煤层气井压裂裂缝扩展规律分析

*本成果受 973 国家重点基础研究发展规划项目 中国煤层气成藏机制及经济开采基础研究 (2002CB11700)资助。 作者简介:单学军,1972年生,在读博士研究生;从事油气田开发工程研究。地址:(102249)北京市昌平区府学路。电话:(010)89734959。E m a i:l x jshan 998@yahoo https://www.wendangku.net/doc/40250524.html,

煤层气井压裂裂缝扩展规律分析

*

单学军1

张士诚1

李安启2

张劲

1

(1.石油大学石油天然气工程学院 2.中国石油勘探开发研究院廊坊分院)

单学军等.煤层气井压裂裂缝扩展规律分析.天然气工业,2005;25(1):130~132

摘 要 煤层中含有大量优质清洁的煤层气,通常使用水力压裂技术才能正常生产。由于煤层中含有大量天然裂缝,所以压裂时压裂液滤失严重、裂缝扩展极其复杂。因此,了解煤层气井压裂的裂缝扩展对于指导高效开采煤层气具有重要作用。通过统计分析中国石油在华北地区的5个试验区块的压裂施工资料,发现煤层压裂中地层破裂压力梯度集中在0.0144~0.053M P a /m 之间,施工压力普遍较高。使用井温测试法和大地电位测试法测量了煤层裂缝的方位和高度,分析发现:压裂后的煤层裂缝一般都穿越其上下隔层,最大时裂缝的高度超过压裂层厚度的4倍;裂缝的长度大部分为50~70m,形状基本以垂直裂缝为主,也有垂直裂缝和水平裂缝共生的情况,少数压裂井出现单翼垂直裂缝。裂缝方向存在着随机性,但在某方向上出现的概率较大,说明裂缝扩展是地应力、局部地层构造和煤层割理共同作用的结果。

主题词 煤成气 压裂 裂缝 测试 井温 大地电位

煤层气是与煤层伴生、以吸附状态储存于煤层内的一种非常规天然气,其中C H 4含量大于95%,是一种优质洁净的气体能源

!1?

。我国煤层气资源十

分丰富,资源量达30#1013

~35#1013

m 3

,煤层渗透率大多小于50#10-3

m

2!2?

。此种渗透率的油层,

在油田的实际生产中,虽然具有工业油流,但一般要进行压裂改造才能正常生产

!3?

。目前,国内的煤层

气井只有通过裸眼洞穴完井或压裂完井后才能正常生产,但洞穴完井法在国内还没有成功的先例,因此压裂完井是国内采用最广泛的完井方法。煤层是带有大量割理的裂缝性储层,压裂施工中煤层与常规地层比较,在储层特征和裂缝扩展方式上都不相同。了解水力裂缝在煤层中形成的条件、裂缝形态及扩展,对有效地发挥压裂措施在煤层气井生产中的作用是极其重要的。

针对煤层压裂的复杂性,本文统计了中国石油在煤层气勘探中的5个地区22口压裂井的资料,对裂缝形态和扩展方向进行了分析和总结,希望能给以后的煤层气开发提供有益的帮助。

一、煤层的基本情况

上世纪90年代以来,中国石油在山西晋城晋试

1井组试验区、晋试2-6井试验区、大宁?吉县试验区、陕西吴堡试验区和山西大城试验区进行了煤层气井压裂,压裂层位是石炭?二叠系的山西组和太原组煤层,试井解释渗透率在0.002#10

-3

~233.2

#10-3

m 2

,储层多数为低渗低孔隙介质。

二、煤层破裂压力分析

煤层的特殊性质决定了其压裂不同于常规的储层压裂。国外曾对压裂后的煤层进行研究

!4,5?

,发现

煤层压裂的施工压力偏高。在晋城试验区和吉县试验区的施工中,试验井的煤层破裂压力梯度在0.0144~0.053MPa /m 之间,在晋1?2井施工中出

现了0.053M Pa /m 的异常压力梯度,这主要是煤层压裂过程中煤层裂缝极其不规则,同时有大量的煤粉在裂缝内运移,并在近井筒地带伴有多裂缝形成,增大了压裂液的摩擦阻力。

三、煤层裂缝形态分析

裂缝形态主要包括裂缝的长度、宽度和高度,现在的测试技术主要是测量裂缝的长度和高度,对于裂缝宽度的测量目前还没有有效的方法。国外曾把煤层压裂中出现的现象归纳为9种:压裂液渗到多

%

130%开发及开采 天 然 气 工 业 2005年1月

种天然裂缝中;支撑剂穿透深度有限;较宽的垂直支撑裂缝;裂缝高度大多遏制在煤层中;在煤层与边界岩石界面处产生支撑的和不支撑的水平裂缝;井筒附近产生大量平行裂缝;裂缝的阶梯性和拐角性;裂缝为移动的煤屑所堵塞;裂缝中存在不破胶的交联剂和水泥浆!6?。为了解我国煤层气井压裂时所产生的裂缝的几何形态、延伸长度和方向,在上述施工井压裂中采用了大地电位法、微地震法、测井温法这3种方式对21口井进行了测试,其测试结果见表1。 通过井温测试,裂缝高度均穿越了煤层的上下

表1 煤层气井压裂裂缝高度测试结果

井号煤层射孔井段

(m)

射孔厚度

(m)

井温异常段

(m)

解释裂缝高度

(m)

上延高度

(m)

下延高度

(m)

实际高度

/射孔厚度

吉试15号

8号

977.8~987.4

1050.6~1059.4

9.6

8.8

975~989

1048~1061

14

13

2.8

2.6

2.6

1.6

1.5

1.5

吉试38号1267.7~1277.39.61263.5~1284.020.54.57.02.1吉试45号1061.6~1070.691034.0~1073.03927.62.44.3吉试55号904.4~915.511.1903~919161.43.51.4晋试23号514.2~520.66.4511~528173.27.42.7晋试33号509.2~515.26500~516169.20.82.7晋试415号613.8~619.75.2612~630181.810.33.5晋试53号837.8~843.25.4831.5~851.5206.38.33.7晋试63号1023~102961015~103520863.3晋1-115号612.8~616.03.2610~623132.874.1

晋1-215号606.2~609.43.2604~615112.25.63.4 3号613.8~619.75.4517~530132.652.4

晋1-33号519~524.45.4517~53518210.63.3晋1-43号518.6~524.05.4515~530153.662.8

晋1-515号626.4~629.43624~63392.43.63 3号539~544.45.4537~56023215.64.3

晋试115号606.6~609.63602~620184.610.46大1-14号1186.8~1200.8141180.0~1213.0336.812.22.4

大1-42+3号1148.0~1167.0191142.0~1170.028631.5 4号1179~1195161150.0~1205.05529103.4

大1-54号1189.0~1204.615.61188.0~1214.02619.41.7大1-64号1190.0~1207.0171188.0~1210.022231.3

隔层,预测裂缝高度与射孔厚度之比在1.3~4.3之间。原来认为煤层的弹性模量小,岩层较软,裂缝主要在煤层中扩展的观点从井温测试结果看是不成立的。但目前裂缝的高度都是使用井温测试解释井温曲线得到的,其准确性还有待验证。另外,压裂的煤层一般较浅,压裂液的温度与地层温度相差不大时,井温解释方法无法判断裂缝高度。美国圣胡安盆地的煤层压裂中使用了同位素示踪测井方法,这种方法不受温度限制,测试比较准确。由于同位素对人体和环境污染,因此在国内没有使用。

大地电位法测试裂缝的走向是根据压裂液相对于地层是一个良导体,压裂后,在压裂液的流动方向形成一条低电阻带,通过测试得到这个低电阻带就可以知道裂缝的方向和长度。在中国石油施工的21口井中,对压裂的17个层位进行了大地电位法的裂缝监测,表2是整个测试结果。结果表明,试验区的裂缝形态主要表现为:垂直缝、单翼垂直缝、两翼不对称缝(一翼为垂直缝,一翼为水平缝)3种类型,而且煤层中一般首先在井筒附近产生不规则的多条水平或垂直缝,随着裂缝的进一步延伸,有的井产生水平缝,有的井产生垂直缝,这与文献!7?中的结果相符。从裂缝形态与煤层埋深的对比数据上看出:煤层裂缝形态不像常规油气田有一个深度界限,即在小于610m一般形成水平缝,在大于610m形成垂直缝!8?,而是裂缝形态的随机性很大,在浅部地层可以形成垂直缝,在深部地层也可以形成水平缝,如大11井在1147m以下形成了水平裂缝。试验区的资料表明:煤层裂缝单翼长度最长达到104m,最短为

%

131

%

第25卷第1期 天 然 气 工 业 开发及开采

表2 煤层气井压裂裂缝方位测试结果

井号煤层埋深(m)解释裂缝方位解释裂缝长度(m)备 注

晋试1-1

3号523~525.6

15号612.8~616

N80&

S W54,NE73对称不等长垂直裂缝

S W57,NE62对称不等长垂直裂缝

晋试1-5

3号539~544.4

15号626.4~629.4

N65&

S W60,NE51对称不等长垂直裂缝

S W65,NE53对称不等长垂直裂缝

吉试15号977.8~987.4N45&E/S45&W69/53对称不等长垂直裂缝8号1050.6~1059.4N45&E/S45&W89/66对称不等长垂直裂缝

吉试38号1267.7~1277.3N79&E72单翼垂直裂缝

吉试48号1134.9~1144.2N37&E/S37&W68/44对称不等长垂直裂缝吉试55号904.4~915.5N86&E/S86&W65/54对称不等长垂直裂缝晋试23号514.2~520.6S85&E/N85&W75/58对称不等长垂直裂缝

晋试5

3号837.8~843.2S85&E/N55&W67/55不对称不等长垂直裂缝15号941.8~947.0N80&E/N70&W76/50不对称不等长垂直裂缝

吴试13号1279.5~1284.0N0&E/S60&W104/97不对称不等长垂直裂缝

大1-12+3号1142~1174.2S72&W/N42&E60/51水平缝和垂直缝

4号1186.8~1200.8S72&W/N42&E65/73不对称不等长垂直裂缝

大1-52+3号1136.5~1171.0S55&W/N55&E89/87对称不等长垂直裂缝4号1189.0~1204.6S55&W/N55&E79/77对称不等长垂直裂缝

44m,一般为50~70m。

在晋试1井组区域的测试表明该区域的井筒存在应力型椭圆井眼,这种现象是由地层的两个互相垂直的水平应力不相等引起的。进行统计分析表明该地区的最大水平主应力方位为252&,晋1-1井的裂缝方位为N80&、晋1-5井的裂缝方位为N65&,这两口井的裂缝方位与最大主应力基本一致。其它煤层压裂裂缝方位的统计结果说明同一盆地没有明显的方向性,但是存在着在某一方向裂缝出现机率相对较大的现象。在吉试3井的测试中,该井的裂缝是单翼裂缝,这说明在井筒附近复杂的应力分布对裂缝的启裂起着重要作用。同时,裂缝的对称性较差,形成的双翼裂缝经常存在一定的角度,说明裂缝的发展受地应力和地层的微裂缝的影响。

四、结 论

(1)煤层压裂井的井底破裂压力梯度大都在0.0144~0.053MPa/m之间,压裂施工的工作压力较大。

(2)试验井的资料表明煤层裂缝主要以垂直缝为主,存在水平裂缝和垂直缝共存的现象,水平裂缝的延伸不只在浅地层发生,深部地层也可形成水平缝。

(3)煤层压裂裂缝除受大地主构造应力影响外,还受局部构造应力和割理的影响。裂缝方位在同一层位没有明显的方向性,但存在着同一盆地同一层位在某一方向出现概率较大的现象。

(4)利用井温测试法判断裂缝高度,测试结果表明裂缝的垂向扩展不只局限在煤层中,通常要穿越煤层的上下盖层,裂缝扩展高度有时达到射孔高度的4倍,但此方法的准确性有待验证。

参 考 文 献

1 孙茂远.中国煤层气开发利用与对外合作.北京:煤炭工

业出版社,2000

2 张群,冯三利,杨锡禄.试论我国煤层气的基本储层特点

及开发策略.煤炭学报,2001;26(3):230~235

3 李道品.低渗透油田开发.北京:石油工业出版社,1999

4 Jeffrey R G.P ropped fractured geom etry of t hree hydraulic

fractures i n Sydney basin coa l sea m s,SPE50061,1998

5 A n i nstru m ented hydrau lic fract ure exper i m ent i n coa.l SPE

39908,1998

6 郝艳丽,王河清,李玉魁.煤层气井压裂施工压力与裂缝

形态简析.煤田地质与勘探,2001;29(3):20~22

7 Pa l m er I D.R ev i ew o f coalbed m ethane we ll sti m ulation.

SPE22395,1992

8 John L G.R ecent advances i n hydrau lic fractur i ng.SPE,

1989

(收稿日期 2004 07 23 编辑 钟水清)

%

132

%

开发及开采 天 然 气 工 业 2005年1月

2002CB211705,and H enan Provi n cial S cien ce Fund Pro jec t,021*******)

SUBJECT H EADI NGS:Coa,l R ese rvo ir,F l u i d pres s ure,F rac t ure(rock),Co al f o r m ed gas

Su X ianbo(M aster,prof essor)was born i n1963.

A dd:Jiao z uo,H enan(454000),Ch i na T e:l(0391)3987981 E ma i:l sux ianbo@https://www.wendangku.net/doc/40250524.html,

ANALYZING THE F RACTURE EXTENDED LA W OF HYDRAULIC FRACTUR I NG I N COALBED GASW ELLS2)

Shan Xuejun,Zhang Shicheng,Zhang Jing(O il and Gas Eng i n eer i n g College of Petro leum University, Be ijing)and LiAnqi(Langfang B ranch of Petro leum Exp loration and D evelopm ent Research I nstitute, CNPC).NATUR.GAS I ND.v.25,no.1,pp.130?132,1/25/2005.(I SSN1000-0976;In Chinese) AB STRACT:There i s a l o t of va l uab le and clean gas i n a coa l bed.In genera,l the coa l bed gas can be produced by hydrauli c fracturi ng.D uring t he operation,because the coa l bed is t he f o r m ati on w ith m any natura l fractures,larg e nu mber o f fracturing fl u i d leaks i n t o t he for m ation and the propped frac t u re geo m etry is very comp licated.So,it is very i m po rtan t to understand the fracture ex tended la w wh il e hydrauli c fract ur i ng for produc i ng coa l bed gas effecti ve l y.A cco rd i ng to the sta ti sti ca l data of five test tracts o f Pe troCh i na i n north Ch i na,it i s concluded that the va l ue o f fracturi ng press u re grad i ent i s m ost ly0.0144?0.053M pa/m and t he operati ng pressure i s gener a ll y high.The frac t ure or i entati on and he i ght a re m on itored by the m ethods o f te mperature l ogg i ng and g eodetic po tential sur vey.T he results o f ana l y zi ng t he data show t hat the hydrau lic fractures grow into the over and unde r l y ing coa l sea m s.T he m ax i m a l fract ure he i ght i s mo re4ti m es l ong er than the perfora ted i nte rva l t h ickness and m ost o f the fracture length is50?70 m eters.The fract ures are m ainly vertica,l but som eti m es both hor i zonta l and verti ca l fractures a re a lso c reated i n t he sa m e w e l.l S i ng le w ing verti ca l fracture can be found i n a fe w o f fractured w e lls.The fracture directi ons are ex tended rando m ly and a predo m i nan t orien tati on appears i n the coa l for m ation.A ll o f the treat m ent data sho w that t he fract ure or i entati on is the comprehensi ve result of ground stress,local structure and cleat.(Financed by the National B asic R esearch Progra m Projec t,No.2002CB211700)

SUB JECT HEAD I NG S:Coa l bed g as,F racturi ng,F rac ture,T esting,W ell bore te m pera t ure,G eode ti c po ten tia l

Shan Xue jun,bore i n1972,is st udy i ng fo r his D octor?s degree i n P etro l eu m U n i v ers it y,Be iji ng and engaged i n t he re search on o il and gas field deve l op m ent eng i nee ri ng. Add: Xuefu R oad,Changpi ng D isr ict,Be iji ng(102247),Ch i na T e:l(010)89734959

ANALYSIS ON V I BRATI ON OF GA S TRAN S M ISSION P I PELINES1)

Tan P i n g(V ibration C enter of SoutheastU niver sity).NATUR.GAS I N D.v.25,no.1,pp.133?134,1/25/2005.(I SSN1000-0976;In Chi n ese) ABSTRACT:P i pe li ne v i brati on o ften happens for o il/g as pi pe li nes and chem ical pi pe li nes because of t he unstable flo w produced by rec i procating pu m ps,t he change of fluid flow i ng direc ti on,and the va riati on o f pipe line d i a m e ters etc.It w ill i nfl uence the safe operation of t he p i pe li ne severely if it is han d led i m proper l y.T herefore,the v i bration i nduced by fl u i d pul sation i s analyzed for a secti on o f gas p i peli ne.W it h FE M m ethod,consider i ng t he i n fluence of the facto rs such as t he com plex restra i n ts o f the pi pe li ne system,t he components o f the p i pe li ne syste m,the steel structure e tc.on t he v i brati on o f the p i pe li ne system,the d i sp lacement and the amp litude of t he turn i ng ang l e response i nduced by fl u i d pu l sati on are ca lcu l a t ed.T he calculated res u lts sho w the fl u i d pu lsation has i m por tant i nfl uence on the dyna m ic response of the p i peli ne sy stem, w hich should be considered when the p i peli ne design is m ade.

A lso,the counter m easures are proposed t o e li m i nate the i nfl u ence of t he fl uid pu lsati on.(F i nan ced by the National

B asic Research Progra m P roject,No.G199********)

SUB J ECT HEAD I NG S:G as trans m ission p i peli ne,V i bration,Con tro,l Pu l sati on,Infl uence

Tan P i n g(D octor)w as bo rn i n1965. A dd:N anji ng, Jiangsu(210096),Chi na T e:l(025)83792525 8322 E m a i:l tanping@https://www.wendangku.net/doc/40250524.html,

17

NATURAL GAS I N DUSTR Y/Jan.,2005

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

HAL压裂裂缝监测技术说明

哈里伯顿压裂裂缝微地震监测说明 2015年4月

1.微地震数据采集方式 井下微地震裂缝监测理论源于研究天然地震的地震学，主要为利用在水力压裂过程中储层岩石被破坏会产生岩石的错动（微地震）来监测裂缝形态的技术。井下微地震监测法将三分量地震检波器（图1）,以大级距的排列方式，多级布放在压裂井旁的一个或多个邻井的井底中（图2）。三分量微地震检波器在压裂井的邻井有两种放置方式：一种是放置在邻井中的压裂目的层以上，用于邻井压裂目的层已射孔生产情况，由于收集微地震信号的检波器非常灵敏；为防止监测井内的液体流动对监测造成井内噪音，必须在射孔段之上下入桥塞封隔储层，然后将检波器仪器串下入到桥塞之上的位置。另一种方法是将检波器放置在邻井中的压裂目的层位置上，这种情况检波器和水力裂缝都位于相同的深度和储层，此时声波传播距离最近、需要穿过的储层最少，属于最佳的观测位置，这种方式用于邻井的目的层未实施射孔生产的情况。 图1 三分量地震检波器

图2 三分量地震检波器下井施工现场 图3显示一个由5级检波器组成的仪器串在压裂井的邻井下入的两种布局方式：图中左边表示邻井已射孔的情况下，射孔段以上经过桥塞封堵，检波器仪器串放置在该井的目的层以上；图中右边表示邻井为新井的情况下，目的层未实施射孔，检波器仪器串放置在该井的压裂目的层位置上。井下微地震压裂测试使用的三分量检波器系统检波器以多级、变级距的方式，通过普通7-芯铠装电缆或铠装光缆放置在压裂井的邻井中。哈里伯顿使用采样速率为0.25ms的光缆检波器采集系统采集和传输数据。常规的电缆一方面数据传输速率低，另一方面对于低频震动信号易受电磁波的干扰大。采用铠装光纤进行数据传输不但传输速度快，并且允许连续记录高频事件，提高了对微小微地震事件的探测能力同时 对微地震事件的定位更加准确，监测到的裂缝形态数据最为可靠。 图3 多级检波器系统在邻井的两种放置方式 另外，由于检波器非常灵敏，井筒中的油气流动会很大程度的影响监测微地震事件的 信噪比，如果监测井为已经射孔的生产井，需要在射孔段以上20米的位置下入桥塞，检

高煤级煤储层水力压裂裂缝扩展模型研究_张小东

第４２卷第４期 中国矿业大学学报 Ｖｏｌ．４２Ｎｏ．４２０１３年７月 Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｃｈｉｎａ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　ｏｆ　Ｍｉｎｉｎｇ　＆Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｊｕｌ．２０１３高煤级煤储层水力压裂裂缝扩展模型研究 张小东１，２，张　鹏１，刘　浩１，苗书雷１ （１．河南理工大学能源科学与工程学院，河南焦作　４５４００３； ２．中国矿业大学煤炭资源与安全开采国家重点实验室，北京　１０００８３） 摘要：为了研究煤层气井水力压裂后的裂缝扩展规律，以沁水盆地南部煤层气井为例，基于区内煤储层的物性特征和水力压裂工程实践，根据水力压裂原理，采用数值分析的方法，探讨了研究区的煤层气井水力压裂后的裂缝形态与裂缝展布规律，提出了研究区煤层气井压裂过程中的综合滤失系数计算方法，构建了高煤级煤储层水力压裂的裂缝扩展模型，并进行了验证．研究结果表明：区内煤层气井压裂后形成的裂缝一般扩展到顶底板的泥岩中，且以垂直缝为主，裂缝形态符合ＫＧＤ模型．区内常规压裂井的裂缝长为４７．８～１７７．０ｍ，平均９０．６ｍ．裂缝缝宽为０．０１３～０．０４９ｍ，平均０．０２８ｍ．模型计算结果与实测值、生产实践较为吻合． 关键词：高煤级煤；水力压裂；滤失系数；裂缝扩展模型 中图分类号：Ｐ　６１８．１文献标志码：Ａ文章编号：１０００－１９６４（２０１３）０４－０５７３－０７ Ｆｒａｃｔｕｒｅ　ｅｘｔｅｎｄｅｄ　ｍｏｄｅｌ　ｕｎｄｅｒ　ｈｙｄｒａｕｌｉｃ ｆｒａｃｔｕｒｉｎｇ　ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　ｆｏｒ　ｈｉｇｈ　ｒａｎｋ　ｃｏａｌ　ｒｅｓｅｒｖｏｉｒｓ ＺＨＡＮＧ　Ｘｉａｏ－ｄｏｎｇ１，２，ＺＨＡＮＧ　Ｐｅｎｇ１，ＬＩＵ　Ｈａｏ１，ＭＩＡＯ　Ｓｈｕ－ｌｅｉ　１ （１．Ｓｃｈｏｏｌ　ｏｆ　Ｅｎｅｒｇｙ　Ｓｃｉｅｎｃｅ　ａｎｄ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｈｅｎａｎ　Ｐｏｌｙｔｅｃｈｎｉｃ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｊｉａｏｚｕｏ　４５４００３，Ｃｈｉｎａ； ２．Ｓｔａｔｅ　Ｋｅｙ　Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ　ｏｆ　Ｃｏａｌ　Ｒｅｓｏｕｒｃｅ　ａｎｄ　Ｓａｆｅｔｙ　Ｍｉｎｉｎｇ， Ｃｈｉｎａ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　ｏｆ　Ｍｉｎｉｎｇ　＆Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ　１０００８３，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎ　ｏｒｄｅｒ　ｔｏ　ｓｔｕｄｙ　ｔｈｅ　ｅｘｔｅｎｄｅｄ　ｌａｗ　ｏｆ　ｃｏａｌ－ｂｅｄ　ｇａｓ　ｗｅｌｌ　ａｆｔｅｒ　ｈｙｄｒａｕｌｉｃ　ｆｒａｃｔｕｒｉｎｇ，ｔｈｉｓ　ｓｔｕｄｙ　ｔｏｏｋ　ｃｏａｌ－ｂｅｄ　ｇａｓ　ｗｅｌｌ　ｏｆ　Ｑｉｎｓｈｕｉ　ｂａｓｉｎ　ａｓ　ａ　ｃａｓｅ　ｉｎ　ｐｏｉｎｔ．Ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｐｈｙｓｉｃｓ　ｃｈａｒ－ａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ　ｏｆ　ｃｏａｌ　ｒｅｓｅｒｖｏｉｒｓ　ａｓ　ｗｅｌｌ　ａｓ　ｔｈｅ　ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　ｐｒａｃｔｉｃｅ　ｏｆ　ｈｙｄｒａｕｌｉｃ　ｆｒａｃｔｕｒｉｎｇ，ｔｈｉｓ　ｒｅ－ｓｅａｒｃｈ　ｕｓｅｄ　ｔｈｅ　ｈｙｄｒａｕｌｉｃ　ｆｒａｃｔｕｒｉｎｇ　ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ　ａｎｄ　ｎｕｍｅｒｉｃａｌ　ａｎａｌｙｓｉｓ　ｔｏ　ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅ　ｔｈｅ　ｆｒａｃｔｕｒｅｍｏｒｐｈｏｌｏｇｙ　ａｎｄ　ｆｒａｃｔｕｒｅ　ｅｘｔｅｎｄｅｄ　ｌａｗ　ｏｆ　ｃｏａｌ－ｂｅｄ　ｇａｓ　ｗｅｌｌ　ａｆｔｅｒ　ｈｙｄｒａｕｌｉｃ　ｆｒａｃｔｕｒｉｎｇ，ａｎｄ　ｐｒｏ－ｐｏｓｅ　ｔｈｅ　ｃｏｍｐｕｔｉｎｇ　ｍｅｔｈｏｄ　ｏｆ　ｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅ　ｆｉｌｔｒａｔｉｏｎ　ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｐｒｏｃｅｓｓ　ｏｆ　ｆｒａｃｔｕｒｉｎｇ．Ｂｅｓｉｄｅｓ，ｔｈｉｓ　ｓｔｕｄｙ　ａｌｓｏ　ｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄ　ｆｒａｃｔｕｒｅ　ｅｘｔｅｎｄｅｄ　ｍｏｄｅｌ　ｆｏｒ　ｈｉｇｈ　ｒａｎｋ　ｃｏａｌ　ｒｅｓｅｒｖｏｉｒｓ　ｄｕｒ－ｉｎｇ　ｈｙｄｒａｕｌｉｃ　ｆｒａｃｔｕｒｉｎｇ　ｐｒａｃｔｉｃｅ，ａｎｄ　ｔｈｉｓ　ｍｏｄｅｌ　ｗａｓ　ｆｕｒｔｈｅｒ　ｖｅｒｉｆｉｅｄ．Ｔｈｅ　ｒｅｓｕｌｔｓ　ｓｈｏｗ　ｔｈａｔ：ｔｈｅ　ｆｒａｃｔｕｒｅｓ　ｆｏｒｍｅｄ　ｂｙ　ｈｙｄｒａｕｌｉｃ　ｆｒａｃｔｕｒｉｎｇ　ｏｆｔｅｎ　ｅｘｔｅｎｄ　ｔｏ　ｍｕｄｓｔｏｎｅ　ｌｏｃａｔｅｄ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｒｏｏｆ　ａｎｄｔｈｅ　ｆｌｏｏｒ　ｏｆ　ｃｏａｌ　ｓｅａｍ，ａｎｄ　ｔｈｅ　ｆｒａｃｔｕｒｅｓ　ａｒｅ　ｍａｉｎｌｙ　ｖｅｒｔｉｃａｌ　ｏｎｅｓ；ｔｈｅ　ｓｈａｐｅｓ　ｏｆ　ｆｒａｃｔｕｒｅｓ　ｃｏｎ－ｆｏｒｍ　ｔｏ　ＫＧＤ　ｍｏｄｅｌ；ｔｈｅ　ｆｒａｃｔｕｒｅｓ’ｌｅｎｇｔｈｓ　ｏｆ　ｎｏｒｍａｌ　ｈｙｄｒａｕｌｉｃ　ｆｒａｃｔｕｒｉｎｇ　ｗｅｌｌ　ｖａｒｙ　ｆｒｏｍ　４７．８ｍ　ｔｏ　１７７．０ｍ，ｗｉｔｈ　ａｎ　ａｖｅｒａｇｅ　ｏｆ　９０．６ｍ；ａｎｄ　ｔｈｅ　ｆｒａｃｔｕｒｅｓ’ｗｉｄｔｈｓ　ｒａｎｇｅ　ｆｒｏｍ　０．０１３ｍｔｏ０．０４９ｍ，ａｎｄ　ｗｉｔｈ　ａｎ　ａｖｅｒａｇｅ　ｏｆ　０．０２８ｍ．Ｂｙ　ｔｈｅ　ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ，ｔｈｅ　ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ　ｒｅｓｕｌｔｓ　ｏｂｔａｉｎｅｄｉｎ　ｔｈｅ　ｐａｐｅｒ　ｆｉｔ　ｗｅｌｌ　ｗｉｔｈ　ｔｈｅ　ｆｉｅｌｄ　ｍｅａｓｕｒｅｄ　ｖａｌｕｅ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ａｃｔｕａｌ　ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ　ｐｒａｃｔｉｃｅ． Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｈｉｇｈ　ｒａｎｋ　ｃｏａｌ　ｒｅｓｅｒｖｏｉｒ；ｈｙｄｒａｕｌｉｃ　ｆｒａｃｔｕｒｉｎｇ；ｆｉｌｔｒａｔｉｏｎ　ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ；ｆｒａｃｔｕｒｅ　ｅｘｔｅｎ－ 收稿日期：２０１２－０８－２１ 基金项目：国家自然科学基金项目（４１０７２１１３）；中国矿业大学煤炭资源与安全开采国家重点实验室开放基金项目（ＳＫＬＣＲＳＭ１０ＫＦＢ０１） 通信作者：张小东（１９７１－），男，河南省温县人，副教授，工学博士，从事煤地球化学、煤层气地质与工程方面的研究． Ｅ－ｍａｉｌ：ｚ＿ｗｅｎｆｅｎｇ＠１６３．ｃｏｍ　Ｔｅｌ：０３９１－３９８７９０１

页岩储层水力压裂裂缝扩展模拟进展_潘林华 (1)

收稿日期：20131204；改回日期：20140519 基金项目：国家自然科学基金“页岩气储层低频脉冲水力压裂增渗机理研究”（51304258）；“863计划”页岩气勘探开发新技术“页岩气压裂裂缝微地震监测技术研究” （2013AA064503）作者简介：潘林华（1982－）， 男，工程师，2006年毕业于中国石油大学（北京）土木工程专业，2013年毕业于该校油气田开发工程专业，获博士学位，现主要从事岩石力学、地应力和压裂裂缝起裂和扩展等方面的研究工作。 DOI ：10.3969/j.issn.1006－6535.2014.04.001 页岩储层水力压裂裂缝扩展模拟进展 潘林华 1，2，3 ，程礼军1，2，3，陆朝晖1，2，3 ，岳 锋 1，2，3 （1.国土资源部页岩气资源勘查重点实验室重庆地质矿产研究院，重庆400042；2.重庆市页岩气资源与勘查工程技术研究中心 重庆地质矿产研究院，重庆400042； 3.油气资源与探测国家重点实验室 重庆页岩气研究中心，重庆400042） 摘要：页岩储层低孔低渗，水平井多级压裂、重复压裂和多井同步压裂为主要的增产措施，压裂缝扩展和展布对于页岩压裂设计和施工、裂缝监测、产能评价至关重要。对大量相关文献进行了调研和分析，得出以下结论：①水力压裂室内实验是评价页岩复杂裂缝形态最直接的方法，但难以真实地模拟实际储层条件下的水力压裂过程；②扩展有限元、边界元、非常规裂缝扩展模型、离散化缝网模型、混合有限元法及解析和半解析模型为页岩气常用的复杂裂缝扩展模拟方法，但各种方法都有其优缺点和适用性，需要进一步改进和完善才能真实地模拟页岩复杂裂缝扩展；③天然裂缝分布和水平主应力差共同决定页岩复杂裂缝网络的形成，天然裂缝与水平最大主应力方向角度越小、水平主应力差越大，复杂裂缝网络形成难度越大；天然裂缝与水平最大主应力方向的角度越大、水平主应力差越小，越容易形成复杂裂缝网络。研究结果可以为页岩储层缝网压裂裂缝扩展模拟和水力压裂优化设计提供借鉴。 关键词：页岩气；水平井；水力压裂；压裂技术；裂缝扩展；室内实验；数值模拟中图分类号：TE357 文献标识码：A 文章编号：1006－6535（2014）04－0001－06 引言 页岩储层孔隙度、 渗透率极低，给页岩气的经济高效开发带来了极大的困难和挑战，长水平井段钻井和多段大排量水力压裂施工是页岩气开发的关键和核心技术 ［1－2］ ，能最大程度地增加压裂裂缝 的改造体积和表面积，最终达到提高产量和采收率的目的。页岩储层脆性大，天然裂缝和水平层理发育，压裂过程中容易发生剪切滑移和张性破坏 ［3］ ， 压裂裂缝不再是单一对称的两翼缝，可能形成复杂的网状裂缝，给页岩水力压裂设计、裂缝监测及解释、压后产能预测等带来诸多不便。压裂裂缝的展布特征和裂缝形态可以通过室内实验和数值模拟方法进行评价。笔者广泛调研了目前页岩储层水平井压裂技术、复杂裂缝室内实验模拟和数值模拟方法的现状，分析了各种页岩水力压裂技术及压裂裂缝模拟方法的优缺点，对后续页岩储层水平井水 力压裂技术的选择以及压裂设计具有指导意义。 1页岩储层水力压裂技术 页岩储层水力压裂是个复杂的系统工程，用液 量大、施工车组多、耗时长、资金耗费量大。页岩储层水力压裂涉及压裂设计、压裂工艺选择、压裂液选择与配置、压裂设备和井下工具选择、压裂裂缝监测等问题，需要进行系统的考虑和处理。1.1 页岩储层水平井多级压裂技术 水平井多级压裂技术是页岩储层开发的关键技术，长水平井段、多级水力压裂使页岩储层能够形成多条压裂裂缝，可以增大页岩储层与井筒的渗流通道［4］ 。目前常见的页岩水平井压裂主要有4 种。 （1）水平井多级可钻式桥塞封隔分段压裂技术 ［5－6］ 。该技术是国内外常用的页岩储层水力压

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。

煤层气井压裂施工压力与裂缝形态简析_郝艳丽

文章编号:1001-1986(2001)03-0020-03 煤层气井压裂施工压力与裂缝形态简析 郝艳丽,王河清,李玉魁　(中原石油勘探局井下特种作业处,河南濮阳　457061) 摘要:根据煤层气试验井的施工资料,分析了煤层压裂施工压力的特点以及井深、R o 与破压梯度的关系,并根据裂缝监测(测井温法、大地电位法和微地震法)测量的裂缝方位和缝高,对煤层压裂形成的裂缝特点进行了分类和总结,提出了指导性的建议。关　键　词:煤层气;压裂;施工压力;裂缝中图分类号:P 618.11 文献标识码:A 1　引言 煤层气是指形成于煤化作用过程中,目前仍储集在煤层中的优质天然气。它的开发是一个排水降压的过程,由于煤层的低渗透特点,决定了需要进行水力压裂激化才能有效地分配井孔附近的压降,加速脱水增加产能。本文针对煤层压裂的复杂性,从压裂施工压力与裂缝形态方面,对煤层压裂裂缝的扩展进行了分析和总结,希望能给以后的煤层气开发提供有益的帮助。2　煤层压裂施工压力分析 压裂主要是通过高压注入流体,破裂地层,从而在地层中形成高导流能力的裂缝。施工过程中流体在岩石中流动产生的压力变化在一定程度上反映了裂缝延伸的复杂现象,煤层压裂施工分析主要是针对压裂施工压力进行分析。2.1　煤层破裂压力分析 煤层的特殊性决定了其不同于常规储层的压裂特点。国外曾把煤层压裂的非常规性总结成4个方面:①异常高的压裂压力;②裂隙限制于煤层,即使裂隙中的压力远高于围岩带的原位应力;③伴随着孔底压力增加的支撑剂注入;④初始液体注入过程中闭合压力的显著增加。为此我们首先分析了试验区的破裂压力梯度情况,做出了井深、R o 与井底破压梯度的散点图。(图1,2)由图1中看出试验井的煤层破压梯度在0.017～0.064M Pa /m 之间,一般都为0.023～0.045M Pa /m 。而且根据我们收集的资料 表明,同一煤层测试压裂与加砂压裂的破压梯度存 在着大约0.002～0.007M Pa /m 的差别,也就是说煤层的高滤失特点会造成大约0.002～0.007M Pa /m 的压降,损失在流体注入煤层引起孔隙压力增高而产生的孔隙弹性效应上,也有一部分加砂压裂破压梯度小于测试压裂的破压梯度的情况,这与压裂流体对煤层的冲刷有关。另外,从煤层镜质体反射率与破压梯度的散点图上(图2)看出,煤层破压梯度有随镜质体反射率增大而增大的趋势,即变质程度高的煤层,其煤层不易破裂。而且从变化趋势看,R o 几乎与破压梯度呈线性相关关系,这是否是普遍规律,有待于进一步进行理论和实验数据的分析 。 图1　 井深与破压梯度的散点图 图2　R o 与破压梯度的散点图 收稿日期:2000-05-15 作者简介:郝艳丽(1968—),女,河南清丰县人,中原石油勘探局井下特种作业处工程师,从事煤层气研究工作. · 20·煤田地质与勘探 CO A L G EO L O GY &EX PLO RA T ION V ol.29N o.3Jun.2001

定向水力压裂裂隙扩展动态特征分析及其应用_徐幼平

第21卷第7期2011年7月中国安全科学学报 China Safety Science Journal Vol．21No．7 Jul．2011 定向水力压裂裂隙扩展动态特征分析及其应用* 徐幼平1，2林柏泉1，2教授翟成1，2副教授李贤忠1，2孙鑫1，2李全贵1，2（1中国矿业大学煤炭资源与安全开采国家重点实验室，江苏徐州221116 2中国矿业大学安全工程学院，江苏徐州221116） 学科分类与代码：6203070（安全系统工程）中图分类号：X936文献标志码：A 基金项目：国家自然科学基金资助（51074161）；国家重点基础研究发展计划资助（2011CB201205）。 煤炭资源与安全开采国家重点实验室自主研究课题（SKLCRSM08X03）； 国家科技支撑计划项目（2007BAK00168－1）。 【摘要】为减少煤矿井下水力压裂卸压盲区，扩大压裂影响范围，提高卸压增透效果，在分析水力压裂起裂机理和裂隙发展特征的基础上，提出定向水力压裂技术，分析定向水力压裂过程中煤体的裂隙发展分布规律，并利用RFPA2D－Flow软件模拟了压裂的起裂、扩展和延伸过程，对定向压裂与非定向压裂的效果进行了比较。最后将定向水力压裂技术在平煤集团十二矿己 15 －31010工作面进行了现场应用，得出在27MPa的水压下，单孔压裂有效影响半径达6m；单孔瓦斯抽放平均浓度较未压裂时提高80%，平均流量上升了382%，取得了显著的效果，具有良好的推广应用价值。 【关键词】穿层；定向水力压裂；卸压增透；RFPA2D－Flow软件；声发射 Analysis on Dynamic Characteristics of Cracks Extension in Directional Hydraulic Fracturing and Its Application XU You-ping1，2LIN Bai-quan1，2ZHAI Cheng1，2LI Xian-zhong1，2SUN Xin1，2LI Quan-gui1，2（1State Key Laboratory of Coal Resources＆Mine Safety，China University of Mining＆Technology，Xuzhou Jiangsu221116，China2School of Safety Engineering，China University of Mining＆Technology，Xuzhou Jiangsu221116，China） Abstract：In order to reduce roof-floor blind area of hydrofracture in underground mines，expand influ-enced range of fracturing，and improve the effect of hydrofracture，a directional hydraulic fracturing tech-nique was proposed on the basis of analyzing the mechanism of crack initiation and the characteristics of fracture development．And the process of crack starting，extending and elongating was simulated with RFPA2D-Flow．The effect of directional hydraulic fracturing and the effect of non-directional hydraulic frac- turing were compared．Finally the directional hydraulic fracturing technique was applied in the F 15 -31010 mining workface of the Twelfth Coal of Pingdingshan Coal Mining Group．The results show that single drill-hole fracturing effective radius rises to6m under the pressure of27MPa，and the average concentration of single-drillhole gas drainage promotes80%，average flow up382%than that it is not fractured．All these suggest that the technology obtains remarkable effect，and has a high application value． Key words：cross layer；directional hydraulic fracturing；pressure relief and permeability increase； RFPA2D-Flow software；acoustic emission *文章编号：1003－3033（2011）07－0104－07；收稿日期：2011－04－20；修稿日期：2011－05－20

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

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;

水平井压裂裂缝起裂与扩展

水平井压裂裂缝起裂与扩展 引言： 通过国内外研究人员实践表明：由于水平井具有单井产量高、穿透度大、泄油面积大、油气储量利用率高及能避开障碍与环境复杂的区域等特点。对于低渗透油藏、薄差储层油藏、储量较小的边际油藏以及稠油油气藏等，水平井压裂是这类油藏最佳的开采方式。最近一段时期，随着学者们的不断研究以及钻井完井等工艺技术水平的提高，水平井开发技术成为人们开发低渗透油田的研究重点并被广泛应用。 水平井与垂直井、普通定向井的裂缝起裂机理都有明显区别。水平井自身存在复杂性与特殊性，钻遇地层环境比较复杂，水力裂缝在发生破裂时所需的起裂压力比垂直井的破裂压力高得多，通常会发生裂缝不张开，导致压裂失败。深入研究水平井裂缝起裂机理，找出合理的起裂规律是水平井压裂施工成功前提保障。 第1章水平井井壁上的应力状态 水力压裂时裂缝的形成主要是决定于井壁的应力状态。一般认为：当井壁上出现有一个超过岩石抗拉强度的拉伸应力时，井壁便开始破裂。 1.1 由于地应力所产生的井壁应力 地应力是由地壳岩层的重力场或即上覆地层压力及地质构造应力场所组成的。一般可认为, 地应力中的一个主应力是垂直于地壳表面的,其余两个主应力则是水平的。如果只考虑上覆地层载荷引起的重力作用(即不存在地质构造运动力)，且认为地下岩石处于纯弹性状态,可将初始的地应力分解为垂道方向的正主应力σz和两个相等的水平方向的正主应力σx入和σy。 式中 h-底层的埋藏深度； ρ-上覆岩层的平均容重，其理论值可取。00231kg/cm3; μ-岩石的泊松比。

在有些构造运动活跃的地区会出现异常大的侧应力(水平应力) , 井且在通常的情况下三个原地主应力是不相等的。设取压应力的符号为正, 拉应力为负, 三个主应力分别表示为σ1,σ2和σ3 (σ1>σ2>σ3>0) , 根据地质构造形成时的受力特点, 正断层、逆断层和平推断层发育的区域里, 三个主应力的方向是不相同的(图1)。 图1 不同断层发育地区的顶应力分布情况 休伯特考虑到多数岩石的内摩擦角都接近于30°这个事实, 认为在正断层发育地区, 最大主应力σ1等于有效的上覆压力，最小水平主应力σ3最大的可能是等于1/3上覆压力;在逆断层发育的地区,最小主应力σ3等于有效的上覆压力, 而最大水平主应力σ1顶多会等于3倍的上覆压力; 而在平推断层活跃的区域里, 有效的上覆压力则为中一间主应力。 由于地壳中的岩层可视为弹性半无限体, 井壁上的应力状态可简化为平面向题来分析。如果两个水平方向的压缩地应力不相等(设为σ1>σ2> o )，可把井眼看成是在互相垂道的方向上分别作用有σ1和σ2两个压缩外应力的弹性平板中的一个小圆孔(图2 )，孔壁上的应力就相当于井壁上的水平应力。而井壁上的垂直应力分量仍可视为σz=ρh，为上覆岩层的压力。

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。

中联煤层气排采技术规范(正式版)

中联煤层气有限责任公司煤层气行业标准煤层气井排采工程技术规范 1999-04-01发布 1999-05-01实施中联煤层气有限责任公司发布

中联煤层气有限责任公司煤层气行业标准 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 3.3.4 地面排采流程 a.采气系统； b.排液系统； 3.4排采作业管理 3.4.1设备管理 3.4.2排采场地、人员 3.4.3排采资料录取 3.4.4排采动态跟踪 3.4.5排采汇报制度 3.5安全、环保及质量要求 3.6应提交的资料、报告 3.6.1施工设计书(一式十份) 3.6.2排采资料(一式两份) a.排采日报、班报 b.排采水样半分析原始记录 c.排采水样全分析报告 d.排采气样全分析报告 e.排采水、气产量动态曲线 f.液面资料、示功图资料 g.修井资料 h.阶段性总结报告

煤层气井压裂验收标准

MQ 中联煤层气有限责任公司煤层气行业标准 煤层气井压裂工程质量验收标准 1999-04-01发布 1999-05-01实施中联煤层气有限责任公司发布

中联煤层气有限责任公司煤层气行业标准 煤层气井压裂工程质量验收标准 1范围 本标准规定了压裂工程施工各工序的技术标准及资料录取标准。 本标准适用于煤层气井压裂工程的质量验收。 2引用标准 下列标准所包含的条文，通过在标准中的引用而成为本标准的条文。 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 5587.9-93 油水井常规修井作业换井口装置作业规程SY/T 5587.16-93 油水井常规修井作业通井、刮削套管作业规程 3施工质量标准及应录取资料项目 3.1通井 3.1.1通井规外径小于套管内径6～８mm，大端长度不小于0.5m，射孔完成的井应通至人工井底；裸眼、筛管完成的井，用通井规通至套管鞋以上10～15m，然后用油管通至井底。 3.1.2通井时要平稳操作，下管柱速度控制为10～20m/min，下到距离设计位置或人工井底100m时下放速度不得超过5～10m/min。当通到人工井底悬重下降10～20kN时，重复两次，使测得人工井底深度误差下于0.5m。 3.1.3通井时，若中途遇阻，悬重下降控制不超过20～30Kn，并平稳活动管柱、循环冲洗，严禁猛礅、硬压。

3.1.4对遇阻井段应分析情况或实测打印证实遇阻原因，并经整修后再进行通井。 3.2刮削： 3.2.1下管柱时要平稳操作，下管柱速度控制为20～30m/min，下到距离设计要求刮削井段前50m左右时，下放速度控制为5～10m/min。接近刮削井段并开泵循环正常后，边缓慢顺螺纹紧扣方向旋转管柱边缓慢下放，然后再上提管柱反复多次刮削，直到下放悬重不再下降为止。 3.2.2若中途遇阻，当悬重下降20～30kN时，应停止下管柱，接洗井管汇，边顺螺纹紧扣方向下放管柱，反复刮削直到管柱悬重恢复正常为止，再继续下管柱。 刮削器作业完毕按洗井标准充分洗井。 3.3通井、刮削应录取资料项目 3.3.1管柱类型、规格、单根长度、下入根数； 3.3.2通井规、刮削器型号、外型尺寸； 3.3.3通井、刮削深度，遇阻位置，指重表变化值及对应深度； 3.3.4起出通井规上的痕迹描述； 3.4探砂面作业程序与质量标准 当油管或下井工具下至距煤层上界30m时，下放速度应小于1.2m/min，以悬重下降10～20kN时认为遇砂面，连探2次。2000m以内的井深误差应小于0.3m。 3.5冲砂作业程序与质量标准 3.5.1冲砂管柱可直接采用探砂面管柱。管柱下端可接一笔尖或水动力涡轮钻具等有效冲砂工具。 冲砂尾管提至离砂面3m以上，开泵循环正常后均匀缓慢下放管柱冲3.5.2砂，冲砂时排量应达到设计要求。 每次单根冲完必须充分循环，洗井时间不小于15min。