[发明专利]一种碎软低渗煤层水平井分段压裂工艺

说明书

技术领域

本发明属于煤层气井压裂激励的工艺技术，具体涉及一种碎软低渗煤层水平井分段压裂工艺。

背景技术

我国煤储层很多程度受到地质构造作用的影响，以沁水盆地南部瓦斯富集区为例，由南至北，受地质构造影响的程度逐步增大，煤体特征表现为由南至北埋深和碎煤比例逐渐增大，煤储层物性表现为基质孔隙率、渗透率和复杂程度逐渐变差，非均质、各向异性特征显著。因影响煤层出的地质因素主要有:煤储层物性条件(储层孔隙度、渗透率、含水饱和度)、构造应力条件以及煤层气资源量(煤层含气量、煤层厚度)，若采用传统的水平井压裂方式开采碎软低渗煤层，经济产出值较低，严重影响开采效益。

发明内容

本发明为了提高碎软低渗煤层的开采效益，提出了一种碎软低渗煤层水平井分段压裂工艺。

本发明采用如下技术方案：

一种碎软低渗煤层水平井分段压裂工艺，采用“封一段，压一段”的压裂方式，具体过程如下：

首先，根据煤层轨迹的倾角和走向，确定分段距离，将水平井分为若干段；

然后，根据分段要求下入压裂设备，所述的压裂设备包括设于套管内的油管、悬挂器和送入装置，悬挂器和送入装置连接于油管上，位于水平井内的油管连接若干裸眼封隔器和压差滑套，裸眼封隔器和压差滑套配套使用并设于分段处，油管末端通过球座短节连接浮鞋；

最后，按距离井口由远至近的方向进行分段压裂，离井口最远的一段压裂完后，封闭该段， 再对相邻段进行压裂，保证每压裂完一段后先封闭，再压裂下一段。

所述的各压差滑套的开启压力不同，离井口越远，开启压力越小。

所述的分段距离为65-120m。

本发明具有如下有益效果：

1、本发明压裂采用“封一段，压一段”的压裂方式，使每段压裂结束后不立即排液，形成的支撑裂缝保持着压力，沿煤层气水平井的煤层段轨迹，人为形成超压带，则前一段已封段能对后一段压裂段起裂裂缝产生诱导应力；

2、通过优化分段间距，改善了煤储层的埋深、非均质性以及各向异性造成的最大水平主应力的差异，增大了人工裂缝起裂方位与天然裂缝夹角，使煤体更易形成缝网，沟通天然裂隙，增加裂缝复杂程度；

3、再通过合理确定有效净压力（即给各段分配不同的压力），增大裂缝壁面与煤基质面的接触面积，最终建立了复杂的交叉裂缝网络体系，使煤基质的任意方向至裂缝的渗流距离最短，实现低渗透煤储层达到经济产出。

附图说明

图1为本发明的工艺施工示意图；

图中：1-套管、2-油管、3-悬挂器、4-送入装置、6-压差滑套、7-裸眼封隔器、8-球座短节、9-浮鞋。

具体实施方式

对于埋深大、碎煤比例高和储层物性差的煤储层，需采用本发明所述的“封一段，压一段”分段压裂工艺，其工艺思路为分析煤储层条件，进行压裂设计，选择设备，最后进行压裂施工。其中，压裂设计时首先需要确定净压力范围和分段距离。

（1）确定净压力范围

根据水平应力差异系数大，低净压力下易形成热刺双翼裂缝，因此需要确定合理的净压力，以压开弱面缝形成复杂裂缝，增大有效改造体积，设计支撑剂和压裂液的准备量。

P_net=P_施工+P_液柱-P_摩-                                                                  

其中，P_net为净压力；

P_施工为泵注施工压力（携砂液注入压力）；

P_摩为孔眼摩阻和进井筒摩阻；

为闭合压力。

现场进行小型压裂获得孔眼摩阻和近井筒摩阻，试验表明，孔眼摩阻远大于近井筒摩阻，近井筒摩阻可忽略处理。

按照成本、设备抗压安全性等因素，一般确定净压力范围的经验值5~18MPa为合理范围。

为了实现逐段压裂，各压差滑套的开启压力不同，离井口越远，开启压力越小。

（2）分段距离的确定

根据水井钻遇煤层轨迹的倾角和走向，结合经验值，确定了优化分段间距的值合理范围为65~120m，可增大人工裂缝起裂方位与天然裂缝夹角，使煤体更易形成缝网，沟通天然裂隙，增加裂缝复杂程度。