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1、低密度支撑剂在煤层气压裂中的使用第1页，本讲稿共39页汇报提纲汇报提纲一一.前言前言二二.煤层气水力压裂的裂缝及支撑剂分析煤层气水力压裂的裂缝及支撑剂分析三三.研究超低密度压裂支撑剂的意义研究超低密度压裂支撑剂的意义四四.研究方法和技术特点研究方法和技术特点五五.针对韩城区块的使用建议针对韩城区块的使用建议六六.经济效益分析经济效益分析2第2页，本讲稿共39页 我国煤层气研究起于上世纪八十年代；我国煤层气研究起于上世纪八十年代；九十年代初，引进美国的地面抽采技术和国内天然气开采技术获得突破。九十年代初，引进美国的地面抽采技术和国内天然气开采技术获得突破。九十年代中后期，以压裂改造为核心技术的煤
2、层气勘探取得较快发展。煤层气勘探开发研究取得一九十年代中后期，以压裂改造为核心技术的煤层气勘探取得较快发展。煤层气勘探开发研究取得一批重大科研成果。批重大科研成果。本世纪初，以晋煤集团和中联公司为代表的煤层气开发在沁南地区获得巨大成功，极大地推本世纪初，以晋煤集团和中联公司为代表的煤层气开发在沁南地区获得巨大成功，极大地推动了我国煤层气产业的快速发展。同时，多分支水平井技术也获得了成功，更加促进了该区煤动了我国煤层气产业的快速发展。同时，多分支水平井技术也获得了成功，更加促进了该区煤层气地面抽采的发展。层气地面抽采的发展。目前，沁南地区累计完成各类煤层气地面抽采井目前，沁南地区累计完成各类煤层
3、气地面抽采井3000余口，煤层气年产能力超过余口，煤层气年产能力超过20亿亿m，实际产量已经达到，实际产量已经达到10亿亿m/年。年。继沁南煤层气地面抽采成功后，山西柳林、临兴、保德，宁武、阳泉、乡宁，辽宁铁继沁南煤层气地面抽采成功后，山西柳林、临兴、保德，宁武、阳泉、乡宁，辽宁铁法、阜新，安徽淮南、淮北，陕西韩城、铜川、吴堡，四川古蔺等地区煤层气勘探相继法、阜新，安徽淮南、淮北，陕西韩城、铜川、吴堡，四川古蔺等地区煤层气勘探相继获得突破，部分地区已经进入商业性开发。获得突破，部分地区已经进入商业性开发。我国煤层气产业的发展正迎来一个朝气蓬勃的春天。我国煤层气产业的发展正迎来一个朝气蓬勃的春天
4、。超低密度压裂支撑剂在煤层气井压裂中的应用超低密度压裂支撑剂在煤层气井压裂中的应用前言前言1.1 煤层气产业煤层气产业朝气蓬勃朝气蓬勃3第3页，本讲稿共39页 80%产能不理想：产能不理想：自从美国在煤层气、页岩气有所突破后，我国也积极响应，煤层气的勘探自从美国在煤层气、页岩气有所突破后，我国也积极响应，煤层气的勘探和开发研究也进行了和开发研究也进行了20年，打了将近上万口井，表面看好像我们已完全掌握了煤层气的开年，打了将近上万口井，表面看好像我们已完全掌握了煤层气的开采技术，但采技术，但80%的井产出的气不具备工业产能，直接影响了我国煤层气事业的发展。的井产出的气不具备工业产能，直接影响了我
5、国煤层气事业的发展。存在技术瓶颈：存在技术瓶颈：一个关键技术的突破有可能直接会改变一个区块能否具有经济开发价值，甚一个关键技术的突破有可能直接会改变一个区块能否具有经济开发价值，甚至会改变一个行业的发展前景。至会改变一个行业的发展前景。压裂是关键：压裂是关键：从地质勘探、储量评价，以及钻井、测井、录井、完井等工艺借鉴石油行业的成从地质勘探、储量评价，以及钻井、测井、录井、完井等工艺借鉴石油行业的成果已基本掌握，但我们认为在压裂的认识中仍存在问题。果已基本掌握，但我们认为在压裂的认识中仍存在问题。攻坚克难：攻坚克难：1.思想不够开放；思想不够开放；2.低密度支撑剂技术低密度支撑剂技术没有掌握，没
6、有得到大胆应用，所以直接造成许多井产量低下没有掌握，没有得到大胆应用，所以直接造成许多井产量低下甚至不出气的情况。甚至不出气的情况。本文不对其他方面讨论，只针对煤层气的特点，如何应用超低密度支撑剂进行探讨和研究。本文不对其他方面讨论，只针对煤层气的特点，如何应用超低密度支撑剂进行探讨和研究。超低密度压裂支撑剂在煤层气井压裂中的应用超低密度压裂支撑剂在煤层气井压裂中的应用前言前言1.2 煤层气产能煤层气产能存在瓶颈存在瓶颈4第4页，本讲稿共39页汇报提纲汇报提纲一一.前言前言二二.煤层气水力压裂的裂缝及支撑剂分析煤层气水力压裂的裂缝及支撑剂分析三三.研究超低密度压裂支撑剂的意义研究超低密度压裂支
7、撑剂的意义四四.研究方法和技术特点研究方法和技术特点五五.针对韩城区块的使用建议针对韩城区块的使用建议六六.经济效益分析经济效益分析5第5页，本讲稿共39页 S1S1S2S2S3S3水力压裂典型施工曲线水力压裂典型施工曲线a致密岩石致密岩石b微裂缝高渗岩石微裂缝高渗岩石pF破裂压力破裂压力pE延伸压力延伸压力pC闭合压力闭合压力pS地层压力地层压力pH停泵压力停泵压力超低密度压裂支撑剂在煤层气井压裂中的应用超低密度压裂支撑剂在煤层气井压裂中的应用2.1 压裂压裂 简介简介6第6页，本讲稿共39页 超低密度压裂支撑剂在煤层气井压裂中的应用超低密度压裂支撑剂在煤层气井压裂中的应用2.2 煤层压裂裂
8、缝形成的控制因素煤层压裂裂缝形成的控制因素1 1）煤岩本身的岩石力学性质）煤岩本身的岩石力学性质2 2）地应力，）地应力，不同构造部位煤层与褶皱中和面的位置关系（局部构造地应力）不同构造部位煤层与褶皱中和面的位置关系（局部构造地应力）3 3）割理、孔隙系统，先存裂隙割理、孔隙系统，先存裂隙4 4）煤层埋深煤层埋深5 5）温度温度,在深井中也会对破裂在深井中也会对破裂 压力造成影响压力造成影响6 6）压裂施工作业参数，如施工压裂施工作业参数，如施工 规模和施工排量等，也可以在一定程度上改变裂缝形状。规模和施工排量等，也可以在一定程度上改变裂缝形状。7 7）控缝高压裂技术，通过控缝高压裂技术，通过
9、上浮式和下沉式导向剂上浮式和下沉式导向剂在裂缝的顶部和底部形成人工遮在裂缝的顶部和底部形成人工遮 挡层，阻止裂缝中的压力向上下传播，继而达到控制裂缝在高度方向上进一步挡层，阻止裂缝中的压力向上下传播，继而达到控制裂缝在高度方向上进一步 延伸的目的。延伸的目的。人工裂缝方位：裂缝面垂直于最小主应力方向z 最小时水平裂缝y或xz时垂直裂缝7第7页，本讲稿共39页 裂缝形态主要包括裂缝的长度、宽度、高度及走向长度长度：随着裂缝宽度的增加，裂缝长度将受到限制。宽度宽度：压裂裂缝的宽度与其弹性模量成反比。方位方位：同一盆地没有明显的方向性，但是存在着在某一方向裂缝出现机率相对较大的现象。裂缝形态裂缝形态
10、4 4种类型种类型：水平缝、垂直缝、先水平缝后垂直缝、两翼不对称缝(一翼为垂直缝，一冀为水平缝)。形态复杂的例如“T”、“工”，爪 型裂缝。超低密度压裂支撑剂在煤层气井压裂中的应用超低密度压裂支撑剂在煤层气井压裂中的应用2.3.1 煤层裂缝形态及扩展规律煤层裂缝形态及扩展规律8第8页，本讲稿共39页一般首先在井筒附近产生不规则水平缝，然后随着裂缝的进一步延伸，有的井产生水平缝，有的井产生垂直缝。裂缝的高度超过压裂层厚度的裂缝的高度超过压裂层厚度的4倍，最高达到倍，最高达到6倍，一般在倍，一般在24倍。倍。超低密度压裂支撑剂在煤层气井压裂中的应用超低密度压裂支撑剂在煤层气井压裂中的应用2.3.2
11、 煤层裂缝形态及扩展规律煤层裂缝形态及扩展规律9第9页，本讲稿共39页 压裂用支撑剂可大致分为天然的与人造的两大类。压裂用支撑剂可大致分为天然的与人造的两大类。前者以前者以石英砂石英砂为代表，后者则是通常称之为陶粒的支撑剂。为代表，后者则是通常称之为陶粒的支撑剂。在油气增产市场上广泛使用六种价格不同的标准支撑剂，它们是天然石英在油气增产市场上广泛使用六种价格不同的标准支撑剂，它们是天然石英砂、人造的中等强度低密度的硅酸铝支撑剂（陶粒砂）、人造的中等强度高砂、人造的中等强度低密度的硅酸铝支撑剂（陶粒砂）、人造的中等强度高密度的氧化铝和硅酸盐支撑剂、高强度的铝矾土和高强度的硅酸锆支撑剂、密度的氧化
12、铝和硅酸盐支撑剂、高强度的铝矾土和高强度的硅酸锆支撑剂、以及涂敷预固化涂层、可固化涂层树脂的天然砂或人造支撑剂和以及涂敷预固化涂层、可固化涂层树脂的天然砂或人造支撑剂和超低密度超低密度支支撑剂。撑剂。目前在煤层气压裂中主要是使用石英砂。目前在煤层气压裂中主要是使用石英砂。超低密度压裂支撑剂在煤层气井压裂中的应用超低密度压裂支撑剂在煤层气井压裂中的应用2.4 支撑剂的分类支撑剂的分类10第10页，本讲稿共39页 优点优点a）适用于低闭合压力的各类储层；）适用于低闭合压力的各类储层；b）相对密度低，便于施工泵送。施工中减少泵）相对密度低，便于施工泵送。施工中减少泵和设备以及施工管线、管柱在井口内和
13、井口部和设备以及施工管线、管柱在井口内和井口部位磨蚀；位磨蚀；c）圆、球度较好的石英砂破碎后成少小碎块状，）圆、球度较好的石英砂破碎后成少小碎块状，但仍可保持一定的导流能力；但仍可保持一定的导流能力；d）价格便宜，资源丰富。）价格便宜，资源丰富。超低密度压裂支撑剂在煤层气井压裂中的应用超低密度压裂支撑剂在煤层气井压裂中的应用2.5 石英砂的优缺点石英砂的优缺点 缺点缺点a）石英砂抗压强度低，开始破碎压力）石英砂抗压强度低，开始破碎压力约为约为20MPa，不适合在中、高闭合压力的压，不适合在中、高闭合压力的压裂层中使用；裂层中使用；b）石英砂抗压强度低，破碎后的碎屑）石英砂抗压强度低，破碎后的碎
14、屑造成微粒运移、堵塞、嵌入、压裂液的造成微粒运移、堵塞、嵌入、压裂液的伤害（滤饼和残渣）及非达西流动、时伤害（滤饼和残渣）及非达西流动、时间等因素的影响，大大降低导流能力，间等因素的影响，大大降低导流能力，甚至降低到原来的甚至降低到原来的1/10或更低一些。或更低一些。11第11页，本讲稿共39页1 1）煤层的杨氏模量低，波松比大，压裂时形成煤层的杨氏模量低，波松比大，压裂时形成短、宽短、宽裂缝，影响压裂效果。裂缝，影响压裂效果。且井眼的且井眼的坍塌坍塌和大量和大量煤粉煤粉的产生都给压裂和排采造成不利的影响。的产生都给压裂和排采造成不利的影响。2 2）煤层气储层一般呈低压、低温状态，会给压裂液
15、的破胶和煤层气储层一般呈低压、低温状态，会给压裂液的破胶和返排返排造成造成特殊困难。特殊困难。3)3)煤层气赋存机理不同于天然气，其中煤层气赋存机理不同于天然气，其中90%90%吸附在煤层中，开采前需要吸附在煤层中，开采前需要降压解吸过程。降压解吸过程。4)4)因煤层比较软，容易发生因煤层比较软，容易发生支撑剂嵌入支撑剂嵌入现象，以及近井地带出现严重的现象，以及近井地带出现严重的脱砂脱砂。5)5)煤层中有天然裂缝存在，且压裂时会产生多裂缝和复合裂缝，易造成压裂液严煤层中有天然裂缝存在，且压裂时会产生多裂缝和复合裂缝，易造成压裂液严重重滤失滤失，引起煤层空隙的堵塞和基质的膨胀进而降低煤层的渗透率
16、，引起煤层空隙的堵塞和基质的膨胀进而降低煤层的渗透率，影响造影响造缝效果缝效果。超低密度压裂支撑剂在煤层气井压裂中的应用超低密度压裂支撑剂在煤层气井压裂中的应用2.6 煤层气井压裂的难点煤层气井压裂的难点12第12页，本讲稿共39页汇报提纲汇报提纲一一.前言前言二二.煤层气水力压裂的裂缝及支撑剂分析煤层气水力压裂的裂缝及支撑剂分析三三.研究超低密度压裂支撑剂的意义研究超低密度压裂支撑剂的意义四四.研究方法和技术特点研究方法和技术特点五五.针对韩城区块的使用建议针对韩城区块的使用建议六六.经济效益分析经济效益分析13第13页，本讲稿共39页 不管压裂液的缺陷还是石英砂在煤层气压裂中的不足，如果用
17、超低不管压裂液的缺陷还是石英砂在煤层气压裂中的不足，如果用超低密度支撑剂，所有问题都迎刃而解。可是，原来所有的研究都集中在压密度支撑剂，所有问题都迎刃而解。可是，原来所有的研究都集中在压裂液和压裂工艺的改进上，但都没有真正意义上的突破，很少针对煤层裂液和压裂工艺的改进上，但都没有真正意义上的突破，很少针对煤层气的压裂支撑剂进行深入研究。气的压裂支撑剂进行深入研究。一方面是大家一致有个一方面是大家一致有个惯性思维惯性思维，认为超低密度支撑剂生产工艺复杂，认为超低密度支撑剂生产工艺复杂，难以在技术上有所突破，（国内生产密度低于难以在技术上有所突破，（国内生产密度低于1.251.25的基本上没有）。
18、的基本上没有）。另一方面，认为另一方面，认为价格太高价格太高（壳牌在中国煤层气行业用过，每吨（壳牌在中国煤层气行业用过，每吨1800018000元），不适合煤层气低成本战略。元），不适合煤层气低成本战略。鉴于此，我们联合西南石油大学、中国矿业大学、北京能源科鉴于此，我们联合西南石油大学、中国矿业大学、北京能源科技股份有限公司进行联合攻关，针对煤层气的特点和压裂出现的问技股份有限公司进行联合攻关，针对煤层气的特点和压裂出现的问题，吸收国外的技术和经验，开发了题，吸收国外的技术和经验，开发了OT-1OT-1和和OT-2OT-2型超低密度支撑剂，为中型超低密度支撑剂，为中国煤层气的开发技术产生了革命
19、性的突破。国煤层气的开发技术产生了革命性的突破。超低密度压裂支撑剂在煤层气井压裂中的应用超低密度压裂支撑剂在煤层气井压裂中的应用三三 研究超低密度压裂支撑剂对煤层气压裂的意义研究超低密度压裂支撑剂对煤层气压裂的意义14第14页，本讲稿共39页汇报提纲汇报提纲一一.前言前言二二.煤层气水力压裂的裂缝及支撑剂分析煤层气水力压裂的裂缝及支撑剂分析三三.研究超低密度压裂支撑剂的意义研究超低密度压裂支撑剂的意义四四.研究方法和技术特点研究方法和技术特点五五.针对韩城区块的使用建议针对韩城区块的使用建议六六.经济效益分析经济效益分析15第15页，本讲稿共39页 超低密度压裂支撑剂在国内超低密度压裂支撑剂在
20、国内外都处于发展阶段，外都处于发展阶段，BJ BJ ServicesServices公司已经有相关报公司已经有相关报道和商业产品，但是其应用道和商业产品，但是其应用还处于推广阶段，国内无商还处于推广阶段，国内无商业产品且相关研究极少。业产品且相关研究极少。超低密度压裂支撑剂在煤层气井压裂中的应用超低密度压裂支撑剂在煤层气井压裂中的应用4.1 超低密度压裂支撑剂的研究方向和方法超低密度压裂支撑剂的研究方向和方法 研究方向：研究方向：超低密度支撑剂的研制首先在骨料选择，一定要有一定的强度且比重较轻。超低密度支撑剂的研制首先在骨料选择，一定要有一定的强度且比重较轻。研究方法：研究方法：我们在大量的实
21、验基础上，针对煤层储层的特点，以及压裂裂缝不同的充填部位，选用了我们在大量的实验基础上，针对煤层储层的特点，以及压裂裂缝不同的充填部位，选用了两种骨料：两种骨料：多孔陶粒多孔陶粒：选用特殊的铝矾土添加一些添加剂，经过高温烧结增加它的强度而成。：选用特殊的铝矾土添加一些添加剂，经过高温烧结增加它的强度而成。坚果壳颗粒坚果壳颗粒：选用优质坚果，经过粉磨、筛选而成。：选用优质坚果，经过粉磨、筛选而成。16第16页，本讲稿共39页多孔陶粒测试参数多孔陶粒测试参数超低密度压裂支撑剂在煤层气井压裂中的应用超低密度压裂支撑剂在煤层气井压裂中的应用4.2 超低密度压裂支撑剂的研制超低密度压裂支撑剂的研制17第
22、17页，本讲稿共39页 坚果壳具有较高的强度：坚果壳具有较高的强度：坚果壳颗粒因坚果壳颗粒因为多孔疏松纤维材料为多孔疏松纤维材料,而利用硬度较高的而利用硬度较高的高分子材料填充其疏松纤维孔隙，能增加高分子材料填充其疏松纤维孔隙，能增加材料的密实性并赋予材料较高的强度。材料的密实性并赋予材料较高的强度。坚果壳的主要化学组分：坚果壳的主要化学组分：纤维素，多戊糖，木素等，这些组分中的酚型单元、纤维素，多戊糖，木素等，这些组分中的酚型单元、醛基结构以及醇羟基均可以与醛类、酚类、异氰酸酯类等发生缩合反应。酚醛基结构以及醇羟基均可以与醛类、酚类、异氰酸酯类等发生缩合反应。酚醛树脂在受热或酸性条件下，羟甲
23、基之间、羟甲基与苯酚或取代苯酚的邻位、醛树脂在受热或酸性条件下，羟甲基之间、羟甲基与苯酚或取代苯酚的邻位、对位可发生缩聚，交联成硬度高的体型高聚物。对位可发生缩聚，交联成硬度高的体型高聚物。坚果壳与树脂的相容性：坚果壳与树脂的相容性：酚醛树脂又能与坚果壳中存在的反应型基团发生反应，使坚酚醛树脂又能与坚果壳中存在的反应型基团发生反应，使坚果壳与树脂间的相容性变好，且树脂内的苯环又赋予复合材料更高的刚度。果壳与树脂间的相容性变好，且树脂内的苯环又赋予复合材料更高的刚度。超低密度压裂支撑剂在煤层气井压裂中的应用超低密度压裂支撑剂在煤层气井压裂中的应用4.2 超低密度压裂支撑剂的研制超低密度压裂支撑剂
24、的研制18第18页，本讲稿共39页 处理过的多空陶粒和坚果壳颗粒参数：处理过的多空陶粒和坚果壳颗粒参数：OT-1型（坚果壳颗粒）型（坚果壳颗粒）超低密度压裂支撑剂在煤层气井压裂中的应用超低密度压裂支撑剂在煤层气井压裂中的应用4.2 超低密度压裂支撑剂的研制超低密度压裂支撑剂的研制19第19页，本讲稿共39页处理过的多空陶粒和坚果壳颗粒参数：处理过的多空陶粒和坚果壳颗粒参数：OT-2型型（多孔陶粒）（多孔陶粒）超低密度压裂支撑剂在煤层气井压裂中的应用超低密度压裂支撑剂在煤层气井压裂中的应用4.2 超低密度压裂支撑剂的研制超低密度压裂支撑剂的研制20第20页，本讲稿共39页 从以上测试结果看，在满
25、足煤层气压裂条件下，密度大大降低。新型支撑剂有“低密高强高渗透低密高强高渗透 防砂防嵌防返吐防砂防嵌防返吐”的特点，具体如下：1 1.表面的高韧高强材料，可将原来颗粒点与点接触，变成小面积的接触，分散了作用于颗粒上的负荷，从而使颗粒抗破碎能力提高。超低密度压裂支撑剂在煤层气井压裂中的应用超低密度压裂支撑剂在煤层气井压裂中的应用4.3 超低密度压裂支撑剂的特点超低密度压裂支撑剂的特点21第21页，本讲稿共39页 2.2.坚果壳可以因其含有大量的亲水基团，如羟基、醚键，极易吸水而膨胀，且易水解。包敷环氧树脂后，减少了空隙和低分子物质，使其耐水性大大增强。浸渍酚醛树脂的坚果壳48小时后吸水能力由包敷
26、前的30.45%降到6,58%。3.3.由于在支撑剂表面包敷了一层高强度树脂，这样即使压碎了包敷在内的支撑剂，外边的树脂层仍可以将碎块、颗粒包裹在一起，而不迁移堵塞支撑带的空隙，使裂缝有较高的导流能力。超低密度压裂支撑剂在煤层气井压裂中的应用超低密度压裂支撑剂在煤层气井压裂中的应用4.3 超低密度压裂支撑剂的特点超低密度压裂支撑剂的特点22第22页，本讲稿共39页 4.4.根据地层温度，可有选择性匹配调整覆膜的树脂性能参数，这个树脂膜比较薄，以至于在裂缝中的接触压力下就能使它粘合在一起，形成一个宽度较大的充填层。这种支撑剂可以说是唯一不嵌入地层的支撑剂。加上一定的施工工艺，同时可以有效地防止压
27、裂液的滤失，也可以解决煤层气排采时最头疼的煤粉问题，有效阻止煤粉进入裂缝，在近井地带，同样可以防止支撑剂的返吐。超低密度压裂支撑剂在煤层气井压裂中的应用超低密度压裂支撑剂在煤层气井压裂中的应用4.3 超低密度压裂支撑剂的特点超低密度压裂支撑剂的特点23第23页，本讲稿共39页 5.5.超低密度压裂支撑剂因是真正的低密度，在活性超低密度压裂支撑剂因是真正的低密度，在活性水的输送下几乎是全部水的输送下几乎是全部悬浮悬浮的。的。输送距离输送距离远远：能够到达裂缝的最远端；：能够到达裂缝的最远端；充填缝隙充填缝隙多多：裂缝的上半部分可以全部充填，避：裂缝的上半部分可以全部充填，避免了石英砂只沉淀到裂缝
28、下部的缺陷，增大了裂缝支免了石英砂只沉淀到裂缝下部的缺陷，增大了裂缝支撑体积；撑体积；支撑裂缝支撑裂缝长长：根据：根据StokeStoke定律，尺寸大小同样为定律，尺寸大小同样为20/4020/40目条件下，密度为目条件下，密度为1.25g/cm1.25g/cm3 3的支撑剂在液体中的最终沉降速度比石英砂低的支撑剂在液体中的最终沉降速度比石英砂低4 4倍倍,计算机模拟和应用实例计算机模拟和应用实例都说明都说明,低密度支撑剂产层覆盖性好低密度支撑剂产层覆盖性好,使用低密度支撑剂进行水力压裂的支撑裂使用低密度支撑剂进行水力压裂的支撑裂缝更长。缝更长。生产周期生产周期长长：因裂缝的最远端得到支撑剂的
29、支撑，使煤层气井的生产周期得到延：因裂缝的最远端得到支撑剂的支撑，使煤层气井的生产周期得到延长，使原来的长，使原来的3-53-5年提高到年提高到5-105-10年年,最终获得几倍的效益。最终获得几倍的效益。超低密度压裂支撑剂在煤层气井压裂中的应用超低密度压裂支撑剂在煤层气井压裂中的应用4.3 超低密度压裂支撑剂的特点超低密度压裂支撑剂的特点24第24页，本讲稿共39页6.6.超低密度压裂支撑剂外面包敷的树脂膜耐酸、耐碱，适合所有煤层气层。7.7.由于覆膜后，该支撑剂憎水，煤粉不粘结，对煤层气、设备摩阻降低，自然提高支撑剂的导流能力。一口煤层气井投资200多万，如果这口井因为压裂效果不佳变成低产
30、井，那将造成巨大的损失；进一步对这个区块的评价造成负面因素，直至放弃。如果对这些低产井进行改造，使用超低密度支撑剂重复压裂，救活低产井，使它具有工业气流，那么对煤层气行业的发展将起到不可估量的作用。超低密度压裂支撑剂在煤层气井压裂中的应用超低密度压裂支撑剂在煤层气井压裂中的应用4.3 超低密度压裂支撑剂的特点超低密度压裂支撑剂的特点25第25页，本讲稿共39页汇报提纲汇报提纲一一.前言前言二二.煤层气水力压裂的裂缝及支撑剂分析煤层气水力压裂的裂缝及支撑剂分析三三.研究超低密度压裂支撑剂的意义研究超低密度压裂支撑剂的意义四四.研究方法和技术特点研究方法和技术特点五五.针对韩城区块的使用建议针对韩
31、城区块的使用建议六六.经济效益分析经济效益分析26第26页，本讲稿共39页 5.1 5.1 韩城区块的特点韩城区块的特点 5.1.1 5.1.1 孔隙度低孔隙度低 韩城地区煤层气吸附量大但孔隙度低，普遍韩城地区煤层气吸附量大但孔隙度低，普遍7%7%，区块煤孔隙度介，区块煤孔隙度介于于0.4-0.67%0.4-0.67%，孔隙度演化未能随构造变形程度增加而加大，韩城地区因，孔隙度演化未能随构造变形程度增加而加大，韩城地区因低空隙因素，不利于煤层气的解吸与开采，因此，必须在压裂技术上选择低空隙因素，不利于煤层气的解吸与开采，因此，必须在压裂技术上选择有针对性的技术和工艺方案。有针对性的技术和工艺方
32、案。5.1.2 5.1.2 渗透率高渗透率高 韩城地区煤储层渗透率介于韩城地区煤储层渗透率介于0.05-0.5*100.05-0.5*10-15-15umum2 2之间，平均渗透率之间，平均渗透率2.0*2.0*10-15um2，据韩试据韩试1#1#井的试井资料，井的试井资料，3#3#、11#11#煤层的渗透率分别为煤层的渗透率分别为1.876md1.876md、3.054md3.054md，略高于国内其他煤层气田的渗透率。，略高于国内其他煤层气田的渗透率。超低密度压裂支撑剂在煤层气井压裂中的应用超低密度压裂支撑剂在煤层气井压裂中的应用针对韩城区块使用超低密度支撑剂的建议针对韩城区块使用超低密
33、度支撑剂的建议27第27页，本讲稿共39页 5.1.3 储层压力高储层压力高 韩城地区煤层气的赋存条件与国内其他地区相比较，最明显的差异是煤层韩城地区煤层气的赋存条件与国内其他地区相比较，最明显的差异是煤层的储层压力。储层压力时影响韩城地区煤层气产率的分析关键是对储层压力的的储层压力。储层压力时影响韩城地区煤层气产率的分析关键是对储层压力的分析。储层压力越高，储层流体流动潜势越强。相对于国内其他地区而言，韩分析。储层压力越高，储层流体流动潜势越强。相对于国内其他地区而言，韩城地区煤储层呈现出高压异常状态。城地区煤储层呈现出高压异常状态。5.1.4 5.1.4 储层温度合适储层温度合适 韩城地区
34、的温度梯度为韩城地区的温度梯度为2.892.89/100m，属正常地温系统。，属正常地温系统。11#煤层的储层温度煤层的储层温度为为32.78，5#号煤层储层温度平均为号煤层储层温度平均为29.85。实验证明，当煤层温度在。实验证明，当煤层温度在23 到到39 之间时，温度每增加之间时，温度每增加3，煤层气解吸率将增加，煤层气解吸率将增加4.5%。因此韩城地区各。因此韩城地区各煤储层温度均达到以上标准，因此有助于提高煤层气的解吸速度。煤储层温度均达到以上标准，因此有助于提高煤层气的解吸速度。超低密度压裂支撑剂在煤层气井压裂中的应用超低密度压裂支撑剂在煤层气井压裂中的应用针对韩城区块使用超低密度
35、支撑剂的建议针对韩城区块使用超低密度支撑剂的建议28第28页，本讲稿共39页 超低密度压裂支撑剂在煤层气井压裂中的应用超低密度压裂支撑剂在煤层气井压裂中的应用针对韩城区块使用超低密度支撑剂的建议针对韩城区块使用超低密度支撑剂的建议29第29页，本讲稿共39页超低密度压裂支撑剂在煤层气井压裂中的应用超低密度压裂支撑剂在煤层气井压裂中的应用针对韩城区块使用超低密度支撑剂的建议针对韩城区块使用超低密度支撑剂的建议30第30页，本讲稿共39页 5.2 建议建议 针对韩城地区煤层气的特点，建议在条件具备的情况下，选择有针对韩城地区煤层气的特点，建议在条件具备的情况下，选择有代表性的一些井压裂使用超低密度
36、支撑剂，并不断完善优化压裂方案。代表性的一些井压裂使用超低密度支撑剂，并不断完善优化压裂方案。具体建议如下：具体建议如下：5.2.1 低产井重复压裂：低产井重复压裂：对没有形成工业气流的煤层气井进行重对没有形成工业气流的煤层气井进行重复压裂，使用超低密度支撑剂。当然，这口井的地质条件必须达到复压裂，使用超低密度支撑剂。当然，这口井的地质条件必须达到出气、高产的条件。出气、高产的条件。5.2.2 新投井对比压裂：新投井对比压裂：最好是选择两口地质条件基本相似的煤层气最好是选择两口地质条件基本相似的煤层气井，一口按常规压裂，选择石英砂作为支撑剂，一口选择超低密度支撑井，一口按常规压裂，选择石英砂作
37、为支撑剂，一口选择超低密度支撑剂，以便压裂后进行效果分析。剂，以便压裂后进行效果分析。超低密度压裂支撑剂在煤层气井压裂中的应用超低密度压裂支撑剂在煤层气井压裂中的应用针对韩城区块使用超低密度支撑剂的建议针对韩城区块使用超低密度支撑剂的建议31第31页，本讲稿共39页 5.2.3 5.2.3 在支撑剂压裂组合上优化对比在支撑剂压裂组合上优化对比 方案一：方案一：前置液可以先打前置液可以先打10-20%的的OT-1型超低密度支撑剂，携沙液打型超低密度支撑剂，携沙液打70-80%的的OT-2型超低密度支撑剂。型超低密度支撑剂。方案二：方案二：全部打全部打OT-1型超低密度支撑剂。型超低密度支撑剂。方
38、案三：方案三：前置液可以先打前置液可以先打10-20%的的OT-1型超低密度支撑剂，携砂液全部打型超低密度支撑剂，携砂液全部打OT-0型超低密度支撑剂。型超低密度支撑剂。方案四：方案四：前置液先打前置液先打10-20%的的OT-2型超低密度支撑剂，携沙液全部打型超低密度支撑剂，携沙液全部打OT-0型型超低密度支撑剂。超低密度支撑剂。方案五：方案五：前置液可以先打前置液可以先打10-20%的的OT-1型超低密度支撑剂，中间打型超低密度支撑剂，中间打50%的的OT-2型超低密度支撑剂，最后打型超低密度支撑剂，最后打40%左右的石英砂。左右的石英砂。超低密度压裂支撑剂在煤层气井压裂中的应用超低密度压
39、裂支撑剂在煤层气井压裂中的应用针对韩城区块使用超低密度支撑剂的建议针对韩城区块使用超低密度支撑剂的建议32第32页，本讲稿共39页汇报提纲汇报提纲一一.前言前言二二.煤层气水力压裂的裂缝及支撑剂分析煤层气水力压裂的裂缝及支撑剂分析三三.研究超低密度压裂支撑剂的意义研究超低密度压裂支撑剂的意义四四.研究方法和技术特点研究方法和技术特点五五.针对韩城区块的使用建议针对韩城区块的使用建议六六.经济效益分析经济效益分析33第33页，本讲稿共39页 6.1 美国使用超低密度压裂支撑剂的案例美国使用超低密度压裂支撑剂的案例 美国本纳特煤层气田，美国本纳特煤层气田，130口井使用超低密度支撑剂后，口井使用超
40、低密度支撑剂后，产量是不使用超低密度支撑剂的产量是不使用超低密度支撑剂的3-5倍，单井产量从倍，单井产量从300-2500m3提高到提高到1500-8500m3，个别井甚至超过，个别井甚至超过10000m3。美国在煤层气压裂中使用超低密度支撑剂的比例是美国在煤层气压裂中使用超低密度支撑剂的比例是25%。随着对超低密度支撑剂的不断认识和实施工艺的不断优化，。随着对超低密度支撑剂的不断认识和实施工艺的不断优化，在煤层气压裂中采用超低密度支撑剂的比例将会越来越高。在煤层气压裂中采用超低密度支撑剂的比例将会越来越高。超低密度压裂支撑剂在煤层气井压裂中的应用超低密度压裂支撑剂在煤层气井压裂中的应用使用超
41、低密度支撑剂的经济效益分析使用超低密度支撑剂的经济效益分析34第34页，本讲稿共39页 6.2 6.2 两个例子两个例子 A：X井目前产能只有井目前产能只有300m3/天，那么这口井基本上处于报废，投资的天，那么这口井基本上处于报废，投资的200多万基本上是全部损失。如果进行重复压裂，使用超低密度支撑剂，再增多万基本上是全部损失。如果进行重复压裂，使用超低密度支撑剂，再增加投资加投资40万元（包括压裂费用），产能按保守点说提高到万元（包括压裂费用），产能按保守点说提高到1500m3/天，每天增产天，每天增产1200m3，按，按1.5元元/m3计算，每天新产生的效益为：计算，每天新产生的效益为：
42、1200*1.5=1800元，元，投资回收期为：投资回收期为：400000/1800=223天。也即天。也即7.5月收回投资。月收回投资。更重要的是挽回了先期投资的更重要的是挽回了先期投资的200多万多万。如果加上延长煤层气井寿命如果加上延长煤层气井寿命3-5年，经济效益更加可观。年，经济效益更加可观。超低密度压裂支撑剂在煤层气井压裂中的应用超低密度压裂支撑剂在煤层气井压裂中的应用使用超低密度支撑剂的经济效益分析使用超低密度支撑剂的经济效益分析35第35页，本讲稿共39页 6.2 6.2 两个例子两个例子 B：Y井为新井，如果一口和井为新井，如果一口和Y井同样地质条件的井同样地质条件的Z井使用
43、石英砂，井使用石英砂，产能只有产能只有1000m3 /天天,而采用超低密度支撑剂的而采用超低密度支撑剂的Y井产量为井产量为2500m3的话，收的话，收回投资的时间将更短。回投资的时间将更短。Y井和井和Z井的投资增加井的投资增加20万元左右。万元左右。1500*1.5=2250元，元，投资回收期为：投资回收期为：200000/2250=89天。也即天。也即3个月收回投资。个月收回投资。并且同样，并且同样，Y井的产气寿命比井的产气寿命比Z井延长寿命井延长寿命3-5年，经济效益显而年，经济效益显而易见。易见。超低密度压裂支撑剂在煤层气井压裂中的应用超低密度压裂支撑剂在煤层气井压裂中的应用使用超低密度
44、支撑剂的经济效益分析使用超低密度支撑剂的经济效益分析36第36页，本讲稿共39页 6.3 认识认识 对于开发一个煤层气区块，最终还是落实到开采的经济效益上，对于开发一个煤层气区块，最终还是落实到开采的经济效益上，如果没有如果没有任何开采价值，这个区块的投资就会全部沉没任何开采价值，这个区块的投资就会全部沉没。现在，我国开发煤层气在国家的大力提倡和扶持下，表面上看呈现一片欣现在，我国开发煤层气在国家的大力提倡和扶持下，表面上看呈现一片欣欣向荣的局面，但仔细分析，真正有经济效益的煤层气公司不多，欣向荣的局面，但仔细分析，真正有经济效益的煤层气公司不多，90%的煤层气的煤层气公司处于亏损阶段，只好找
45、一个堂而皇之的理由：勘探阶段。这其实是一个自欺欺公司处于亏损阶段，只好找一个堂而皇之的理由：勘探阶段。这其实是一个自欺欺人的做法。好像我们的煤层气行业进入到一个无法克服的瓶颈阶段。但我不这样认人的做法。好像我们的煤层气行业进入到一个无法克服的瓶颈阶段。但我不这样认为，我的观点是我们在一些关键技术上没有获得大的突破，思想上没有得到解放。为，我的观点是我们在一些关键技术上没有获得大的突破，思想上没有得到解放。我和一些国外专家交流，他们的经验就是：只要能产生工业气流，综我和一些国外专家交流，他们的经验就是：只要能产生工业气流，综合算有经济效益，就是要合算有经济效益，就是要对煤层进行大力改造。对煤层进
46、行大力改造。超低密度压裂支撑剂在煤层气井压裂中的应用超低密度压裂支撑剂在煤层气井压裂中的应用使用超低密度支撑剂的经济效益分析使用超低密度支撑剂的经济效益分析37第37页，本讲稿共39页 6.4 结束语结束语 当然，我们研制的超低密度支撑剂虽然在密度和结构上得到彻底当然，我们研制的超低密度支撑剂虽然在密度和结构上得到彻底解决，但毕竟在我国煤层气行业还没有得到实践应用，还需要在实施工解决，但毕竟在我国煤层气行业还没有得到实践应用，还需要在实施工艺和流程上进行深入研究，同时对具体的煤层气区块采用有针对性的研艺和流程上进行深入研究，同时对具体的煤层气区块采用有针对性的研究和分析，找出最佳实施方案。究和分析，找出最佳实施方案。还需要各位专家和我们一起共同努力，为煤层气事业的发展做出还需要各位专家和我们一起共同努力，为煤层气事业的发展做出应有的贡献！应有的贡献！本文有些不当之处，还请各位专家指正！本文有些不当之处，还请各位专家指正！超低密度压裂支撑剂在煤层气井压裂中的应用超低密度压裂支撑剂在煤层气井压裂中的应用使用超低密度支撑剂的效益分析使用超低密度支撑剂的效益分析38第38页，本讲稿共39页超低密度压裂支撑剂在煤层气井压裂中的应用超低密度压裂支撑剂在煤层气井压裂中的应用39第39页，本讲稿共39页