石油類畢業論文:煤層壓裂改造
1 引言
煤層壓裂改造可有效地將井孔與煤層天然裂隙連通起來,從而在排水採氣時,更廣泛地分配井孔附近的壓降,增加產能,增大氣體解吸速率。因此,在煤層氣勘探開發中,壓裂改造作為一種重要的強化措施,已得到普遍應用。然而,由於我國煤層氣勘探開發起步晚、技術落後,尤其壓裂改造工藝技術還沒有作系統研究,為此,我處經過四年科技攻關,研究成功了煤層壓裂改造配套工藝技術,現場應用15口井33層煤,效果良好。
2 煤層壓裂改造配套工藝技術2.1 完井技術
(1)採用全井下φ139.7mm(φ177.8mm)套管,低密度水泥漿固井工藝技術。
(2)採用高密度深穿透射孔工藝技術。用φ102槍102彈(127彈),孔密16~32孔/m,螺旋布孔,相位角90°,射開煤層或煤層和圍巖,從而使射孔孔徑超過φ12mm,有效穿透距離超過500m。
這種完井技術穩固了井身,減少了煤層汙染,有利於煤層分層壓裂改造,能滿足排水採氣需要,經濟可行。
2.2 壓裂設計技術
研製成功了煤層氣井三維壓裂優化設計軟體。該軟體填補了國內空白,是國內第一套煤層氣井壓裂軟體,達到國際先進水平。該軟體在windows環境下開發,採用visualfor windows程式設計,模組化設計,演算法先進可靠。它主要包含以下7個模型:
(1)產量動態預測模型
(2)經濟評價模型
(3)裂縫三維延伸模型
(4)控制縫高模型
(5)支撐劑運移分佈模型
(6)溫度場模型
(7)優化設計模型
運用該軟體,可設計出最優壓裂方案,達到最佳壓裂效果。
2.3 壓裂液研製
壓裂液效能的好壞直接關係到壓裂施工的成敗及壓後增產效果,根據煤層特性,研製出了適合煤層的壓裂液系列。
(1)清水:其礦化度與煤層水接近,不傷害煤層;
(2)活性水:對煤層傷害輕微;
(3)低溫凍膠壓裂液:主要由瓜爾膠、kcl、殺菌劑、表面活性劑、助排劑、交聯劑、破膠劑等組成。其技術指標居國內領先水平,破膠後水化液粘度(20℃,24h)為1.00mpa·s,表面張力<30mn/m,介面張力<2mn/m,煤層傷害率<16%。
2.4 支撐劑優選
煤層一般埋藏較淺,閉合壓力低,選用天然石英砂(30mpa下破碎率<12%)既可滿足支撐裂縫要求,又經濟便宜。常用石英砂規格有40~70目粉砂、20~40目中砂和12~20目粗砂。壓裂加砂組合方式有4種:①粉砂+中砂+粗砂;②粉砂+粗砂;③中砂+粗砂;④粗砂。粉砂加在前置液中,以減少壓裂液濾失,利於造縫;中砂和粗砂支撐裂縫,改善煤層滲透性;尾註粗砂可提高裂縫入口導流能力;單純加入粗砂施工難度大,但壓裂效果較好,並可避免排採時粉砂返吐堵塞裂縫。石英砂規格及加砂量可由軟體模擬確定。
2.5 壓裂施工工藝技術
(1)採用光套管注入壓裂,降低管壁摩阻,從而降低施工泵壓;
(2)適當增大前置液注入量,以充分造縫,避免砂堵;
(3)增大泵的注排量,提高壓裂液效率,對薄煤層適當減小泵的注排量,以防止
裂縫高度延伸過高而縮短縫長;
(4)分段注砂,逐步提高砂化,增大支撐裂縫寬度,提高支撐裂縫導流能力;
(5)適當減少頂替液量,確保裂縫入口的高導流能力;
(6)控制壓裂液返排速度,保證裂縫充分閉合,防止砂粒和煤粉返吐;
(7)對多煤層井採用分層壓裂改造,提高單煤層改造程度;
(8)加強裂縫監測,優選壓裂施工引數,指導壓裂施工;
(9)選用h-1000型壓裂機組及配套裝置、車輛,保證滿足壓裂施工需求。
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