油气田水分析方法 SY/T6258-1996 有杆泵系统设计计算方法

3 排采总体方案的制定 3.1基本数据 3.1.1钻井基本数据 钻井基本数据包括地理位置、构造位置、井别、井型、施工单位、目的层、开钻日期、完钻日期、完井日期、钻井周期、完钻井深、完钻层位、最大井斜、井深、方位、人工井底、补芯高。 3.1.2完成套管程序 完成程序包括套管规范、下深、钢级、壁厚、水泥返高、固井质量、短套管、油补距。 3.1.3煤层深度、厚度及射孔井段 3.1.4解吸/吸附分析成果 包括含气量、含气饱和度、临界压力 3.1.5注入/压降测试及原地应力测试数据 包括渗透率、表皮系数、储层压力、压力梯度、研究半径、煤层温度、闭合压力、闭合压力梯度、破裂压力等。 3.2 排采总体方案 3.2.1排采目的 3.2.2排采目的层及排采方式 3.2.3排采设备及工艺流程设计 3.2.4排采周期 3.3工艺技术要求 3.3.1动力系统 3.3.2抽油机 3.3.3泵挂组合

煤层气钻井中的几个关键技术问题

煤层气钻井中的几个关键技术问题 2008-11-17 来源 关于煤层气 1.1煤层气的成因及主要成份 煤层气是一种在含煤岩层中，以腐植性有机物质为主的成煤物质在成煤过程中自生、自储式非常规的天然气，俗称瓦斯，主要成分为CH4，占90%以上。煤层气在煤层中生成，并以吸附、游离状态储存在煤层及邻近岩层之中。 1.2煤层气的危害 煤层气一直被看作是对煤矿开采造成严重安全威胁的有害气体，在煤炭开采史中，由于煤层气导致了多起瓦斯、煤尘爆炸事故和煤与瓦斯的突出事故。煤层气的主要成分甲烷是具有强烈温室效应的气体，其温室效应要比CO2大20倍，散发到大气中的甲烷污染环境，导致气候异常，同时大气中的甲烷消耗平流层中的臭氧，而臭氧减少使照射到地球上的紫外线增加、形成烟雾，还可诱发某些疾病，危害人类健康。 1.3煤层气的利用 另一方面，甲烷作为煤层气的主要成分，其常温下的发热量为3.43～ 3.71MJ/Nm3，其热值与天然气相当，是一种高效、洁净的非常规天然气，可以用作民用燃料，也可以用于发电和汽车燃料，还是化工产品的上等原料，具有很高的经济价值。 1.4山西沁水潘庄矿区煤层气开发 山西沁水潘庄矿区煤层气开发已经初具规模，其中由中联公司开发的煤层气井日产气量平均在2000m3以上，主要用作化工及工业燃料、汽车燃料等，山西晋城煤业集团所属的寺河煤矿正在建设全国最大的120MW燃气轮低热值煤层气发电站。 1.5煤层气钻井工艺 煤层气钻井工艺基本和石油钻井工艺相似，都是在井眼钻成后，全井下生产套管，固井，然后通过射孔、压裂等工艺，最后达到采气的目的。一九四队从2006年8月起在山西沁水县为中联公司施工煤层气井，已成功完井6口，进尺2800多米，实现产值300余万元。本文结合煤层气井施工的实际，提出煤层气井钻井施工中防止井斜、钻井液固相控制、煤层钻进、下套管和固井这四个关键性技术问题。 2.煤层气钻井施工中的几个关键技术问题 2.1钻井防斜 2.1.1煤层气钻井对井斜的要求 由于在钻井完成后，还要进行射孔、压裂、安装井下装置等后续施工，对于钻井质量中的井斜有严格的要求，井深500m井斜0～1.0°为优质，1.0～2.5°为合格，超过2.5～3.0°为不合格，超过3.0°为报废。 2.1.2造成井斜的主要原因

煤层气井压裂技术现状研究及应用

煤层气井压裂技术现状研究及应用 摘要：煤层气其主要成分为高纯度甲烷。煤层气开发的主要增产措施是压裂，而压裂设计是实施压裂作业的关键。本文介绍了煤层气储层的特征，并根据美国远东能源公司煤层气井压裂工艺技术，对其在山西寿阳区块几口井的压裂设计进行了分析。讨论了煤层气井压裂设计的主要参数如施工排量、压裂液、支撑剂、加砂程序的优化措施。 关键词：煤层气储层压裂设计小型压裂测试树脂涂层砂 1 引言 美国是率先进行煤层气开采的国家，其煤层气工业起步于70年代，大规模的发展则是在80年代。我国是世界上煤炭资源最丰富的国家之一，经测算煤层甲烷总资源量为30～351012 m3，约是美国的三倍。我国煤层气目前处于商业化生产的阶段。至今已在全国各煤矿区施工600多口煤层气井、10余个井组，大部分进行了压裂增产等措施。煤层气是我国常规天然气最现实、最可靠的替代能源，开发和利用煤层气可以有效地弥补我国常规天然气在地域分布上的不均和供给量上的不足。山西省是中国煤层气储量最丰富的地区之一，开发利用煤层气的优势十分突出，如何坚持科学发展的指导思想，解决开发利用过程中遇到的难点和瓶颈问题，达到合理有效地开发利用是我们当前应该着重思考的问题。 2 煤层气概况 煤层气俗称瓦斯，其主要成分为高纯度甲烷，是成煤过程中生成的、并以吸附和游离状态赋存于煤层及周岩的自储式天然气体，属于非常规天然气。在亿万年漫长的煤炭形成过程中，都有以甲烷为主的气体产生，如果它较多地从母质煤炭岩层中游离迁移出来并进入具有孔隙性和渗透性均良好的构造中储存积聚，则被称为煤成气（即煤基天然气），其开采方式与常规天然气较相似。 2.1 煤层气的赋存特点 煤层气藏与常规气藏最大的差异就是煤层甲烷不是以简单的游离状态储存于煤岩的孔隙中，煤层气中90%以上均是吸附状态附着于煤的内表面上，少量的煤层气是以游离状态储存于煤岩的割理、裂隙和孔隙中，还有部分煤层气是以溶解状态储存于煤层水中。煤是一种多孔介质，其中微孔隙特别发育，形成了异常巨大的内表面面积，据测定每吨煤的内表面面积可达0.929亿m2 。煤的颗粒表面分子通过范德华力吸引周围气体分子，这是固体表面上进行的一种物理吸附过程。压力对吸附作用有明显影响，国内外的研究均表明，随着压力增加，煤对甲烷的吸附量逐渐增大。 2.2 煤层气储层特征

煤层气井钻井井控实施细则

煤层气钻井井控实施细则（暂行） 中石油煤层气有限责任公司 ○二一一年四月

目录 一一一总则 一一一风险评估和分级管理 一一一一级风险井井控管理 一一一二级风险井井控管理 第五章防火、防爆措施 第六章井控应急救援 第七章井控技术培训 第八章井控管理制度 第九章附则

第一章总则 第一条煤层气是一种以吸附态吸附在煤的微孔隙表面的气体，需要通过排水降压方式才得以采出，是一种非常规气藏。 第二条为了进一步推进煤层气钻井井控工作科学化、规范化，提高井控管理水平，有效预防井喷事故的发生，保证人民生命财产安全，保护环境和油气资源不受破坏。参照中国石油天然气集团公司《石油与天然气钻井井控规定》，结合煤层气自身开发特点制定本实施细则。 第三条本实施细则适用于煤层气勘探开发钻井工程施工作业，进入所辖地区的所有钻井队伍及相关技术服务队伍应执行本细则。 第二章风险评估和分级管理 第四条井控风险评估 根据煤层气特点，将煤层气钻井作业风险划分为两级，按二 级井控风险进行管理。 一级风险井：预探井、含浅层气和CO2、H2S等有毒有害气体的开发井、评价井。 二级风险井：不含浅层气和CO2、H2S等有毒有害气体的详探（评价）井、开发井。 第五条井控分级管理 （一）井控装备配套 一级风险井必须安装防喷器，二级风险井在满足一次井控的条件下，可不安装防喷器。

（二）管理要求 一级风险井：相关建设单位在公司专业管理部门的指导下全 面进行管理。 二级风险井：相关建设单位独立进行全面管理。 第三章一级风险井井控管理 第六条井控设计是钻井地质和钻井工程设计的重要组成 部分，公司地质、工程设计部门要严格按照井控设计的相关要求进行井控设计，需由公司主管部门负责审核审批。 第七条钻井井口距离高压线及其它永久性设施不小于75m，距民宅不小于100m；距铁路、高速公路不小于200m；距学校、医院、油库、河流、水库、人口密集及高危场所等不小于500m。若安全距离不能满足上述规定，应组织进行安全、环境评估，并制定有针对性的井控措施和应急预案。 第八条地质设计应根据物探资料及本构造邻近井和邻构造的钻探情况，提供本井全井段预测的地层压力系数、浅气层、有毒有害气体资料和复杂情况。 第九条工程设计应根据地层压力系数、浅气层资料、岩性剖面及安全钻进的需要，设计合理的井身结构和套管程序，绘制 各次开钻井口装置及井控管汇安装示意图，并提出相应的安装、试压要求。 第十条工程设计应根据地质设计提供的资料进行钻井液设计，钻井液密度以各裸眼井段中的最高地层孔隙压力当量钻井液密度值为基准，另加一个安全附加值0.02g/cm3～0.15g/cm3；具

煤层气地面集输工程技术规范正式版

Through the joint creation of clear rules, the establishment of common values, strengthen the code of conduct in individual learning, realize the value contribution to the organization.煤层气地面集输工程技术 规范正式版

煤层气地面集输工程技术规范正式版 下载提示：此管理制度资料适用于通过共同创造，促进集体发展的明文规则，建立共同的价值观、培养团队精神、加强个人学习方面的行为准则，实现对自我，对组织的价值贡献。文档可以直接使用，也可根据实际需要修订后使用。 1 范围 本标准规定了煤层气地面集输工程设计和施工的技术等。 本标准适用于煤层气地面集输工程建设的设计、施工和验收。 2 规范性引用文件 下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。 GB 50251 输气管道工程设计规范

GB 50275-98 压缩机、风机、泵安装工程施工及验收规范 GB/T 15543 油气田液化石油气 GB/T 50183 石油天然气防火规范 SYL 04-83 天然气流量的标准孔板计量方法 SY/T 0076－2003 天然气脱水设计规范 SY/T 0089-2006 油气厂、站、库给水排水设计规范 SY/T 0515-1997 油气分离器规范 JJF 1059—1999 机械设备安装工程施工及验收规范 3 术语和定义 下列术语和定义适用于本文件。

煤层气钻井与完井技术

煤层气井钻井完井技术浅议 蒋作焰 【摘要】：煤层在储层物性、机械力学性质及储集方式等方面具有与常规油气储层不同的特征；这些特征决定了煤层气井钻井、取心、完井及储层保护诸技术的特殊性。据此，我们从钻井完井工程的角度分析了现有技术存在的问题和制约煤层气开发效果的主要因素。研究并形成了一整套煤层气井的取心技术、储层保护技术和完井技术。这套技术应用于中国多个煤层气试验开发区，不仅满足了地质评价的需要，也为实现煤层气工业性开采起到了积极推动作用。 【关键词】：煤层气钻井技术完井技术 【作者】：蒋作焰2006年毕业于长江大学石油工程专业，中原石油勘探局钻井一公司工程师。

前言 煤层气又称煤层甲烷,是一种优质高效清洁能源。凭借良好的安全效益、环保效益和经济效益，煤层气的勘探开发已在国际上引起广泛的关注。我国煤层气资源十分丰富,但是目前我国的天然气勘探开发还处于起步阶段。中原钻井通过多年的攻关研究和试验，形成并掌握了一整套适合煤层气的钻井完井工艺技术，其内容包括：煤层造穴技术、连通技术、煤层井眼轨迹控制技术、水平分支井技术、充气欠平衡钻井技术、煤层绳索取心技术、煤层气完井技术、煤储层保护技术、煤层气井完井技术等。 一、煤层气井钻井完井的特殊性 煤层气钻井完井技术是建立在煤层地质力学性质及开采要求基础之上的。煤层具有不同于其他储层的特殊地质特性表现在以下几个方面： 1、井壁稳定性差，容易发生井下复杂故障。 煤层机械强度低，裂缝和割理发育，均质性差，存在较高剪切应力作用。因而煤层段井壁极不稳定，在钻井完井过程中极易发生井壁坍塌、井漏、卡钻甚至埋掉井眼等井下复杂。 2、煤层易受污染，实施煤层保护措施难度大。 煤层段孔隙压力低且孔隙和割理发育，极易受钻井液、完井液和固井水泥浆中固相颗粒及滤液的污染；但在钻井完井过程中，为安全钻穿煤层，防止井壁坍塌，又要适当提高钻井液完井液的密度，保持一定的压力平衡。这就必然会增加其固相含量和滤失量，加重煤层的污染。因此，存在着防止煤层污染和保证安全钻进的矛盾，从而使实施煤层保护较油气层更为困难。 3、煤层破碎含游离气多，取心困难。

煤层气排采技术规范

煤层气排采技术规范 煤层气企业标准 煤层气井排采工程技术规范 (试行) 2008-08-18发布 2008-08-18实施 煤层气企业标准 煤层气井排采工程技术规范 1 范围 本标准规定了煤层气井排采工程施工过程中各工序的技术标准，包括排采总体方案的制定、泵抽系统、排采设备及地面流程的安装、场地标准、下泵作业、洗井、探冲砂、资料录取、分析化验、总结报告编制等技术要求。本标准适用于煤层气井的排采作业工程。 2 引用标准 下列标准所包含的条文，通过对标准的引用而成为本规范的条文。中联煤层气有限责任公司煤层气井排采作业管理暂行办法 SY/T 5587.6-93 油水井常规修井作业起下油管作业规程 SY/T 5587.7-93 油水井常规修井作业洗井作业规程 SY/T 5587.16-93 油水井常规修井作业通井、刮削套管作业规程 SY/T 5587.5-93 油水井常规修井作业探砂面、冲砂作业规程 SY/T5523-92 油气田水分析方法 SY/T6258-1996 有杆泵系统设计计算方法 3 排采总体方案的制定 3.1基本数据

3.1.1钻井基本数据 钻井基本数据包括地理位置、构造位置、井别、井型、施工单位、目的层、开钻日期、完钻日期、完井日期、钻井周期、完钻井深、完钻层位、最大井斜、井深、方位、人工井底、补芯高。 3.1.2完成套管程序 完成程序包括套管规范、下深、钢级、壁厚、水泥返高、固井质量、短套管、油补距。 3.1.3煤层深度、厚度及射孔井段 3.1.4解吸/吸附分析成果 包括含气量、含气饱和度、临界压力 3.1.5注入/压降测试及原地应力测试数据 包括渗透率、表皮系数、储层压力、压力梯度、研究半径、煤层温度、闭合压力、闭合压力梯度、破裂压力等。 3.2 排采总体方案 3.2.1排采目的 3.2.2排采目的层及排采方式 3.2.3排采设备及工艺流程设计 3.2.4排采周期 3.3工艺技术要求 3.3.1动力系统 1 3.3.2抽油机 3.3.3泵挂组合 3.3.4 地面排采流程 a.采气系统;

煤层气压裂工艺技术及实施要点分析

煤层气压裂工艺技术及实施要点分析 发表时间：2019-07-17T09:24:30.543Z 来源：《建筑学研究前沿》2019年7期作者：康锴 [导读] 我国地大物博，矿产资源丰富，煤层气资源总储量占居首位，可以与天然气的总储量相媲美。 新疆维吾尔自治区煤田地质局一六一煤田地质勘探队 摘要：近几年，我国经济建设发展迅速，煤矿企业为我国发展做出了很大贡献。我国煤层具有松软、压力低、表面积大和割理发育的特征，导致煤层气开采普遍存在经济效益低、单井产量低的问题。为了适应煤层气特殊的产出条件，本文探讨煤层气压裂工艺技术与实施要点，以期为我国煤层气开采提供参考意见。 关键词：煤层气；压裂工艺技术；实施要点 引言 我国地大物博，矿产资源丰富，煤层气资源总储量占居首位，可以与天然气的总储量相媲美。因为煤层气本身属于清洁能源发展行列，本身带有极强的清洁性能和使用的高效性，对于此资源进行科学合理的开发应用，能够有效缓解现阶段我国能源紧缺的尴尬局面。进行开采过程中，需要对煤层的低饱和、低渗透和低压的发展特点充分了解，可以通过对水力压裂技术的改造升级，完成增产增效工作，保证煤层气井开采效率和高质量发展。在此过程中，需要注意的问题是，因为不同煤层在发展过程中，都受到不同介质的作用，其内部构成和物质特性方面都存在很大差异性，所以，科学掌握煤层气压裂工艺技术有着重要的现实意义。 1煤层气探采历史 1733年美国首次实现地下管道煤层气抽放，1920年第一次完成3口地面煤层气抽采井。1953年在圣胡安完成高产井，日产1.2万m3。我国起步较晚，1957年阳泉四矿在井下成功实现，临近煤层瓦斯抽采。1992年正式开始研究实验。1996年中联煤层气有限责任公司的成立，标志着我国煤层气开发研究的新纪元。 2矿岩压裂的主要影响因素 2.1天然裂缝割理 在煤层开采发展过程中，主要的裂缝系统包括天然裂缝和割理，这两种现象会严重影响到压裂裂缝的发展形态，同时还会对周围水文地质的发展起到一定的影响作用。通常它们的主要性能会对水力裂缝的形态进行延伸，造成冲击作用，也就是说，通过这两个作用力的共同作用，煤层气井在发展和延伸的时候，很容易发生突然转向和次生裂缝。 2.2矿岩力学性质 对矿岩力学性质进行研究的过程中，需要重点做好三个方面的工作：首先，做好矿岩硬度和密实度的勘察工作。第二，对整体强度和弹性力度问题进行研究。第三，深入探讨研究断裂相关内容。对有显著特点的矿样进行综合检测分析，通过观察和对比，得到的结论是，矿岩在受到某些压力和应力的共同作用下，其自身的特征也会发生改变，呈现出弹性模量低、脆性大、易破碎和易受压缩等显著特点，所以，需要对矿岩力学性质进行综合研究。 2.3地应力 在矿井气层发生水力起裂现象的过程中，地应力的变化情况会对裂缝整体位置和形态产生主要影响作用。通过科学调查结果显示，起裂压力大小情况与地应力差之间存在负相关的变化发展联系。换言之，破裂压力的影响因素主要为天然裂缝与最大水平主应力间的夹角，在高水平应力差作用力的影响下，会发生层次较规律的主缝问题。在低水平应力差作用力的影响下，裂缝问题就会向周边进行延伸和扩展。 3煤层气压裂工艺技术 3.1大排量压裂技术 在煤层储层中，有着大量的天然割理系统，加之在压裂施工中使用了活性水压裂液，因此容易造成在压裂过程中滤失量过大及效率低的情况。而为了控制液体滤失以保障效率，应当要根据活性水压裂液的特点，选择大排量注入压裂液的施工方式。 3.2低砂比压裂技术 煤层气压裂的砂比是由多种因素共同决定的，包括煤层本身的特性、压裂液及其排量、支撑剂密度等等。煤层具有性脆、易破碎以及易滤失等特性，而这些都容易引起压裂过程中煤层出现砂堵；再者压裂液粘度低，也是造成砂堵的一项常见因素。而若应用低砂比压裂技术，则能够十分有效地预防砂堵现象。 3.3脉冲加砂技术 若想实现煤层气开采的增产，其主要途径之一就是尽量增加缝长和沟通天然割理系统。在深层煤层气的压裂施工过程中，支撑剂的泵入可以选择采用将前置液与携砂液交替注入的方式。这种方法既能够更多地增加缝长和沟通天然割理系统，同时又能够防止砂堵，提高压裂效率。 3.4复合支撑技术 该深层煤层气储层的闭合压力＜20MPa，经分析和评价后，认为其在支撑剂的选择上以石英砂为宜。由于煤层气储层具有易滤失的特点，所以在加砂前，首先要处理天然割理，即加入适量的细粒径石英砂，从而降低其滤失；其次在加砂过程中，要加入适量的中粒径石英砂，从而延伸裂缝；而在加砂后期，则要加入粗粒径石英砂，以使煤层中的气流畅通。 4煤层气压裂工艺技术及实施要点分析 4.1优选煤层气压裂液体系 在煤层气压裂中，压裂液既需要携砂、造缝，又会因液体浸入储层而伤害煤层，所以优选压裂液体系至关重要，即要求煤层气压裂液满足压裂工艺的技术要求、与储层配伍性且尽量不伤害煤层。煤层气井从客观实际出发优选压裂液体系，具体要点包括：一是少用添加剂，如有机类添加剂，以免伤害煤储层；二是研发与煤层气压裂条件相适宜的压裂液材料，以提高其与煤储层的配伍性；三是在满足压裂工艺与施工要求的前提下，提高压裂液的经济性，从而适应市场经济的发展要求。据此，山西沁水盆地煤层气井决定选用清水压裂。

煤层气钻井中的几个关键技术问题

煤层气钻井中的几个关键技术问题 218-12-10 1. 关于煤层气 1.1煤层气的成因及主要成份 煤层气是一种在含煤岩层中，以腐植性有机物质为主的成煤物质在成煤过程中自生、自储式非常规的天然气，俗称瓦斯，主要成分为CH4，占90%以上。煤层气在煤层中生成，并以吸附、游离状态储存在煤层及邻近岩层之中。 1.2煤层气的危害 煤层气一直被看作是对煤矿开采造成严重安全威胁的有害气体，在煤炭开采史中，由于煤层气导致了多起瓦斯、煤尘爆炸事故和煤与瓦斯的突出事故。煤层气的主要成分甲烷是具有强烈温室效应的气体，其温室效应要比CO2大20倍，散发到大气中的甲烷污染环境，导致气候异常，同时大气中的甲烷消耗平流层中的臭氧，而臭氧减少使照射到地球上的紫外线增加、形成烟雾，还可诱发某些疾病，危害人类健康。 1.3煤层气的利用

另一方面，甲烷作为煤层气的主要成分，其常温下的发热量为3.43～3.71MJ/Nm3，其热值与天然气相当，是一种高效、洁净的非常规天然气，可以用作民用燃料，也可以用于发电和汽车燃料，还是化工产品的上等原料，具有很高的经济价值。 1.4山西沁水潘庄矿区煤层气开发 山西沁水潘庄矿区煤层气开发已经初具规模，其中由中联公司开发的煤层气井日产气量平均在2000m3以上，主要用作化工及工业燃料、汽车燃料等，山西晋城煤业集团所属的寺河煤矿正在建设全国最大的120MW燃气轮低热值煤层气发电站。 1.5煤层气钻井工艺 煤层气钻井工艺基本和石油钻井工艺相似，都是在井眼钻成后，全井下生产套管，固井，然后通过射孔、压裂等工艺，最后达到采气的目的。一九四队从2006年8月起在山西沁水县为中联公司施工煤层气井，已成功完井6口，进尺2800多米，实现产值300余万元。本文结合煤层气井施工的实际，提出煤层气井钻井施工中防止井斜、钻井液固相控制、煤层钻

煤层气井压裂标准样本

沁水盆地南部煤层气田枣园煤层气开发示范工程项目煤层气井压裂总体技术方案 中联煤层气有限责任公司

沁水盆地南部煤层气田枣园煤层气开发示范工程项目压裂总体技术方案 设计人： 审核人： 审批人： 中联煤层气有限责任公司

目录 前言 一、地质概况 二、基本数据 三、地质设计 四、施工工艺技术要求 五、安全环保及质量要求 六、应提交的资料报告 七、附录： 附录1、主要施工工序预测 附录2、压裂施工应上主要设备、材料 附录3、井身结构示意图

前言 枣圆煤层气开发试验区总体布置40口井，1999年首先实施第一批井—“9+1方案”，即以TL-003井为基础，再打9口井，组成10口井的井网。井网呈菱形分布（图3），菱形的短轴/长轴约为0.6；井网井距沿主裂缝方向（以TL-003井压裂资料为依据，主裂缝方位为N45°E。）约400m，垂直主裂缝方向不小于300m 。 “9+1方案”菱形井网周边上共布置有7口井，中心位置布有三口井。 井网其它各井钻井工程全部结束后，统一对煤层进行射孔压裂和排水采气试验。以整体改造，面积降压为基础，采取同步实施，单井监测，综合评估的方法评价煤层在井间干扰条件下的地层压力变化，吸附气的脱附情况以及出水产气能力。 在压裂工艺上，选取不同类型的压裂液，目的是通过压裂改造和测试手段，评价不同液体对煤层的改造程度和增产效果，从中优化出适合本地区储层特征的压裂液体系。

一、地质概况 沁水南部-该区为煤田普查区、详查区和精查区。西部和北部主要为普查区和远景区。目前共有煤层气井20口，其中16口排采井。已完成的煤田勘探（87口井）和煤层气勘探（21口井）能够比较好的控制了煤层的分布、主要煤层的厚度变化、埋深和煤岩煤质的变化；煤层气井资料比较好地揭示了煤层含气量渗透率和储层压力的分布特征。勘探结果表明，该区总体上为一个高渗富集区。该区主要地质特征如下： 1、煤层分布与沉积环境 勘探结果表明，该区煤层厚度大，区域上分布稳定，3号煤层厚度5~7m，平均6m；15号煤层厚度2~4m，平均厚度3m。煤田地质勘探所获得的煤层厚度及分布特征基本是可靠的。 煤层分布状态与其沉积环境密切相关。C3t早期主要为大范围的分流间湾相环境，P1s 早期主要为湖泊~沼泽相环境，上述沉积环境有利于成煤。 2、煤层实际含气量 近期煤层气井实测气含量资料表明，采用现代方法测得的含气量结果比煤田勘探提供的瓦斯含量高1/3~3/5。 根据TL-003井、TL-006井、TL-007井、晋试1井、潘2井和CQ-9井的实测结果，一般在20~30m3/t，平均23~25m3/t之间。在寺头断层以东地区，煤层含气量高，表现出由北向南含气量逐渐增高的趋势。煤层实际含气量高于煤田勘探成果。 3、含气饱和度 根据目前所掌握的资料，该区自北向南含气饱和度由低向高。TL-003井3号煤的含气饱和度只有85.6%，到潘庄地区则呈饱和或超饱和状态。这种变化规律，主要受控于保存条件。 对于这种构造特别稳定的煤层，煤层顶板的封盖性起到不可忽视的作用，高含气量井的3号煤层直接顶板主要为泥岩。 沁水南部3号煤层顶板岩性

沁水盆地南部煤层气压裂_排采关键技术研究_杨焦生

第４６卷第１期一一一一一一一一一一一一一一中国矿业大学学报一一一一一一一一一一一一一V o l ．４６N o ．１２０１７年１月一一一一一一一一一J o u r n a l o fC h i n aU n i v e r s i t y o fM i n i n g &T e c h n o l o g y 一一一一一一一一一J a n ．２０１７收稿日期:２０１６０５０３ 基金项目:国家重大专项(２０１６Z X ０５０４１Ｇ００２ )通信作者:杨焦生(１９８０－), 男,河南省焦作市人,工程师,博士研究生,从事煤层气开发研究工作．E Ｇm a i l :y a n g j s ６９＠p e t r o c h i n a ．c o m．c n T e l :１３５１３０１４２１６沁水盆地南部煤层气压裂二排采关键技术研究 杨焦生１,赵一洋１,王玫珠１,王一勃１,王金友２,张继东１,刘一坤１ (１．中国石油勘探开发研究院廊坊分院,河北廊坊一０６５００７; ２．渤海钻探工程有限公司第二录井分公司,河北任丘一０６２５５２)摘要:为了提高沁水盆地南部煤层气压裂二排采技术适应性,采用数值模拟和动态分析方法,研究了压裂裂缝形态与产能的关系二不同排采阶段控制机理与要点二煤层气井产水特征及其对产气的影响,建立了复杂裂缝条件下产能分析方法二煤层可动水及外来水侵评价方法．认为地质条件及压裂工艺控制裂缝发育形态,在低渗煤层中形成一条高导流的压裂主裂缝至关重要．研究结果表明:在渗透率为０．１~１m D 低渗煤层中形成一条高导流的主裂缝越长,产气效果越好．排采方面,单相水流阶段应以降低应力敏感伤害二扩大压降为主,该阶段排采时间６~１０个月以上二降液速度２~５m /d 二可动水排出３０％以上二压降半径大于１２０m ( 已产生井间干扰)的井易高产;两相流初期上产阶段应控制好动液面二套压和气体瞬时流速,保证气二水稳定产出,降低不稳定流动造成的附加伤害．煤层气井产水特征二产水量大小及煤层中水的采出程度决定后期产气效果,而煤层中原始可动水量大小二外来水体规模及侵入程度控制产水量及压降,据此可指导排采管控．关键词:煤层气;压裂;复杂裂缝;排采控制;生产诊断;产水特征;外来水侵中图分类号:P６１８．１１ 文献标志码:A 文章编号:１０００Ｇ１９６４(２０１７)０１Ｇ０１０２Ｇ０９ S t u d y o f k e y t e c h n o l o g i e s o n c o a l b e dm e t h a n e f r a c t u r i n g a n d d r a i n a g e i n t h e s o u t h e r nQ i n s h u i b a s i n Y A N GJ i a o s h e n g １,Z H A O Y a n g １,WA N G M e i z h u １,WA N GB o １ ,WA N GJ i n y o u ２,Z H A N GJ i d o n g １, L I U K u n １(１．L a n g f a n g B r a n c h ,P e t r o C h i n aR e s e a r c h I n s t i t u t e o fP e t r o l e u m E x p l o r a t i o na n dD e v e l o p m e n t ,L a n g f a n g ,H e b e i ０６５００７,C h i n a ;２．N o ．２L o g g i n g B r a n c ho fC N P CB o h a i D r i l l i n g E n g i n e e r i n g C o m p a n y L t d ,R e n q i u ,H e b e i ０６２５５２,C h i n a )A b s t r a c t :T o i m p r o v e t h e a d a p t a b i l i t y o f f r a c t u r i n g a n dd r a i n a g e t e c h n o l o g i e s o f c o a l b e dm e t h Ｇa n e (C B M )i nt h eS o u t h e r n Q i n s h u i b a s i n ,t h er e l a t i o n s h i p b e t w e e nf r a c t u r em o r p h o l o g y a n d d e l i v e r a b i l i t y ,d r a i n a g e m e c h a n i s m a n dc o n t r o l m e t h o d si nd i f f e r e n ts t a g e s ,a n d w a t e rd i s Ｇc h a r g e c h a r a c t e r i s t i c s a n d i t s i m p a c to nC B M p r o d u c t i o nw e r ed i s c u s s e db y n u m e r i c a l s i m u l a Ｇt i o na n dd y n a m i ca n a l y s i sm e t h o d ．A l s od e l i v e r a b i l i t y a n a l y s i sm e t h o du n d e r t h ec o m p l i c a t e d f r a c t u r e s ,a n d e v a l u a t i o n p r o c e d u r e o f c o a l s e a m m o v a b l ew a t e r a n d e x t r a n e o u sw a t e r i n v a s i o n w e r e e s t a b l i s h e d ．I t i s c o n s i d e r e d t h a t t h e g e o l o g i c a l c o n d i t i o n s a n d f r a c t u r i n gp r o c e s sd i r e c t l y c o n t r o l t h em o r p h o l o g y o f f r a c t u r e s ,a n d i t i s t h em o s t e s s e n t i a l f o rC B Mt o f o r mah i g hc o n Ｇd u c t i v i t y m a j o r f r a c t u r e i n t h e l o w Ｇp e r m e a b i l i t y c o a l s e a m．T h e r e s u l t s s h o wt h a tw h e n t h e v a l Ｇu e o f p e r m e a b i l i t y i s ０．１ １m D ,t h e l o n g e r t h em a j o r f r a c t u r e l e n g t h i s ,t h eb e t t e r t h eC B M p r o d u c t i o n i s ．I n a s p e c t o f d r a i n a g e ,t h e s i n g l e Ｇp h a s ew a t e r f l o ws t a g e s h o u l db e d o m i n a t e db y 网络出版时间：2016-08-02 10:53:10 网络出版地址：https://www.wendangku.net/doc/0713342157.html,/kcms/detail/32.1152.td.20160802.1053.002.html

煤层气排采技术规范

煤层气企业标准 煤层气井排采工程技术规范 （试行） 2008-08-18 发布2008-08-18 实施

煤层气企业标准 煤层气井排采工程技术规范 1范围 本标准规定了煤层气井排采工程施工过程中各工序的技术标准，包括排采 总体方案的制定、泵抽系统、排采设备及地面流程的安装、场地标准、下泵作 业、洗井、探冲砂、资料录取、分析化验、总结报告编制等技术要求。 本标准适用于煤层气井的排采作业工程。 2引用标准 下列标准所包含的条文，通过对标准的引用而成为本规范的条文。 中联煤层气有限责任公司煤层气井排采作业管理暂行办法 油水井常规修井作业 油水井常规修井作业 油水井常规修井作业 油水井常规修井作业 油气田水分析方法 3排采总体方案的制定 3.1基本数据 3.1.1钻井基本数据 钻井基本数据包括地理位置、构造位置、井别、井型、施工单位、目的层、开钻日期、完 钻日 期、完井日期、钻井周期、完钻井深、完钻层位、最大井斜、井深、方位、人工井底、 补芯咼。 3.1.2完成套管程序 完成程序包括套管规范、下深、钢级、壁厚、水泥返高、固井质量、短套管、油补距。 3.1.3煤层深度、厚度及射孔井段 3.1.4解吸/吸附分析成果 包括含气量、含气饱和度、临界压力 3.1.5注入/压降测试及原地应力测试数据 包括渗透率、表皮系数、储层压力、压力梯度、研究半径、煤层温度、闭合压力、闭合压 力梯度、破裂压力等。 3.2排采总体方案 3.2.1排采目的 3.2.2排采目的层及排采方式 3.2.3 排采设备及工艺流程设计 3.2.4 排采周期 3.3 工艺技术要求 3.3.1 动力系统 SY/T 5587.6-93 SY/T 5587.7-93 SY/T 5587.16-93 SY/T 5587.5-93 SY/T5523-92 起下油管作业规程 洗井作业规程 通井、刮削套管作业规程 探砂面、冲砂作业规程 SY/T6258-1996 有杆泵系统设计计算方法

延川南煤层气复杂缝网整体压裂技术研究与应用

油气藏评价与开发 第8卷第3期2018年6月 RESERVOIR EVALUATION AND DEVELOPMENT 收稿日期：2017-11-23。 第一作者简介：赖建林（1986—），男，工程师，非常规及低渗透储层改造研究。延川南煤层气复杂缝网整体压裂技术研究与应用 赖建林，房启龙，高应运，魏伟 （中国石化华东油气分公司石油工程技术研究院，江苏南京210031） 摘要：由于煤储层端割理和面割理发育的特点，压裂容易形成复杂的裂缝形态，常规双翼裂缝模型并不适用于煤层气压裂设计优化。为了提高煤层气整体压裂开发效果，提出了煤层复杂裂缝等效渗流表征方法，将复杂的网络裂缝等效为高渗透带，通过优化高渗透带的大小和渗透率，获得最佳的整体压裂裂缝长度和导流能力。同时采用三维裂缝模拟软件进行体积压裂施工参数优化，并开展3口井压裂施工和井下微地震裂缝监测试验。结果表明，压裂裂缝波及范围较广，复杂程度较高，压后平均日产气量1376.7m 3，为实现煤层气田整体压裂开发提供了技术支撑。 关键词：煤层气；整体压裂；缝网压裂；体积压裂；参数优化 中图分类号：TE357文献标识码：A Research and application of integral network-fracturing of coal-bed methane of southern Yanchuan Lai Jianlin,Fang Qilong,Gao Yingyun and Wei Wei （Petroleum Engineering Technology Research Institute,East China Company,SINOPEC,Nanjing,Jiangsu 210031,China ）Abstract:Due to the well-developed end cleat and surface cleat,the complicated fracture morphology forms easily in the coal-bed fracturing,and the conventional double-wing fracture model is not suitable for the optimization of the coal-bed methane fracturing design.In order to improve the production of the coal-bed methane,we proposed a characterization method for the equivalent seep?age of the complex fracture,in which the complex network fracture was equivalent to the high permeability zone.By optimizing the size and permeability of the high permeability zone,we got the best overall fracturing fracture length and fracture conductivity.Meanwhile,we also optimized the pumping parameters by using 3D fracturing simulation software,and carried out the fracturing op?eration and down-hole micro-seismic monitor tests of 3wells.The results showed that the fracture length covers a wide field and the complexity after fracturing is high,and the average post-fracturing daily production is 1376.7m 3/d.It provides a technical sup?port to the integral fracturing development of coal-bed methane.Key words:coal-bed methane,integral fracturing,network fracturing,SRV fracturing,parameter optimization 由于我国煤层低饱和、低渗透、低压的特点，煤 层气井产量普遍较低，故需要进行一定的增产改造， 最常用的就是水力压裂技术[1]。国内外煤层气开发 井压裂施工普遍采用活性水压裂液造缝携砂，但压 裂后的裂缝展布规律无法直接观测，分析与模拟的 关键问题之一就是确定裂缝的几何形状及其动态延 伸规律，常用的二维模型包括PKN 模型、KGD 模型[2]。由于煤储层割理裂隙发育，压裂缝通常是复杂的网缝结构，采用均质二维模型进行压裂设计模拟优化存在不足。因此，本文采用高渗透带等效煤层复杂裂缝，通过优化高渗透带大小和渗透率来确定煤层气压裂施工参数，形成了复杂缝网整体压裂设计优化方法，并在延川南煤层气田产能建设中进行了推广应用，为进一步提高煤层气田开发效果奠定基础。

三交地区煤层气井钻井技术介绍

７４石油钻采Ｉ艺２０００年（第２２卷）第３期 长柱塞式防砂泵现场试验效果及评价 宋开利曹雪梅何牛仔刘庆敏徐建礼 （胜利石油管理局，山东东营２５７０００） 摘要应用在出砂油井上的长柱塞式防砂泵，具有长柱塞短泵筒与环空沉砂相结合的独特结构，还具有防砂卡、防砂埋、防砂磨等功能，能有效地延长油井免修期。现场７００多井次的应用表明，该泵使用寿命和油井生产周期较常规泵延长２倍以上，而且还扶起了一批长期停产井，为出砂油井提供了一种可靠的新的采油设备和技术。 主题词油井防砂抽油泵现场试验应用评价 作老简介宋开利，１９６３年生。１９８４年毕业于华东石油学院矿场机械专业，一直从事机械采油工艺的研完工作，现任采油工艺研究院副总工程师，高级工程师。曹雪梅，１９９３丰毕业于山东工程学院，助理工程师。何牛仔，１９８７年毕业于西南石油学院，工程师。州庆敏．１９８６年毕业于胜利油田职工大学，工程师。徐建礼，１９９１年毕业于西北大学．工程师。 在出砂油井生产中，常规泵经常出现砂卡柱塞、 砂埋抽油杆及砂磨泵筒等现象，使抽油泵过早失效。 针对上述问题而设计的长柱塞式防砂泵是用于出砂 油井提液的一种新型抽油泵，该泵具有长柱塞短泵 筒与环空沉砂相结合的独特结构，可防止油井正常 生产或停抽时砂卡、砂埋柱塞及砂磨泵筒、柱塞，有 效地解决了出砂油井用常规泵无法正常生产的难 题，延长了油井免修期，降低了生产成本。 一、泵的结构组成及特点 长柱塞式防砂泵主要由长柱塞、短泵简、双通接 头和水力平衡式挡砂圈等组成（见图１）。该泵具有 长柱塞短泵筒与环空沉砂相结合的独特结构，还具 有防砂卡、防砂埋、耐砂磨等功能，柱塞及泵简的耐 磨蚀的能力，与同样表面处理的常规抽油泵相比，相 应有所提高。 二、工作原理 该泵抽汲原理与常规泵相似。柱塞上行时，下出 油阀与进油阀之间空间变大，压力降低，井液在沉没 压力的作用下，经双通进油接头的侧向进油孔，顶开进油阀进入泵腔，柱塞上部的液体同时被举升一个冲程的高度；柱塞下行时，进油阀关闭，出油阀被顶开，进入泵腔的液体被迫经过柱塞到达柱塞上部完成一个工作循环。泵筒与外简之间有一环形空间，是沉砂进入尾管的通道。双通迸油接头下端连接沉砂尾管，用于储集沉积下来的泥砂，最下端接有丝堵，防止尾管中的液体及沉砂反流入井内。 圈１长柱塞式，方砂抽油采 １．防砂埋原理该泵的柱塞长、泵简短，在整个抽汲过程中，部分柱塞始终处在泵筒之外，油井停抽时下沉的砂粒沿沉砂环空沉入泵下尾管而不会在泵上聚积造成砂埋。 ２．防砂卡原理常规泵砂卡是由于砂粒在泵筒与柱塞之间的楔形间隙形成自锁而造成的（见图２）。长柱塞短泵简结构则不形成这种自锁（见图３）。 　万方数据万方数据