煤层气压裂高效粘土稳定剂研制与应用

煤岩孔隙度渗透率低、非均质性强、矿物成分复杂，水力压裂是煤层气经济开发的主要措施，其中压裂液是压裂改造能否成功的关键因素。煤层气压裂和排水采气阶段，煤层粘土矿物颗粒遇水发生膨胀运移，一方面降低了储层的渗透率，堵塞孔隙和喉道；另一方面减弱了煤岩的强度，易发生失效产生煤粉，对压裂和排采效果都具有极大的影响。因此，在煤层气压裂改造中，高效的煤岩粘土稳定剂起着至关重要的作用。 煤层气压裂改造的液体主要采用活性水压裂液体系，压裂液的粘土稳定剂主要为固体KCl，添加浓度约2.0%。压裂施工过程中，固体粘土稳定剂现场调配施工工序复杂，需要提前将粘土稳定剂混配于储液罐中，配液循环溶解时间长。目前，压裂用的KCl价格约4500元/吨，按KCl添加浓度2.0%计算，活性水KCl成本高达90元/立方米，而且压裂施工前要提前在压裂罐中添加KCl并进行搅拌混配，施工工序复杂，人员和设备成本进一步增加。因此，针对现有煤层气压裂液粘土稳定剂存在的问题，进行高效低成本煤层压裂液粘土稳定剂研究，对煤层气开发降本、减序、增效具有很大的推动作用，将进一步增加煤层气开发的经济性。,煤岩孔隙度渗透率低、非均质性强、矿物成分复杂，水力压裂是煤层气经济开发的主要措施，其中压裂液是压裂改造能否成功的关键因素。煤层气压裂和排水采气阶段，煤层粘土矿物颗粒遇水发生膨胀运移，一方面降低了储层的渗透率，堵塞孔隙和喉道；另一方面减弱了煤岩的强度，易发生失效产生煤粉，对压裂和排采效果都具有极大的影响。因此，在煤层气压裂改造中，高效的煤岩粘土稳定剂起着至关重要的作用。 煤层气压裂改造的液体主要采用活性水压裂液体系，压裂液的粘土稳定剂主要为固体KCl，添加浓度约2.0%。压裂施工过程中，固体粘土稳定剂现场调配施工工序复杂，需要提前将粘土稳定剂混配于储液罐中，配液循环溶解时间长。目前，压裂用的KCl价格约4500元/吨，按KCl添加浓度2.0%计算，活性水KCl成本高达90元/立方米，而且压裂施工前要提前在压裂罐中添加KCl并进行搅拌混配，施工工序复杂，人员和设备成本进一步增加。因此，针对现有煤层气压裂液粘土稳定剂存在的问题，进行高效低成本煤层压裂液粘土稳定剂研究，对煤层气开发降本、减序、增效具有很大的推动作用，将进一步增加煤层气开发的经济性。

煤层气藏水力压裂网状裂缝形成机理及扩展规律

姜婷婷，任高峰，张建华著

• 出版社：武汉大学出版社

• ISBN：9787307207714

• 版次：1

• 商品编码：12515243

• 品牌：其他品牌

• 包装：平装

• 开本：16开

• 出版时间：2019-03-01

• 用纸：胶版纸

• 页数：159

• 正文语种：中文

内容简介

《煤层气藏水力压裂网状裂缝形成机理及扩展规律》针对煤层气藏水力压裂过程中裂缝起裂和扩展预测的难题，系统地开展模拟实际压裂条件下的煤岩力学参数试验，建立应力和渗流耦合条件下煤岩起裂判据，研究煤岩节理、层理和天然裂缝等对水力压裂过程中裂缝网络的影响规律，揭示水力压裂裂缝起裂和延伸的力学机理，实现对煤层气藏水力压裂裂缝网络几何尺寸和复杂程度的设计控制。研究成果可为现场施工提供技术参考和理论依据。

尽管水力压裂法在19世纪就已发明，但直到近十几年才开始大规模使用，如今，美国近些年的新油井有95%是用水力压裂法进行钻探的

压裂液是压裂工艺技术的一个重要组成部分。主要功能是造缝并沿张开的裂缝输送支撑剂，因此液体的粘性至关重要。成功的压裂作业要求液体除在裂缝中具有较高的粘度外，还要能够迅速破胶；作业后能够迅速返排；能够很好地控制液体滤失；泵送期间摩阻较低；同时还要经济可行。常用的压裂液有水基压裂液、油基压裂液、乳状压裂液、泡沫压裂液及酸基压裂液5种基本类型。

压裂水基压裂液

水基压裂液是以水作溶剂或分散介质，向其中加入稠化剂、添加剂配制而成的。主要采用三种水溶性聚合物作为稠化剂，即植物胶(瓜胶、田菁、魔芋等)、纤维素衍生物及合成聚合物。这几种高分子聚合物在水中溶胀成溶胶，交联后形成粘度极高的冻胶。具有粘度高、悬砂能力强、滤失低、摩阻低等优点。

压裂油基压裂液

油基压裂液是以油作为溶剂或分散介质，与各种添加剂配制成的压裂液。重油最初用作油基压裂液，是因为它们比水基液对含油气地层的伤害小，油基液本身固有的粘度也使其比水更具吸引力。但是油基液较贵，而且施工操作较难处理，所以仅用于已知是对水极为敏感的地层中。

压裂泡沫压裂液

泡沫压裂液是由气相、液相、表面活性剂和其他化学添加剂组成。泡沫压裂液是一种稳定的气液混合物，用表面活性剂可使这种混合物达到稳定。降低了表面张力。当液体从作业井中返排时，泡沫中的承压气体（氮或二氧化碳）膨胀将液体从裂缝中驱出。泡沫加速了支撑裂缝中液体的回收率，因此是一种用于低压储层中的理想液体。由于体积气体的泡沫含量高达95%，所以液相最小。在水基液中，充满泡沫的液体极大地减少了与地层接触的液量，因此在水敏地层中泡沫液的效果良好。

压裂清洁压裂液

清洁压裂液又称为粘弹性表面活性剂压裂液，是一种基于粘弹性表面活性剂的溶液。它是为了解决常规压裂液在返排过程中由于破胶不彻底对油气藏渗透率造成了很大伤害的问题开发研制的一种新型压裂液体系。清洁压裂液具有良好的流变性能、滤失性能、低损害与高导流能力特性。同时，该清洁压裂液配制简便，将适量的VES加在盐水中，不需要使用交联剂、破胶剂和其它添加剂，不存在残渣，对储层伤害小，应用前景广阔。

压裂乳状压裂液

乳化压裂液是两种不融合相的分散体系，如用表面活性剂稳定的水中油或油中水。乳化压裂液是高度粘稠溶液，具有良好的传输性。 乳化液常因乳化剂吸附在地层岩石表面上而破乳。由于聚合物用量极少，这类液体对地层伤害较小，而且可快速清洗。聚乳化液的不足是摩擦压力较高，而且液体的费用较高（除非碳氢化合物可回收）。此外随着温度的升高，聚乳化液明显地变得稀薄，故不宜用于高温井中。