CN110005382A - 一种煤层气液态co2与活性水协同压裂工艺方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种煤层气液态CO2与活性水协同压裂工艺方法,包括如下步骤:1)向套管注入氮气驱替油套环空内液体并保持油套环空压力;2)向油管注入氮气清洗压裂管道;3)向油管注入液态CO2进行压裂;4)向油管注入氮气清洗压裂管道;5)向油管注入活性水压裂液A进行压裂;6)向油管注入活性水压裂液B进行压裂。该方法先后注入液态CO2和活性水进行压裂,具备两种压裂方式的优点,增强煤储层压裂改造效果。
Description
技术领域
本发明涉及一种非常规储层的压裂技术,尤其涉及一种煤层气液态CO2与活性水协同压裂工艺方法,属于储层改造技术研究领域。
背景技术
煤层气(CBM)又称煤层瓦斯,是在成煤过程中形成并赋存于煤层中的一种非常规天然气。煤层气以甲烷为主要成分,在煤层中以吸附在煤表面、游离于煤孔隙中以及溶解于煤层水中三种方式赋存,其中大部分(70%~95%)吸附在煤岩孔隙内表面上。煤层气作为一种极有潜力的非常规油气资源,其勘探开发不仅可以缓解国家能源紧缺问题,还有助于减少煤矿瓦斯事故,具有极其重要的社会和经济意义。
我国埋深2000m以浅煤层气地质资源量为36.81×1012m3,与常规天然气资源量(35×1012m3)相当,约占世界煤层气总资源的13%,紧随俄罗斯和加拿大位居世界第三位,开发利用前景广阔。我国煤层具有低压、低渗、低饱和、高变质程度的“三低一高”地质特征,煤层气井自然产能低,需要采取增产改造措施才能获得工业产能,而水力压裂是煤层气增产的首选方法和主要措施。据统计,美国90%以上的煤层气井是由水力压裂改造的,我国产气量在1000m3/d以上的煤层气井几乎都是通过水力压裂改造而获得。
目前普遍运用于煤层气的活性水压裂技术虽然具有低成本、安全、可操作性强、工艺适用范围广等优点,但其对储层伤害高、返排难、造缝单一等缺点突出,使得储层改造效果不佳。同活性水压裂相比,液态二氧化碳压裂具有破岩效率高、压裂缝网复杂、储层伤害小、返排容易、可置换出煤层中甲烷等众多优点,但其也存在滤失大、缝内压力低、改造裂缝宽度小、支撑剂携带和铺置困难、成本较高等缺点。若全程采用液态二氧化碳压裂,则提高施工成本,增加施工风险。因此,如何同时利用活性水压裂低成本、高安全和二氧化碳压裂低伤害、高返排的优点,增强储层的压裂改造效果、提高煤层气井产量是本领域亟待解决的技术问题。
发明内容
针对上述问题,本发明提供一种煤层气液态CO2与活性水协同压裂工艺方法,该方法通过先注入液态CO2进行造缝增能,后注入活性水进行携砂和扩缝,从而结合两种压裂方式的优点,补足各自的不足,达到提高裂缝复杂程度、提升压裂液返排效率、增强压裂增产改造效果的目的。该方法适用于煤层气这类低压、低渗透非常规储层的压裂增产改造。
本发明提供一种煤层气液态CO2与活性水协同压裂工艺方法,包括如下步骤:
1)步骤S101:向套管注入氮气驱替油套环空内液体并保持油套环空压力;
2)步骤S102:向油管注入氮气清洗压裂管道;
3)步骤S103:向油管注入液态CO2进行压裂;
4)步骤S104:向油管注入氮气清洗压裂管道;
5)步骤S105:向油管注入活性水压裂液A进行压裂;
6)步骤S106:向油管注入活性水压裂液B进行压裂;
如上所述的一种煤层气液态CO2与活性水协同压裂工艺方法,其中,所述压裂过程分为先注入的液态CO2压裂和后注入的活性水压裂两个核心部分,且顺序不可颠倒。
如上所述的一种煤层气液态CO2与活性水协同压裂工艺方法,其中,依据目标储层破裂压力、油管壁厚、油管尺寸及油管抗内压强度,确定所述保持油套环空压力的大小。
如上所述的一种煤层气液态CO2与活性水协同压裂工艺方法,其中,所述活性水压裂液A为煤层气常用的活性水压裂液。
如上所述的一种煤层气液态CO2与活性水协同压裂工艺方法,其中,所述活性水压裂液B包括活性水压裂液A和支撑剂。
如上所述的一种煤层气液态CO2与活性水协同压裂工艺方法,其中,所述支撑剂为陶粒或者石英砂。
如上所述的一种煤层气液态CO2与活性水协同压裂工艺方法,其中,所述支撑剂的浓度为200~600kg/m3。
如上所述的一种煤层气液态CO2与活性水协同压裂工艺方法,其中,步骤S101所述注入氮气排量为180-300sm3/min,注入气量为2000~6000sm3。
如上所述的一种煤层气液态CO2与活性水协同压裂工艺方法,其中,步骤S102所述注入氮气排量为180-300sm3/min,注入气量为2000~4000sm3。
如上所述的一种煤层气液态CO2与活性水协同压裂工艺方法,其中,步骤S103所述注入液态CO2排量为2~4m3/min,注入液量为50~300m3,注入压力低于56MPa。
如上所述的一种煤层气液态CO2与活性水协同压裂工艺方法,其中,步骤S104所述注入氮气排量为180-300sm3/min,注入气量为2000~4000sm3。
如上所述的一种煤层气液态CO2与活性水协同压裂工艺方法,其中,步骤S105所述注入活性水A排量为4-10m3/min,注入液量为100~500m3,注入压力低于56MPa。
如上所述的一种煤层气液态CO2与活性水协同压裂工艺方法,其中,步骤S106所述注入活性水B排量为4-10m3/min,注入液量为150~500m3,注入压力低于56MPa。
本发明的实施至少具有以下优势:
1.本发明的煤层气液态CO2与活性水协同压裂工艺方法,不仅具有液态CO2压裂缝网复杂程度高、造缝效果好、储层污染小、返排率高等优点,还具有活性水压裂工艺简单成熟、安全性高、成本低等优点,综合优势明显,有效提高煤层气储层改造效果。
2.本发明的煤层气液态CO2与活性水协同压裂工艺方法,区别于混合式注入CO2压裂,先注入液态CO2,CO2与岩石接触时间更长,作用范围更广,改造效果更佳。
附图说明
图1为本发明一种煤层气液态CO2与活性水协同压裂工艺方法的流程图。
具体实施方式
下面将结合实施例,对本发明进行详细说明。
图1为本发明一种煤层气液态CO2与活性水协同压裂工艺方法的流程图。如图1所示,本发明方法包括如下步骤:
步骤S101:向套管注入氮气驱替油套环空内液体并保持油套环空压力。
先打开封隔器反循环阀,套管注入氮气,反循环顶替油套环空液体,顶替结束后关闭封隔器循环阀。
其中,油套环空中液体不耐低温,后续注入液态CO2时会使其凝固结冰,导致油管外压力降低,使油管存在损坏的风险,严重时会引发施工事故,故需要用氮气将油套环空中液体驱替。
驱替结束后,继续注入氮气保持油套环空压力,维护油管安全。氮气压力大小需要依据目标储层破裂压力、油管壁厚、油管尺寸及油管抗内压强度等确定共同确定。
步骤S102:向油管注入氮气清洗压裂管道。
其中,采用高排量向油管注入氮气,清洗油管中液体,防止低温的液态CO2使油管中液体结冰,从而增大施工压力,影响压裂作业。
步骤S103:向油管注入液态CO2进行压裂。
其中,液态CO2的摩擦阻力很高,井口压力较大,施工时需注意井口装置压力限制要求。
其中,液态CO2进入地层会受热膨胀,占据优势孔隙和微裂隙,压裂后部分液态CO2气化并回流到井筒,有利于抑制含水饱和度的上升,消除裂缝面周围相对渗透率的损害,同时也有利于提高压裂后洗井排液速度和返排率。
步骤S104:向油管注入氮气清洗压裂管道。
其中,采用高排量向油管注入氮气,顶替清洗油管中的液态CO2,为注入活性水压裂做好准备。
步骤S105:向油管注入活性水压裂液A进行压裂。
其中,活性水压裂液A为煤层气压裂常用活性水压裂液,主要成分有清水、降阻剂、杀菌剂等。
采用高排量向油管注入活性水压裂液A,使得液态CO2压裂造成的裂缝进一步扩展变宽,为支撑剂输送铺置做准备。
步骤S106:向油管注入活性水压裂液B进行压裂。
其中,活性水压裂液B由活性水压裂液A和支撑剂组成。煤层气常用支撑剂为陶粒和石英砂,陶粒为40-70目,石英砂为70-140目。
其中,注入完活性水压裂液B后,需注入一段顶替液,防止支撑剂在井筒中堆积,堵塞储层。
至此,完成整个煤层气液态CO2与活性水协同压裂施工过程。本发明方法中,
CO2先进入煤层,占据孔隙空间,增加煤层能量,置换煤层甲烷,为后续活性水压裂开辟复杂裂缝通道,增强整体改造效果。
Claims (13)
1.一种煤层气液态CO2与活性水协同压裂工艺方法,其特征在于,包括如下步骤:
1)步骤S101:向套管注入氮气驱替油套环空内液体并保持油套环空压力;
2)步骤S102:向油管注入氮气清洗压裂管道;
3)步骤S103:向油管注入液态CO2进行压裂;
4)步骤S104:向油管注入氮气清洗压裂管道;
5)步骤S105:向油管注入活性水压裂液A进行压裂;
6)步骤S106:向油管注入活性水压裂液B进行压裂。
2.根据权利要求1所述的压裂设计方法,其特征在于,所述压裂过程分为先注入的液态CO2压裂和后注入的活性水压裂两个核心部分,且顺序不可颠倒。
3.根据权利要求1所述的压裂设计方法,其特征在于,依据目标储层破裂压力、油管壁厚、油管尺寸及油管抗内压强度,确定所述保持油套环空压力的大小。
4.根据权利要求1所述的压裂设计方法,其特征在于,所述活性水压裂液A为煤层气常用的活性水压裂液。
5.根据权利要求1所述的压裂设计方法,其特征在于,所述活性水压裂液B包括活性水压裂液A和支撑剂。
6.根据权利要求5所述的压裂设计方法,其特征在于,所述支撑剂为陶粒或者石英砂。
7.根据权利要求6所述的压裂设计方法,其特征在于,所述支撑剂的浓度为200~600kg/m3。
8.根据权利要求1所述的压裂设计方法,其特征在于,步骤S101所述注入氮气排量为180-300sm3/min,注入气量为2000~6000sm3。
9.根据权利要求1所述的压裂设计方法,其特征在于,步骤S102所述注入氮气排量为180-300sm3/min,注入气量为2000~4000sm3。
10.根据权利要求1所述的压裂设计方法,其特征在于,步骤S103所述注入液态CO2排量为2~4m3/min,注入液量为50~300m3,注入压力低于56MPa。
11.根据权利要求1所述的压裂设计方法,其特征在于,步骤S104所述注入氮气排量为180-300sm3/min,注入气量为2000~4000sm3。
12.根据权利要求1所述的压裂设计方法,其特征在于,步骤S105所述注入活性水A排量为4-10m3/min,注入液量为100~500m3,注入压力低于56MPa。
13.根据权利要求1所述的压裂设计方法,其特征在于,步骤S106所述注入活性水B排量为4-10m3/min,注入液量为150~500m3,注入压力低于56MPa。
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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GR01 | Patent grant | ||
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