煤层气井增产技术
1、裸眼扩径 2、洞穴完井 3、水力压裂
Fracced CBM Well
Pumping Unit Blower
Coal Mine Methane (Gob Wells)
13-3/8" Casing
13-3/8" Casing
12-1/4' Open Hole
No. 4 Coal Seam No. 3 Coal Seam
煤层气开发 理论与技术
吸附速率 ( × 10 - 5 g 2 /s)
0.2
0.15
Ê ¨gÊ ÊÊÊÊ ü
0.1
0.05
0 0 100 200 300 400 500 600
±ÊÊ Ê ¨secÊ Ê
吸附润湿性 较差
4 水力压裂
煤层气开发 理论与技术
煤层气储层特征及其对增产改造技术的要求
(1) 低压、低渗 — 必须压裂，且要有一定的规模、减少伤害 (2) 天然裂隙发育 — 要求大排量 (3) 低模量、低强度（脆、软，易破碎）、非弹性体特征显著 (4) 吸附能力极强 — 慎防有机添加剂，以免造成严重的吸附伤害 (5) 膨胀性、水化性 — 防膨胀
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4 水力压裂
影响增产效果的地质因素分析
地质因素: (1) 煤层的孔渗类型与煤层气产出机理 (2) 煤层的岩石力学性质对压裂效果的影响 (3) 煤层渗透能力 (4) 煤层滤失性的压力敏感特征
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(5) 水化膨胀敏感性
(6) 吸附润湿特性
4 水力压裂
4 水力压裂
压力敏感性滤失特征 对增产效果的影响
滤饼 支撑裂缝 压缩带 储层
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套管
水泥环
煤层气压裂压裂液伤害分带示意图
• 随着压裂裂缝的延伸，人工裂缝沟通了更多的天然裂隙而加大了滤失条件 • 压裂施工压力升高—天然裂隙内流体压力升高—裂隙扩张—滤失加大 • 但由于煤层本身的低渗和可塑性，在导致裂隙扩张的同时却形成了“压缩带”
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3 洞穴完井
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3 洞穴完井
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4 水力压裂
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水力压裂
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低一个 数量级
，华东水力学院等合编 *摘 自 《 岩 石 力 学 》
4 水力压裂
煤层渗透能力 对增产效果的影响
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• 高渗煤层压裂往往受施工排量的限制而形成短而宽裂缝
• 低渗煤层则不然，会形成窄而长的裂缝。
• 高渗煤层需要较宽裂缝，以提高压裂裂缝的导流能力，提高产量； • 而低渗产层则需要形成更长裂缝，以增加线流面积提高产量。
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表 3-5 本次实验煤样与常规砂岩、页岩的力学参数对比
岩性 本次实 验煤样 砂岩 页岩 抗 张 强 度 （ MPa ） 1.0 3.9 ～ 11.77 1.96 ～ 3.9 杨 氏 模 量 （ MPa ） 2947 16642 ～ 47622 12503 ～ 41179 泊松比 0.29 0.1 ～ 0.52 0.09 ～ 0.35
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3 洞穴完井
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洞穴完井技术
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3 洞穴完井
洞穴完井技术
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3 洞穴完井
洞穴完井技术
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4 水力压裂
水化膨胀敏感性 对增产效果的影响
表 3-6 自来水与寺河煤矿 3 号煤层煤样膨胀实验结果
时 间 （ min ） 膨 胀 量 (mm) 实验 1 实验 2 实验 3
0.2
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30 0.100 0.107 0.107
60 0.132 0.125 0.121
120 0.157 0.146 0.143
孔隙结构、煤层气赋存与产出 对增产效果的影响
压力减小 吸附态 溶解态 压力增大 游离态
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4 水力压裂
煤层的岩石力学性质 对增产效果的影响
（1） 煤层的岩石力学性质制约着压裂裂缝的 形成、扩展及形态 （2） 煤层及顶底板岩石力学性质差异控制着——压裂裂缝的高度及 “T”形裂缝的形成
150 0.161 0.154 0.157
180 0.161 0.157 0.164
240 0.161 0.157 0.164
270 0.161 0.157 0.164
300 0.161 0.157 0.164
0.15
膨胀量（mm）
0.1
0.05
0 0 50 100 150 200 250 300 350
《煤层气开发与开采》
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煤层气井增产技术
张遂安 教授
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概述 裸眼完井 洞穴完井 水力压裂 煤层压裂效果诊断
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1 概述
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2 裸眼完井
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美国粉河盆地 （特高渗） 中国石油大学（北京）煤层气研究中心
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3 洞穴完井
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洞穴完井
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3 洞穴完井
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洞穴完井技术
时间（min）
图 3-5
自来水与寺河煤矿 3 号煤层煤样膨胀曲线
4 水力压裂
吸附润湿特性 对增产效果的影响
表 3-7 寺河煤矿 3 煤煤样吸附润湿性实验结果
时 间 (s) 吸附 量 (g) 1 2 1 0.147 0.101 1 2 100 0.160 0.156 200 0.162 0.164 1.356 1.325 300 0.164 0.168 400 0.165 0.169 接触角 （ °） 500 0.166 0.169 1 2 550 0.166 0.170 65.7 60.8 600 0.164 0.170
5-1/2" Production Casing with Formation Packer Shoe
Rathole
Longwall Mining Equipment
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JAF01741.CDR
2 裸眼完井
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