深层煤层气压裂技术的研究与应用

霍志星(中联煤层气有限责任公司， 山西 晋城 048000)

深层煤层气压裂技术的研究与应用

霍志星(中联煤层气有限责任公司， 山西 晋城 048000)

近年来，随着能源产业的发展及人们对能源需求量的不断提升，我国的煤层气勘探开发工作也取得了很大的进展。在煤层气的开采中，水力压裂是一种十分有效的方式。某煤层气储层的煤层深度约2000米，属于深层煤层气，对其的压裂开采难度较大，且缺乏成熟的、可供借鉴的技术经验。本文以该深层煤层气储层为例，介绍了深层煤层气压裂技术及其应用。

深层煤层气；压裂技术；研究；应用

煤层气是一种自生自储式的天然气，它赋存于煤层当中。相较于一般的天然气储层而言，煤层气储层既是煤层气的储集层和气源岩，也是其产出层。我国有着丰富的煤层气资源，目前对于煤层气的开发也已取得了很多成果，例如对鄂尔多斯盆地东缘、沁水盆地等煤层气的开发。某深层煤层气储层位处鄂尔多斯盆地发育石炭一二叠纪含煤岩系和侏罗纪含煤岩系中，不但煤层十分发育，且深度较大。目前，测得该煤层气储层的煤层深度约2000米，所以在其的开采中，对压力技术的应用难度也较大。

1 深层煤层气压裂液技术

在应用水力压裂对煤层进行改造的过程中，压裂液虽然能够发挥出其造缝和携砂的主要作用，同时还会在一定程度上给储层带来伤害，因为压裂液是侵入到压裂储层当中的，尤其是对于一些表面较大的煤层的伤害更加严重。所以，在压裂液的应用中，不仅仅要保证其满足压裂工艺要求，即发挥出本身应有的作用，还要确保其与储层具有良好的配伍性，以减轻因压裂液侵入而对地层产生的伤害。可见，对深层煤层气压裂液技术的研究重点在于通过深入分析煤储层的特征，并根据压裂工艺的实际要求，形成能够兼顾压裂效果和对煤层伤害小的压裂技术。

(1)常用的几种煤层气压裂液 目前在我国的煤层气压裂施工中，常用的几种煤层气压裂液有：①活性水压裂液：其主要是由水、活性剂、助排剂以及防膨剂等构成的，具有粘度低、伤害低、污染轻、易返排、不易破胶等优点，缺点则在于携砂能力较差、滤失较大；②瓜胶压裂液：其具有较强的携砂能力，且相对造缝长、滤失低，整体优点较多，但同时也具有返排困难、残渣吸附伤害、易破胶不彻底等缺点；③清洁压裂液：其主要优点是易破胶、破胶后无固相残渣、防膨效果好、抗剪切力强、携砂能力强以及摩阻低等，但其在煤层中的吸附却容对煤层造成一定的影响；④泡沫压裂液：其是一种低伤害的优质压裂液，具有粘度高、损害小、滤失低以及清洁裂缝等优点，目前在国外的应用历史比较久，我国近年来也逐渐开始应用，主要缺点在于返排控制难度较大、易造成堵塞以及成本较高。

(2)深层煤层气压裂液优化 在一定程度上而言，煤层气井的开采对压裂液的使用可借鉴在油藏储层的开采中水基压裂液的性能评价，不过，鉴于煤层气储层与油藏储层有着较多的不同特性，如表面积大、割理发育、压力低、吸附性强等等，所以其在应用中容易遇到裂缝系统复杂、注入压力高、砂堵、压裂液返排、煤粉堵塞、支撑剂嵌入等问题。因此，考虑到深层煤层气的特点，在使用压裂液时要对压裂性能、各类添加剂以及成本等进行一定的优化。具体来说，优化的内容为：①尽量减少对添加剂，尤其是有机类添加剂的使用；②进一步开发新的适合于煤层气压裂的压裂液；③在保证压裂施工效果的前提下尽量降低成本。

2 深层煤层气压裂工艺技术

(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。

(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)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。

(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。

3 结语

综上所述，随着我国对于深层煤层气开发的不断深入，对深层煤层气压裂技术的研究也取得了很多成果。目前常用的深层煤层气压裂技术较多，在实际施工时，要根据具体情况进行合理选择。

[1]张军涛，郭庆，汶锋刚.深层煤层气压裂技术的研究与应用[J].延安大学学报(自然科学版)，2015，(01):78-80.

[2]耿向前.煤层气压裂技术应用及压裂设备性能分析[J].科技传播，2012，(17):57+53.

[3]杨风柱，周波，叶凯.试析煤层气压裂及排采技术的应用现状与进展[J].中国石油和化工标准与质量，2012，(06):108.

[4]郭洋，杨胜来.煤层气压裂和排采技术应用现状与进展[J].天然气与石油，2011，(04):62-64+96.

霍志星(1986- )，女，山西晋城人，助理工程师，本科，主要从事煤层气压裂增产工作。