关于压裂论文范文写作

杨焦生 王一兵 王宪花 陈艳鹏 王 勃

( 中石油廊坊分院 河北廊坊 065007)

摘 要: 长期导流能力评价实验可以反映油气藏条件下裂缝真实的导流能力，为压裂设计和施工提供可靠参考。运用 FCES －100 长期裂缝导流仪，测试了不同条件下煤岩水力裂缝的长期导流能力，并分析了嵌入、煤粉、胍胶液残渣及复杂裂缝等因素对导流能力的影响。测试结果表明，煤岩强度低，嵌入伤害严重，在较低的闭合应力 ( 15 MPa) 下就表现明显的伤害，而砂岩当闭合压力大于 25 MPa 时，嵌入伤害才比较明显; 煤粉为疏水性，易聚集堵塞裂缝，大大降低导流能力。为克服嵌入和煤粉的伤害，施工中可采取增加铺砂浓度、加大支撑剂粒径、加入分散剂悬浮煤粉等方法。胍胶压裂液由于破胶难，残渣对裂缝渗透率伤害高达70% ～80%，可使导流能力下降30% ～50%，应加强对超低温破胶技术的研究; 裂缝形态对导流能力也有很大的影响，复杂裂缝与单一裂缝相比，等效导流能力降低。研究成果对煤层压裂材料优选、现场施工控制及压后产能评价具有积极的指导意义。

关键词: 长期导流能力 煤粉 支撑剂 裂缝形态 压裂液残渣

基金项目: 国家 973 课题 “提高煤层气开采效率的储层改造基础研究”( 2009CB219607) 资助。

作者简介: 杨焦生，男，工程师，中国石油勘探开发研究院廊坊分院工作，从事煤层气开发及增产措施研究。地址: 河北省廊坊市万庄石油分院 44#信箱煤层气所，邮编: 065007; 电话:。E mail: yangjiaosheng@ 126. com

Experimental Study and Influence Factors Analysis on Long- term Conductivity of Hydraulic Fractures in Coal Seams

YANG Jiaosheng WANG Yibing WANG Xianhua CHEN Yanpeng WANG Bo

( Langfang Branch，Research Institute of Petroleum Exploration and Development， PetroChina，Langfang 065007，China)

Abstract: The long-term conductivity of hydraulic fractures under different situation in medium-and high-rank coal bed are tested by using FCES-100 fracture long-term flow conductometer. The influence of proppant embed- ment，coal powder，guar gum residue and complex fractures to conductivity are also analyzed. Experiment results show that proppant embedment can cause seriously damage to conductivity for low-intensity of coalbed. Under low closure stress ( < 15 MPa) ，the damage in coal seam displays obviously，however，for sand only when closure stress was higher than 25 MPa，the damage can be observed. Moreover，coal powder is hydrophobic and is in- clined to gather to chink fracture，decreasing conductivity sharply. Increasing the sand concentration，enlarging the proppant diameter and adding dispersant into the fracturing fluid appropriately can decrease the damage caused by proppant embedment and coal powder. According to test results，for gelout's difficulty，mass guar gum residue in hydraulic fracture can reduce permeability by 70-80% ，and conductivity decrease by 30-50% . So it is necessa- ry to strengthen the research on gelout technology under ultra-low temperature. Fracture morphology also plays an important role on the conductivity. Related to single fractures，complex fractures’equivalent conductivity is lower usually. This paper’ s outcomes are beneficial to fracturing materials optimization，field treatment controlling and productivity evaluation post fracturing.

Keywords: long-term conductivity; coal powder; proppant; fracture morphology; guar gum residue

煤储层渗透率很低，一般都小于1mD，压裂裂缝导流能力对压后产气效果影响很大，是实现压后高产的基础。与常规砂岩地层相比，煤储层埋藏浅、弹性模量低、强度低、天然割理及裂缝发育(琚宜文等，2005;申卫兵等，2000)，压裂过程中多形成复杂裂缝，支撑剂嵌入严重，产生大量煤粉堵塞裂缝，裂缝长期导流能力变化具有自身特点(邹雨时等，2011;郭建春等，2008;王春鹏等，2006)，其评价方法和内容不能简单照搬砂岩地层中裂缝导流能力的评价，而应该具有特殊性。本文针对这些问题采用实验室长期导流能力评价方法，系统研究了煤岩压裂裂缝导流能力的影响因素及其作用机理，并形成了一套适合煤储层的裂缝导流能力评价方法。

1 实验原理和设备

实验使用的是美国公司生产的裂缝导流仪，使用API标准导流室，并严格按照API的程序操作，实验原理主要是达西定律，支撑剂导流能力计算公式可以表达为下面形式:

中国煤层气技术进展: 2011 年煤层气学术研讨会论文集

式中:kWf为充填裂缝导流能力，dc·cm;Q为裂缝内流量，cm3/min;μ为流体粘度，mPa·s;Δp为测试段两端的压力差，atm。

因此，实验中只需测得压差及流量即可求得支撑剂的导流能力。图1为API支撑剂导流室解剖图，可以模拟地层条件，对不同类型支撑剂进行短期或长期导流能力评价。

2 实验条件和煤样制备

为了真实地反映支撑剂在地下裂缝的实际情况，模拟温度取40℃，选用长期导流能力测试，每个测试压力点都测量50小时，闭合压力分别为10，15，20，25和30MPa。支撑剂选用现在普遍采用的石英砂(兰州砂)，选择20/40目和10/20目两种进行试验。实验中的流体选择为2%KCl水溶液和胍胶液，流体速度2～5ml/min。实验使用晋城(高煤阶)和韩城(中煤阶)两地的天然煤岩，实验试件的尺寸为长，宽，厚1～2cm，端部成半圆形(图2)。

3 实验方法

在导流室中夹持煤片模拟煤层裂缝，将实验流体以稳定的流速通过两片煤板之间的支撑剂填充层，逐渐增大闭合压力得到裂缝导流能力随闭合压力变化的曲线。通过改变煤岩类型、煤粉浓度、铺砂浓度、胍胶液浓度和用量、支撑剂粒径及组合、裂缝形态等实验条件得出不同闭合压力与导流能力的关系曲线，然后将不同的曲线进行比较分析，评价不同因素对煤岩裂缝导流能力的影响。

图1 API支撑剂导流室解剖图

图2 不同煤阶煤岩板

4 实验结果与分析

支撑剂嵌入及煤粉对导流能力的影响

(1)支撑剂嵌入影响

实验选用20/40目兰州砂，铺砂浓度分别为5kg/m2和10kg/m2，用钢板、砂岩和煤岩板(高、中煤阶两种)分别进行实验，实验结果见图3，4。

图3 钢板、砂岩、煤岩导流能力对比图(铺砂浓度5kg/m2)

图4 钢板与煤岩导流能力对比图(铺砂浓度10kg/m2)

可以看出，使用钢板(无嵌入)测得的导流能力明显大于使用煤岩测得的导流能力，说明支撑剂在煤岩中的嵌入伤害程度很大。实验证实煤层嵌入比砂岩严重，在闭合压力大于10～15MPa时，导流能力就急剧降低，而砂岩闭合压力大于20～25MPa时才下降较快。

由于中煤阶煤岩的强度更低，同样条件下，中煤阶嵌入伤害更严重，中煤阶明显嵌入时的闭合压力比高煤阶更低，嵌入程度约为高煤阶的倍，造成导流能力下降幅度更大。嵌入伤害越严重，裂缝壁面嵌入部分产生的煤粉碎屑越多，对支撑裂缝内的流体流动阻碍更大，使得导流能力进一步下降。

(2)煤粉产出对导流能力的影响

实验选用20/40目石英砂，采用10kg/m2铺砂浓度，分别混入2%和5%的煤粉(100目)，采用高阶煤煤岩片进行实验，实验结果见图5。

由图5可以看出，煤粉对裂缝导流能力伤害很大，随着闭合压力的增大，煤粉浓度的增高，导流能力迅速下降。闭合压力10～30MPa，2%煤粉可以使导流能力下降10%～35%，5%煤粉可使导流下降20%～60%。煤粉是疏水性的，不易分散于水或水基压裂液，从而极易聚集起来阻塞裂缝孔隙喉道，随着时间的延长，煤粉微粒不断运移，可以使得堵塞更为严重。如在压裂液中加入润湿剂和分散剂则能使煤粉由疏水性转为亲水性，有助于分散与悬浮煤粉于压裂液中，阻止煤粉的聚集，有利于煤粉的返排。如图6显示，加入两种不同分散剂FSJ01，FSJ02后裂缝导流能力有所改善。

图5 不同煤粉浓度下导流能力对比图

图6 加入分散剂对导流能力的影响结果(铺砂浓度5kg/m2)

支撑剂粒径对导流能力的影响

实验应用晋城高阶煤岩，选择10/20目和20/40目两种粒径支撑剂按照不同比例(1∶1，1∶2，1∶3)混合，测试其导流能力变化，铺砂浓度为10kg/m2。

由图7可以看出，当闭合压力低于20MPa时，单一粒径10/20目的石英砂的导流能力比20/40目的大30～50%，且大粒径支撑剂所占比例越大，其导流能力也越大。而当闭合压力高于20MPa时，各比例组合导流能力相差不大。因此，压裂施工过程中，考虑造缝和携砂效果，前期应用较小粒径支撑剂(20/40目)，低排量施工，可较好支撑多裂缝的支缝系统，使裂缝延伸更长;后期尾追较大粒径支撑剂(10/20目)提高近井地带的导流能力。

图7 不同粒径支撑剂组合导流能力对比图

铺砂浓度对导流能力的影响

实验选用20/40目兰州砂，分别选取5kg/m2和10kg/m2两种铺砂浓度进行实验，实验结果见图8。

图8 不同煤岩、不同铺砂浓度导流能力对比图

由图8可知，无论何种煤阶煤岩，提高支撑剂的铺砂浓度导流能力都有明显的提高，铺砂浓度从5kg/m2提高到10kg/m2，支撑剂的导流能力可以提高50%～100%。而低铺砂浓度下一旦发生嵌入现象，其影响要比高铺砂浓度大。闭合压力越大，铺砂浓度越低，地层岩石越软，嵌入越严重。因此，较软的中阶煤层中为了降低嵌入和煤粉对导流能力的伤害，施工过程中应该增大砂比，提高填充裂缝的铺砂浓度显得更为必要。因此为了提高支撑裂缝的导流能力可在施工条件许可的条件内适当增加支撑剂的铺砂浓度。

压裂液残渣对导流能力的影响

煤层温度低，胍胶压裂液破胶难，造成残渣吸附在煤基质或堵赛支撑剂孔隙，导致基质、裂缝内渗透率下降，导流能力减小，因此这一部分主要考察压裂残渣对支撑剂导流能力的影响。在这里选用20/40目石英砂，10kg/m2铺砂浓度，煤样为晋城高煤阶，分别做了不加压裂液、加入浓度的150ml胍胶液、加入浓度的150ml胍胶液和浓度的100ml胍胶液情况下的导流能力测试，评价胍胶压裂液导流能力的伤害，并进行对比分析，如图9。

图9 压裂液残渣伤害综合对比图

压裂液残渣的伤害，导致了支撑剂导流能力明显的降低，不同的闭合压力下及伤害程度平均在30%以上。相同闭合压力下，同一样品注入瓜胶压裂液越多，浓度越高，导流能力伤害越大，的瓜胶液比相同量的瓜胶压裂液导流能力下降10%以上，的150ml胍胶量比的100ml量导流能力降低20%。

因此煤层压裂液体系在选用冻胶时，需要充分研究其在煤层低温条件下的高效破胶技术，同时也可以尝试加入化学物质来降解、氧化冻胶残渣，减少残渣对水力裂缝的堵塞，从而达到增加裂缝渗透性，提高单井产量的目的。

复杂裂缝对导流能力的影响

为了描述煤层水力压裂中形成的“T”形、“I”形等复杂裂缝对导流能力的影响，本次实验中模拟研究多条裂缝(两条)导流能力的变化情况。实验选用20/40目兰州砂，将一定量的石英砂平均分成两份，分别充填于两条相邻裂缝内(铺砂浓度5kg/m2)，测试其综合导流能力，并与单一支撑裂缝(铺砂量与两条裂缝相同，铺砂浓度10kg/m2)的导流能力进行对比，如图10所示。

图11实验结果显示，等量的支撑剂，多条(两条)裂缝的导流能力小于单一裂缝的导流能力，平均可以降低。主要是由于裂缝条数的增多，造成支撑剂较为分散，铺砂浓度降低，增加支撑剂嵌入和煤粉堵塞;另一方面，缝间流体流动发生转向，产生附加渗流阻力，压裂后的煤岩裂缝形态和表面极其不规则，这种渗流阻力会更大，致使导流能力进一步降低。由于煤岩强度差异，裂缝形态对中阶煤岩的导流能力影响程度更大，闭合压力为20MPa时，中煤阶煤岩导流能力降低，高煤阶煤岩降低。

图10 复杂支撑裂缝(浓度5kg/m2)和单一支撑裂缝(浓度10kg/m2)示意图

图11 不同裂缝形态下的导流能力对比图

5 结论

(1)煤岩强度低，支撑剂嵌入造成的导流能力伤害非常严重(伤害率50%以上)。煤层嵌入比砂岩严重，在闭合压力大于10～15MPa时，导流能力就急剧降低，而砂岩闭合压力大于20～25MPa时导流能力明显下降。中煤阶嵌入伤害更严重，中煤阶明显嵌入时的闭合压力比高煤阶更低，嵌入程度约为高煤阶的倍，

(2)闭合压力10～30MPa，2%的煤粉可以使导流能力下降～，5%煤粉可下降～，在压裂液中加入分散剂可以使煤粉不易聚集，有利于返排，降低伤害。

(3)提高支撑剂的铺砂浓度和增大支撑剂的粒径可以明显提高裂缝的导流能力，地层闭合压力增大时应相应增加铺砂浓度，在软煤层中显得尤为必要。

(4)压裂液残渣伤害对支撑剂导流能力有很大影响，由于压裂液残渣的伤害，导致了支撑剂导流能力下降了30%左右，而降低压裂液的用量或减小压裂液的胍胶浓度都可以减小残渣伤害的影响，提高支撑剂的导流能力。

(5)同等量的支撑剂，复杂裂缝的导流能力小于单一裂缝的导流能力。与高阶煤岩相比，裂缝形态对中阶煤岩的导流能力影响程度更大。闭合压力为20MPa时，中煤阶煤岩导流能力降低，高煤阶煤岩降低。

参考文献

郭建春，卢聪，赵金洲等.2008.支撑剂嵌入程度的实验研究［J］，煤炭学报，33(6):661～664

琚宜文，姜波，侯泉林，王桂梁，方爱民.2005.华北南部构造煤纳米级孔隙结构演化特征及作用机理［J］，地质学报，79(2):269～285

申卫兵，张保平.2000.不同煤阶煤岩力学参数测试［J］，岩石力学与工程学报，19(S1):860～862

王春鹏，张士诚，王雷等.2006.煤层气井水力压裂裂缝导流能力实验评价［J］，中国煤层气，3(1):17～20

邹雨时，马新仿，王雷，林鑫.2011.中、高煤阶煤岩压裂裂缝导流能力实验研究［J］，煤炭学报，36(3):473～476

彭少涛 刘川庆 朱卫平 孙 斌 刘学鹏

( 煤层气开发利用国家工程研究中心，北京 100095)

摘 要: 鄂尔多斯盆地东缘保德区块以中低阶煤为主，分布十分广阔，虽然其含气量不高，但其煤岩厚度大，渗透性好，机械强度高，具有高产潜质。目前，保德区块压裂施工中面临压裂液滤失极大，造缝不充分，加砂困难的问题，易导致施工失败，影响压裂效果。本文针对 2010 年压裂施工中所遇到的难题，开展了煤层气井地质与压裂施工资料的统计与分析，总结了问题的原因，提出了从优选压裂液体系、优化支撑剂组合、调整施工工艺入手的技术对策; 该研究成果可为今后保德区块中低阶高渗煤层的压裂工作提供可参考的依据，从而为储量目标的完成与产能建设提供技术保障。

关键词: 保德区块 中低阶煤 压裂 技术对策

The Problems and the Corresponding Technical Strategies of Low Rank Coal Fracture in Baode Block

PENG Shaotao LIU Chuanqing ZHU Weiping SUN Bin

( China United CoalBed Methane National Engineering Research Center，Beijing 100095，China)

Abstract: Low rank coal is the main kind of coal in Baode block of Ordos Basin，which is very broadly dis- tributed. Though the gas content is not high，it has a high yield potential for big coal thickness，good permeability and high mechanical intensity. Currently，it easily leads to fracturing failure for enormous filtration and insufficient fracture extension，which affect the gas production greatly. In this article，aiming at the fracturing problems in 2010，we started statistics and analysis of geological and fracturing data. After summarizing the reasons，we pres- ented some technical strategies，which include preferring fracturing fluid，proppant portfolio optimization and process adjustment. The research fruit in this article will provide a basis for reference of low rank coal fracture， and also offer technical support for production capacity building.

Keywords: Baode block; low rank coal; fracturing strategy

作者简介: 彭少涛，男，1970 年 11 月生，2007 年获西南石油大学硕士学位，现为高级工程师、煤层气开发利用国家工程研究中心储层改造所所长，长期从事石油、天然气、煤层气勘探开发技术研究与管理工作，通信地址:北京市海淀区中关村环保科技园地锦路 7 号 1 幢，邮编: 100095，E mail: pengst@ nccbm. com. cn

1 前言

煤层气是一种非常规的天然气资源，是成煤过程中生成的以甲烷为主要成分的各种烃类气体，经运移、散失后，仍保留在煤层和顶底板岩石中的部分。煤层中游离气很少，煤层甲烷主要以吸附状态(70%～90%)附在煤层微孔隙内表面上。煤层吸附甲烷的能力随着压力升高而增大，饱和后以游离态存在，少量溶于水中［1］。煤层的裂隙系统是煤层甲烷运移的主要通道，但其连通性差、渗透率低，难以形成具有高导流能力的通道。为了开采这种气体，必须采出大量的水，降低裂隙系统的压力，气体从煤层表面上解吸进入裂隙系统。为了使气体从裂隙系统流入井筒，必须在煤层的天然裂隙与井筒之间建立起有效的连通孔道，而产生这种连通孔道的最有效的方式是对煤层进行压裂。

2 保德区块中低阶煤特性

保德区块位于鄂尔多斯盆地东北缘，晋西挠褶带的北端;总体形态为向西缓倾的大型单斜构造，地层倾角较为平缓;构造简单，走向近北东。区内煤岩Ro介于～，平均，煤阶较低，以气煤为主，次为肥煤，属于中低阶煤。虽然煤阶较低，含气量不高，但其埋藏较浅，渗透性好，具有高产潜质。

通常情况下，中低阶煤具有割理发育，渗透率较高，机械强度相对高，含气量低的特点。通过查阅相关资料，证实:

(1)保德区块煤岩割理较为发育，面割理密度在5～13条/5cm，渗透率较高，介于～12mD，一般在～8mD;

(2)根据煤芯岩石力学参数实验，弹性模量为，泊松比为;对比韩城、吉县区块(弹性模量在1355～9755，泊松比在～)来说，保德区块机械强度相对高;

(3)区内发育两套主力煤层，从含气量来看:X1#煤层平均含气量为，X2#煤层平均含气量为;相比于韩城区块(约15m3/t)和大宁—吉县区块(约)来说，保德区块含气量较低。

此外，保德区块煤岩还具有其他一些特点，如:

(1)厚度大、夹矸多;保德区块主要含煤地层为二叠系山西组和石炭系太原组，煤层厚度大、分布稳定。X1#煤层平均厚，含夹矸1～5套，平均套;X2#煤层平均厚，含夹矸0～3套，平均2套;

(2)部分煤层段具有软煤岩特征;通过对保德区块测井资料统计分析发现，大部分井X1#煤层上部、X2#煤层下部呈现低密度、低电阻、高声波时差，为软煤特征。

3 保德区块中低阶煤压裂存在的问题

3 保德区块中低阶煤压裂存在的问题

根据保德区块煤岩特征，结合压裂液评价实验结果，2010年优选了活性水作为保德区块主要采用的压裂液体系，并提出了大排量、大液量、射孔避开软煤层等压裂思路。

从施工情况来看，成功率仅为80%。说明2010年采用的压裂工艺不能完全满足保德区块煤层改造的需要。因此，有必要开展影响保德区块活性水压裂成功率的原因分析，并提出针对性强的技术对策，提高压裂施工成功率;同时，也为今后其他区块中低阶煤开发提供技术储备。

为了找到影响压裂成败的因素，提高施工成功率，我们对2010年压裂失败层的原因进行了分类统计(见图1)。

图1 2010年保德区块压裂失败原因分类统计

从图1可以看出，煤层因素占，主要表现为加砂困难，是影响保德区块压裂一次成功率低的主因。煤层因素涉及的面比较广，只有对其进行更为细化的分析，找到影响一次成功率的关键性因素，才能提出针对性强的压裂工艺改进措施。

渗透率高造成压裂液滤失大

保德区块渗透率较高，一般在～8mD，远高于其他区块的煤层渗透率。因此，施工成功率较低的原因很可能是压裂液滤失大，造缝效率低，引起缝内脱砂，导致砂堵失败。为了验证是否由于滤失过大造成砂堵的原因，我们引入了压后压降分析技术，通过G函数曲线计算压裂液滤失效率。

G函数压降分析法最早由Nolte［2］提出，20世纪80年代中期在国内外油田得到了广泛的应用。压后关井裂缝闭合期，压力动态在很大程度上有压裂液滤失特征以及裂缝形态所决定，所以可用来确定裂缝几何参数，压裂液滤失系数以及液体效率。图2是我们根据A井X2#煤层压后压力实时数据绘制的G函数曲线图，然后根据压力曲线的斜率可计算出排量的活性水滤失系数为×10－3m/;同理，对其他一些层的压降数据进行计算，得到其滤失系数在(～)×10－3m/。由此说明，保德区块采用活性水压裂滤失非常大，是造成成功率低的一个重要原因。

割理发育、煤层非均质性强造成压裂时产生多裂缝

保德区块割理发育，面割理密度为5～8条/5cm。割理发育，就会影响并局部改变煤层气藏中的地应力分布格局，水力裂缝不再是沿最大地应力方向扩展的单一裂缝，而是形成复杂的多裂缝(俗称菊花缝)，难以形成主裂缝，造成地层加砂困难，易砂堵。

这是因为，煤层割理发育，割理处表现出的是一种弱面胶结，依据水力压裂人工裂缝的启裂机理是弱面破裂的理论，煤层压裂过程中将产生大量的分支裂缝，同时由于保德地区X1#夹矸较多，射孔时人为将X1#分为多段，这同时加剧了多裂缝产生的几率。

多裂缝的产生一方面消耗了驱动裂缝扩展的部分能量，另一方面将严重影响人工裂缝的宽度，造成支撑剂难以进入人工裂缝，形成砂堵。因此对于易于产生多裂缝的井，选择合适的支撑剂是压裂成功的关键。为了进一步了解保德区块压裂过程中多裂缝形成的情况，对B井和C井进行了压后净压力分析，见图4，图5。

图2 A井X2#煤层压后压降G函数曲线

图3 多裂缝形态示意图

图4 B井净压力分析

图5 C井净压力分析

通过净压力分析得到B井和C井压裂过程中多裂缝的形成趋势:

B井开缝因子:3～5条(48min～98min)

C井开缝因子:5～7条(90min～140min)

开缝因子:指有多少条平行裂缝在争夺同一开启的裂缝空间。

因此，从以上两口井的开缝因子分析，保德区块煤层气井压裂过程中多裂缝产生严重，由于多裂缝的影响，裂缝宽度较小，往往造成压裂加砂过程中砂堵。从这一点出发尝试较小粒径支撑剂，以提高压裂一次成功率。

其他因素对压裂成败影响的分析

通过对压裂煤层数据的统计发现，扩径率是影响保德煤层压裂成败的突出因素，因为出现了支撑剂堵塞的煤层平均扩径率超过20%，而未出现砂堵的煤层平均扩径率不到12%。进一步分析认为:扩径率大，反映煤质较软，压裂时容易产生大量煤粉，堵塞在裂缝前端，影响裂缝的延伸与扩展。

另外，根据压裂工艺因素(如:液量、砂比、排量等)对煤层压裂成败影响的分析，发现:施工排量的大小及其变化也是影响煤层压裂成败的重要因素。2010年，保德区块压裂的核心理念是“低伤害、大排量、大液量”，其施工排量为～左右。从统计结果看，排量在以上的，施工成功率约;排量在以下的，施工成功率约，由此证明，适当增加排量可提高成功率。此外，排量的稳定性也是不容忽视的重要因素，因为在压裂过程中出现了支撑剂堵塞的压裂中，施工排量不稳定的占60%，稳定不变的占40%;而在压裂施工过程中未出现支撑剂堵塞的施工中，排量波动较大的占，排量有较小起伏的占25%，稳定不变的占。从这个情况来看，施工排量稳定也有利于减少支撑剂堵塞。

综上所述，影响保德区块煤层压裂施工成败因素如下:

(1)保德区块渗透性较好，导致低粘压裂液滤失大，造缝效率低;

(2)保德区块割理发育，煤层压裂过程中多裂缝产生严重，人工裂缝宽度狭小，“吃”砂能力弱，易产生砂堵;

(3)扩径率大，反映煤岩软，压裂时产生的大量煤粉堵塞在裂缝前端，影响裂缝的扩展与延伸;

(4)排量()偏小，导致活性水有效利用率低，携砂能力差，易引起砂堵;

(5)排量不稳定，尤其是中途停泵，必然导致沉砂，引起支撑剂堵塞。

4 保德区块中低阶煤压裂技术对策

针对上面分析的几个影响保德区块煤层压裂施工成败的因素，通过反复认真的思考，提出了相应的技术对策。

压裂液的优选

2011年采用的活性水作为保德区块煤层压裂的主体压裂液是基本可行的。但是，基于中低阶煤层具有渗透性好、滤失大以及其他方面的需求(例如，利于造缝和携砂，加大砂量，提高前置液百分数和砂比，降低滤失等)，可考虑引入低伤害且具有较高携砂能力的TD1清洁压裂液［3］。根据压裂液评价实验来看，TD1清洁压裂液对保德区块煤芯的平均伤害率约为，可完全满足保德区块煤层压裂改造的需要。

另外，对于扩径率大的煤层，其煤岩软，压裂时产生的大量煤粉堵塞在裂缝前端，影响裂缝的扩展与延伸。针对这种类型的煤层，可在压裂液中加入煤粉分散剂，使煤粉在压裂液中均匀分布，避免其在裂缝前端聚集。从前期在韩城区块的试验情况来看，使用煤粉分散剂活性水压裂液，可有效降低施工压力，提高施工成功率。

支撑剂的优化组合

考虑到中低阶煤压裂时易形成扭曲的缝宽较窄的多裂缝形态，造成加砂困难，建议2011年保德区块煤层压裂时，加大40/70目中细砂的用量，以保证支撑剂更易被携带到裂缝的深部。同时开展小粒径支撑剂压裂试验，将目前常规的20～40目和16～20目支撑剂均缩小一个粒径等级，即用30～50目替代20～40目支撑剂，以20～40目替代16～20目支撑剂进行施工。从2010年底所做的裂缝内的支撑剂优化组合实验来看，适当降低支撑剂粒径，不会造成裂缝导流能力的明显下降。

提高施工排量，保证排量稳定性

通过排量的提升来降低相对滤失量，提高活性水携砂能力;同时，考虑到设备承受能力及井场实际情况，施工排量从～提升至～;此外，要求泵车在40MPa的压力下，排量能够稳定在，正常工作2小时以上。

5 现场应用

概况

截止到2011年6月20日，中石油煤层气公司综合应用上述几项压裂技术对策，在保德区块施工29井次，成功率。相比2010年的施工成功率(80%)来说，有了明显提高。从压后产气效果来看，虽然投产井数少(8口)且时间较短(不足70天)，但已有4口井见气，2口井见套压，显示了良好的潜力。

应用实例

A井钻井井深750m，煤层埋深610～680m，X1#煤层厚度，X2#煤层，含气量。2011年3月，先用102枪127弹射开X1#，X2#煤层，然后以排量注入煤粉分散剂活性水879m3，加石英砂(40/70目8m3，30/50目30m3，20/40目)。压后投产55天，执行连续、稳定、缓慢、长期的排采原则，目前产气量610m3/d，且呈现出良好的上升势头。

6 认识与结论

(1)保德区块煤层渗透性好，压裂液滤失大是影响压裂成败的重要因素;

(2)保德区块割理发育，非均质性强，这些特征改变了煤层气藏地应力分布形态，使压裂时裂缝扩展呈现多裂缝形态;多裂缝的产生严重影响了人工裂缝的宽度，造成支撑剂难以进入人工裂缝，形成砂堵;

(3)优选压裂液体系，优化支撑剂组合，选择合适稳定的排量是解决保德区块煤层压裂成功率低的有效途径。

参考文献

［1］王红霞，戴凤春，钟寿鹤.2003.煤层气井压裂工艺技术研究与应用.油气井测试.12(1):51～52

［2］EconomidesMJ，.油藏增产技术(第三版).张保平等译.北京:石油工业出版社

［3］李曙光，李晓明等.2008.新型煤层气藏压裂液研究.2008年煤层气学术研讨会论文集.317～334