[其他]煤層多級壓裂的改進方法

無效

• 申請號: 86107208
• 申請日: 1986-10-16
• 公開（公告）號: CN86107208A
• 公開（公告）日: 1987-07-01
• 發明（設計）人: 威廉姆·普爾曼
• 申請（專利權）人: 威廉姆·普爾曼
• 主分類號: E21B43/26
• 分類號: E21B43/26
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利代理部
• 代理人: 吳大建,全菁

本發明是關于地下含氣體煤層的水力壓裂方法，以便增加在這樣的煤層中所完成的井的氣體產量和采氣總量，更具體地說，本發明是關于多級壓裂方法的改進方法，以便易于進行壓裂作業和在煤層內造成廣延伸的支撐裂縫。

含烴地層的水力壓裂技術是眾所周知的，并且已被廣泛用來增加含烴地層中的石油和天然氣的采收率。這些技術包括，把一種壓裂液注入井筒并與要壓裂的地層相接觸。對壓裂液施加足夠高的壓力，以便壓開地層并在地層中霹開一條裂縫。在壓裂液中一般攜帶有支撐劑，將該支撐劑沉積在裂縫中，以便在生產期間使裂縫保持張開狀態。

特別適合于低滲透性（10毫達西或更小）的含氣砂巖地層的水力壓裂技術在美國專利4，186，802號中介紹過。該方法包括多個攜砂壓裂級，其細支撐砂為60～140目，支撐砂與攜砂液的混合比為4磅/加侖或更高。在每一攜砂級后緊接著是一不帶支撐劑的壓裂液的相應隔離級。緊接在最后一個攜砂級和相應的隔離級之后，再把帶有20～40目的支撐砂的攜砂液注入最后一級，接著是用壓裂液沖洗管柱。該壓裂液是由多達70（體積）%的乙醇組成，以便減少壓裂液中的水量，因為這時水與地層中的水敏性粘土會發生不利反應。把多達20（體積）%的液化二氧化碳加到水/乙醇混合的壓裂液中，可以進一步減少水量。

煤層與通常從中采出烴類的典型地下地層如碳酸鹽巖地層或砂巖地層不同。煤層一般要比碳酸鹽巖或砂巖脆得多。因此，當采用常規的壓裂方法時，通常所用的支撐劑往往會從裂縫面產生小煤粒，這些煤粒與支撐劑混合。當井投產時，還有一些煤粒從裂縫面脫落而進入支撐劑中。存在于支撐劑中的煤粒往往會堵塞支撐劑顆粒之間的空隙，并且隨之降低支撐裂縫的傳導性。這些煤粒對地面分離和加工設備的功能也有不良影響。

此外，煤層容易塑性變形。當采用常規的20～40目支撐劑時，會摩損裂縫面。裂縫面中的支撐劑及煤蠕動進入裂縫會減少裂縫的寬度和傳導性。

另外，常規的壓裂技術導致在煤層的最低部產生較寬的裂縫，這些裂縫隨著接近煤層的上部而逐漸變窄，這就限制了煤層上部和裂縫之間的連通性。煤層一般被含碳酸鹽濃度高的水所飽和，從而使煤層的壓裂進一步復雜化。常規的壓裂法導致碳酸鹽沉積，進一步降低了裂縫表面上的煤層的滲透性。

在1986年1月28日公布的美國專利4，566，539號中提出了一種在地下煤層中產生裂縫的方法，與過去試圖壓裂煤層的方法相比較，它可改善裂縫的傳導性，從而增加氣體產量和氣體的總采出量。

本專利的目的在于提供一種方法，使地下煤層中產生的裂鋒能改善傳導性并具有更均勻的寬度。廣義地講，本方法是多級交替地把含支撐的壓裂液和酸化溶液注入井眼附近的地層中。

在美國專利4，566，539號中，壓裂液中懸浮有粒度分布基本上是在60和140目之間的細支撐劑（這里所說的所有目大小是指美國標準篩網系列），最好是平均100目。在起始的各壓裂液注入級中，支撐劑量為每加侖壓裂液含大約0到4磅。在隨后的各注入級中壓裂液中支撐劑的加入量增加，直至每加侖壓裂液含有大約8到大約12磅支撐劑。之后，以較高的支撐劑加入量繼續注入壓裂液。每一壓裂液級之后緊接著把酸化溶液注入到井附近的地層中。

在美國專利4，566，539號中，以大約15到大約35桶/分的速率，最好是以20到30桶/分的速率，交替注入壓裂液和酸，一直進行到每垂直英尺煤層的地層裂縫中沉積有至少3，000磅細支撐劑為止。最好，在含支撐的壓裂液的最終注入級之后接著注入不含支撐劑的壓裂液或酸化溶液以沖洗管柱。

在美國專利4，566，639號中，壓裂液最好是產自煤層或煤層附近地層的水，把凝膠劑以大約每1，000加侖30磅的比率加入水中。酸可以是通常用來處理地下煤層的任何一種酸，例如，醋酸、甲酸、氫氟酸或氨基磺酸，但最好是用鹽酸。另外，壓裂液或酸化溶液可以含有表面活性劑、懸浮劑、多價螯合劑、抗淤渣形成劑或阻蝕劑。

本發明的目的是對把含有支撐劑的壓裂液與不含支撐劑的液體，最好是一種酸化溶液，多級交替地注入井附近煤層中的方法的改進方法。

根據本發明的一個方面，已經發現，在井中裝入公稱直徑至少為7英寸的套管和公稱直徑至少為3-1/2英寸的采氣管，可使壓裂作業容易進行。然后通過套管上的孔眼把壓裂液注入地層。

根據本發明的另一方面，是通過連續多級交替地注入壓裂液和酸，從而在煤層中獲得廣延伸的支撐裂縫，連續注入直到地層中所沉積的細支撐劑量至少達到如下要求：

對于5≤h＜10，m≥500，000;

對于10≤h＜15，m≥750，000;