本發(fā)明涉及煤層氣勘探開發(fā)壓裂工程技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種碎粒煤煤層氣壓裂方法。
背景技術(shù)：
1、壓裂是煤層氣儲(chǔ)層增產(chǎn)改造的重要措施，對(duì)于原生結(jié)構(gòu)遭應(yīng)力破壞的構(gòu)造性碎粒煤，只有通過針對(duì)性的壓裂改造，才能夠有效開發(fā)。
2、碎粒煤煤體結(jié)構(gòu)層理性遭嚴(yán)重破壞，煤層結(jié)構(gòu)、構(gòu)造、成分、內(nèi)生裂隙均發(fā)生改變，層內(nèi)裂隙相互交錯(cuò)，煤層整體松散，且存在大量煤粉，壓裂改造中存在諸多困難。
3、現(xiàn)有改造碎粒煤的方法主要采用常規(guī)砂巖氣藏壓裂工藝，即在煤層段射孔后，向煤層泵注高壓液體及支撐劑，以獲得煤層內(nèi)裂縫延伸及支撐，建立氣體滲流通道。
4、在實(shí)際施工案例中，常規(guī)水力壓裂方法在碎粒煤改造中未能取得好的改造效果。主要表現(xiàn)為：壓裂施工壓力高，浪費(fèi)壓裂設(shè)備動(dòng)力；碎粒煤層松散，液體濾失嚴(yán)重，效率低；裂縫延伸范圍有限；施工中存在砂堵風(fēng)險(xiǎn)；壓后裂縫易閉合等。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本發(fā)明提供一種碎粒煤煤層氣壓裂工藝方法，通過優(yōu)化調(diào)整射孔位置、優(yōu)化泵注程序等方式，有效指導(dǎo)碎粒煤煤層氣壓裂改造。
為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案為：
一種碎粒煤煤層氣壓裂方法，包括以下步驟：
(一)、優(yōu)化射孔位置：射孔位置選擇煤體結(jié)構(gòu)相對(duì)穩(wěn)定的塊煤及碎裂煤，在穩(wěn)定煤層段建立進(jìn)液通道；
(二)、優(yōu)化泵注程序：在整個(gè)壓裂過程中，根據(jù)壓裂液在不同階段的作用,分別命名為前置液、攜砂液和頂替液；
(1)、增大前置液量的使用比例，前置液量增大至壓裂液總量的45-55％，先泵注占?jí)毫岩嚎偭?0-25％的純壓裂液，后泵注前置液加砂段塞，前置液加砂段塞降摩阻、降濾失，具體步驟為：泵注1個(gè)井筒容積的純壓裂液后，再泵注1個(gè)井筒容積的壓裂液+支撐劑A，如此反復(fù)，要求前置液加砂段塞數(shù)控制在3-5個(gè)，砂比從3％逐漸遞增至10％；
(2)、攜砂液加砂段塞支撐裂縫、防砂堵，攜砂液以段塞式加砂進(jìn)入地層，即泵注1個(gè)井筒容積的純壓裂液后，再泵注1個(gè)井筒容積的壓裂液+支撐劑B或支撐劑C，如此反復(fù)，要求攜砂液加砂段塞數(shù)控制在5-7個(gè)，砂比從5％逐漸遞增至15％；
(3)、泵注頂替液：泵注一個(gè)井筒容積的頂替液，頂替攜砂液進(jìn)入地層，促進(jìn)支撐劑B或支撐劑C在近井帶營(yíng)造高導(dǎo)流裂縫，為氣體產(chǎn)出建立通道，如此完成整個(gè)泵注程序。
所述的壓裂液為活性水，即清水+1～2％氯化鉀溶液。
所述的支撐劑A為70-140目石英粉砂。
所述的支撐劑B為40-70目石英細(xì)砂。
所述的支撐劑C為20-40目石英粗砂。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)為：
1、射孔位置優(yōu)化：優(yōu)選煤體結(jié)構(gòu)相對(duì)穩(wěn)定位置射孔，有利于裂縫形成及延伸，開啟后續(xù)進(jìn)液通道。本發(fā)明優(yōu)先選擇煤體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定煤層段射孔，區(qū)別于常規(guī)優(yōu)選含氣量高、天然裂縫發(fā)育煤層段的方式，結(jié)合后續(xù)增加前置液量工藝特點(diǎn)，能投有效促進(jìn)塊煤(碎粒煤)和碎粒煤之間的裂縫溝通，建立了良好的氣體滲流通道。
2、優(yōu)化泵注程序：①采用增大前置液量比例，增加粉砂使用的新方法，有利于前置液在煤體結(jié)構(gòu)相對(duì)穩(wěn)定的煤層段造縫，促進(jìn)裂縫形成及延伸；增加粉砂使用有利于打磨井筒內(nèi)壁及射孔眼，減少摩阻，降低施工壓力，同時(shí)能夠有效降低地層濾失性，提升后續(xù)壓裂液效率，為增強(qiáng)改造效果奠定基礎(chǔ)。②攜砂液段塞式加砂能夠有效支撐裂縫，在近井帶營(yíng)造高導(dǎo)流裂縫，為氣體產(chǎn)出建立通道，同時(shí)，段塞式加砂能夠有效防止地層砂堵，減少施工風(fēng)險(xiǎn)。③本方法所述的泵注程序從先降低地層濾失，后支撐裂縫的角度出發(fā)，增大了前置液用量，增加了粉砂的使用，區(qū)別于常規(guī)泵注程序以攜砂液為主體，以細(xì)砂、粗砂支撐裂縫為主要目的的思路，能夠減少細(xì)砂、粗砂直接進(jìn)地層的砂堵風(fēng)險(xiǎn)及碎粒煤層段裂縫快速閉合的可能，有效提升后續(xù)攜砂液液體效率，增加裂縫凈壓力，促進(jìn)主裂縫的形成和支撐。
具體實(shí)施方式
下面對(duì)本發(fā)明做詳細(xì)敘述。
一、優(yōu)化射孔位置：通常煤層段存在碎粒煤、碎裂煤、塊煤等不同煤體結(jié)構(gòu)共存的現(xiàn)象，射孔位置選擇煤體結(jié)構(gòu)相對(duì)穩(wěn)定的塊煤及碎裂煤，在穩(wěn)定煤層段建立進(jìn)液通道，有利于裂縫有效開啟并獲得較好地延伸。
該井煤層段上下各1/5為塊煤，中部3/5為碎粒煤，射孔優(yōu)選兩處煤體結(jié)構(gòu)相對(duì)穩(wěn)定的塊煤位置進(jìn)行作業(yè),通過優(yōu)化射孔位置，為裂縫有效延伸創(chuàng)造條件。采用102射孔槍，射孔密度16孔/米，相位角60°。
二、優(yōu)化泵注程序：泵注程序用于指導(dǎo)整個(gè)壓裂過程，優(yōu)化泵注程序主要包括以下要點(diǎn)：
(1)增大前置液量比例，前置液用量增大至壓裂液總量的53％(前置液量244方，壓裂液總量460方)。具體實(shí)施時(shí)，先泵注了一定量的壓裂液100方，約占?jí)毫岩嚎偭康?1.7％，后泵注前置液加砂段塞(144方)，約占?jí)毫岩嚎偭康?1.3％。(前置液加砂段塞降摩阻、降濾失。前置液以段塞式加砂進(jìn)入地層，即泵注1個(gè)井筒容積的純壓裂液后，再泵注1個(gè)井筒容積的壓裂液+70-140目石英粉砂；如此反復(fù)，本井前置液加砂段塞數(shù)為3個(gè)，砂比從3％逐漸遞增至8％。
(2)攜砂液加砂段塞支撐裂縫、防砂堵，攜砂液以段塞式加砂進(jìn)入地層，即泵注1個(gè)井筒容積的純壓裂液后，再泵注1個(gè)井筒容積的壓裂液+細(xì)砂或粗砂即支撐劑B或支撐劑C，如此反復(fù)，本井?dāng)y砂液加砂段塞數(shù)控制為6個(gè)，砂比從6％逐漸遞增至15％。所述的支撐劑B為40-70目石英細(xì)砂；所述的支撐劑C為20-40目石英粗砂。
(3)泵注頂替液：泵注一個(gè)井筒容積的頂替液，頂替攜砂液進(jìn)入地層，促進(jìn)粗砂在近井帶營(yíng)造高導(dǎo)流裂縫，為氣體產(chǎn)出建立通道，如此完成整個(gè)泵注程序。
所述的壓裂液為活性水，即清水+1～2％氯化鉀溶液。
所述的支撐劑A為70-140目石英粉砂。
所述的支撐劑B為40-70目石英細(xì)砂。
所述的支撐劑C為20-40目石英粗砂。
在本工藝方法的指導(dǎo)下，有效完成該井碎粒煤層的壓裂改造工作。目前該井取得1500方/日的產(chǎn)量，在近3個(gè)月的定產(chǎn)測(cè)試中，產(chǎn)量穩(wěn)定，產(chǎn)水量及壓降參數(shù)正常，獲得了西南地區(qū)煤層氣勘探開發(fā)的新突破。
實(shí)施例二
一種碎粒煤煤層氣壓裂方法，包括以下步驟：
(一)、優(yōu)化射孔參數(shù)：射孔位置選擇煤體結(jié)構(gòu)相對(duì)穩(wěn)定的塊煤及碎裂煤，在穩(wěn)定煤層段建立進(jìn)液通道，具體采用102槍，射孔密度選擇16孔/米，相位角60°；
(二)、優(yōu)化泵注程序：在整個(gè)壓裂過程中，根據(jù)壓裂液在不同階段的作用,分別命名為前置液、攜砂液和頂替液；
(1)、增大前置液量的用比例，前置液量增大至壓裂液總量的45-55％，先泵注占?jí)毫岩嚎偭?5％的純壓裂液，后泵注前置液加砂段塞，前置液加砂段塞降摩阻、降濾失，具體步驟為：泵注1個(gè)井筒容積的純壓裂液后，再泵注1個(gè)井筒容積的壓裂液+支撐劑A，如此反復(fù)，要求前置液加砂段塞數(shù)控制在5個(gè)，砂比從3％逐漸遞增至10％；
(2)、攜砂液加砂段塞支撐裂縫、防砂堵，攜砂液以段塞式加砂進(jìn)入地層，即泵注1個(gè)井筒容積的純壓裂液后，再泵注1個(gè)井筒容積的壓裂液+支撐劑B，如此反復(fù)，要求攜砂液加砂段塞數(shù)控制在7個(gè)，砂比從5％逐漸遞增至15％；
(3)、泵注頂替液：泵注一個(gè)井筒容積的頂替液，頂替攜砂液進(jìn)入地層，促進(jìn)支撐劑B在近井帶營(yíng)造高導(dǎo)流裂縫，為氣體產(chǎn)出建立通道，如此完成整個(gè)泵注程序。
所述的壓裂液為活性水，即清水+1～2％氯化鉀溶液。
所述的支撐劑A為70-140目石英粉砂。
所述的支撐劑B為40-70目石英細(xì)砂。
本實(shí)施例有效完成該井碎粒煤層的壓裂改造工作，產(chǎn)量穩(wěn)定，產(chǎn)水量及壓降參數(shù)正常，獲得了煤層氣勘探開發(fā)的新突破。
實(shí)施例三
一種碎粒煤煤層氣壓裂方法，包括以下步驟：
(一)、優(yōu)化射孔參數(shù)：射孔位置選擇煤體結(jié)構(gòu)相對(duì)穩(wěn)定的塊煤及碎裂煤，在穩(wěn)定煤層段建立進(jìn)液通道，具體采用89槍，射孔密度選擇16孔/米，相位角60°；
(二)、優(yōu)化泵注程序：在整個(gè)壓裂過程中，根據(jù)壓裂液在不同階段的作用,分別命名為前置液、攜砂液和頂替液；
(1)、增大前置液量的用比例，前置液量增大至壓裂液總量的45-55％，先泵注占?jí)毫岩嚎偭?0％的純壓裂液，后泵注前置液加砂段塞，前置液加砂段塞降摩阻、降濾失，具體步驟為：泵注1個(gè)井筒容積的純壓裂液后，再泵注1個(gè)井筒容積的壓裂液+支撐劑A，如此反復(fù)，要求前置液加砂段塞數(shù)控制在4個(gè)，砂比從3％逐漸遞增至10％；
(2)、攜砂液加砂段塞支撐裂縫、防砂堵，攜砂液以段塞式加砂進(jìn)入地層，即泵注1個(gè)井筒容積的純壓裂液后，再泵注1個(gè)井筒容積的壓裂液+支撐劑C，如此反復(fù)，要求攜砂液加砂段塞數(shù)控制在5個(gè)，砂比從5％逐漸遞增至15％；
(3)、泵注頂替液：泵注一個(gè)井筒容積的頂替液，頂替攜砂液進(jìn)入地層，促進(jìn)支撐劑C在近井帶營(yíng)造高導(dǎo)流裂縫，為氣體產(chǎn)出建立通道，如此完成整個(gè)泵注程序。
所述的壓裂液為活性水，即清水+1～2％氯化鉀溶液。
所述的支撐劑A為70-140目石英粉砂。
所述的支撐劑C為20-40目石英粗砂。
本實(shí)施例有效完成該井碎粒煤層的壓裂改造工作，產(chǎn)量穩(wěn)定，產(chǎn)水量及壓降參數(shù)正常，獲得了煤層氣勘探開發(fā)的新突破。