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2016-12-02 09:57:21.0 责ren编辑:崔wei娜

汪长栓1  姚元文1  冯guo富1  yang兴波2  袁结连3

(1.北方斯伦贝xie油田技术(西安)有限gong司,陕西西安,710065;2.长庆油田第七采觮ongВ挛魑靼玻710000;3zhongguo石化河南油田分gong司采油一厂,河南南阳,473132)

摘要:PFGun脉冲爆燃ya裂技术li用火药能yuan在近井带燃烧产生多级脉冲qi体ya力,在裂缝方向不受地应力kong制的前ti下,shi地层产生多条裂缝体系,改善了地层近井带的导流能力。为验zheng脉冲爆燃ya裂技术在煤层qi井的应用效果,xuan择部分井层开展了xian场shi验及shi用效果评价。结果表明,在煤层qi井吱拖脉冲爆燃ya裂措施,工艺简dan,成本较低,不污染煤层,对ti高煤层qi井开发初期出水埘.解除煤层qi储层近井带污染及堵塞,ti高产qi量,ju有较好的效果。

guan键词:脉冲;爆燃ya裂;煤层qi;应用;效果评价

煤层qi是zhi储存于煤层及其周围的天然qi,全世jie煤层qizhong的99%jizhong分布在俄罗斯、美guo、加拿大、zhongguodeng12个guo家[1,2]。zhongguo煤炭资yuan居世jie第二位,煤层qi资yuan丰富,已将其shi为战略性接替能yuan,但是zhongguo73%的煤qi层渗tou聅hi0.05× 10-3~25 x 10-3μm2,ju有低含qi量、低渗tou率和低原始地层ya力“三低”deng的特dian[3],zhe是zhongguo煤层qi开发需要解决的难ti。

目前,guonawai煤层qi开采的主要shou段是水力加shaya裂措施[4],由于我guo煤层多埋深在1000m以na,地层温度低、易吸附,易受伤害、污染,并莥e愣唷⒉惚。胁憬xi唷⒔洗螅恫欢╯hi间hou因地层污染堵塞导致出qi量jiang低的井越来越多,而水力ya裂措施受地应力的kong制,zhi能xing成某一方向的一条或两条裂缝,因ci多次重竎ia裂,出qi效果并不理想。针对煤层qi的地质特dian及开发xian状,在分析了高能qi体ya裂技术[5]研究成果的基础上,ti出并开展了煤层qi井PFGun脉冲爆燃ya裂技术的shi验及应用。

1脉冲爆燃ya裂技术

1.1技术原理

PFGun脉冲爆燃ya裂是一謟hong滦偷母吣躴i体ya裂技术,它以不同燃速的tuijin剂为动力yuan,tongguo装药结构的优化设计,精确地kong制ya力上升shi间、ya力峰值和ya力zuo用guocheng,对多段煤qi层可同shiya裂改造,产生多条裂缝,并与煤层na的天然裂缝沟tong,huo得增产效果。

美guoqi体研究所和美guo能yuan部共同譻hou鶭.F.Cudermandeng人在美guo桑迪亚实验室经guo模拟实验及理lun研究确定了产生径向裂缝的增yashi间guan系式[5](见式(5)):

πD/2CR<tm<8πD/2CR    (1)

式zhongtm——达到峰值ya力的增yashi间;

    D——井径;

    CR——瑞li表Ⅲ波速度。

ya力上升礿iang夭闫屏褃a力的增yashi间tm决定着ya开裂缝的分布xing状和方向。高能qi体ya裂的增yashi间为毫秒级,tm一般kong制在l~100ms,相应加zai速率为l~lOOMPa/ms,它不像爆zhaya裂(增yashi间为微秒级)会shi井眼周围岩石产生ya实带,ye不像水力ya裂(增yashi间为分秒级)那样xing成受地应力kong制的dan条裂缝,而是在井筒周围xing成多条放射状裂缝(见tu1)。zhe种放射状裂缝可以和煤储层zhong的割理(见tu2)、天然裂缝沟tong,ti高煤qi层初期出水量和最zhong产qi量。

 1201110401.jpg1201110402.jpg

1.2影响PFGun脉冲ya裂效果的主要因素

煤层qiya裂效果与ya裂装置的装药结构、装药量、dian传火结构、井筒液面高度、tao管射孔密度、射孔孔径以及煤层qi的孔xi度、渗tou率、地层破裂ya力deng多shucanshu有guan。井筒na峰值ya力和相guancanshu的guan系式见式(2)[6]

1201160511.jpg 

式zhongpmax——ya裂火药燃烧shi产生的最大峰值ya力,MPa;

 p0——井筒ya挡液柱的静ya力,MPa;

 K——经验系shu,wu量纲;

 m——ya裂火药装药量,kg;

f——ya裂火药的火药力,kg·m/kg;

Ψ——达到最大峰值ya力shi火药燃烧的质量分shu;

 Vo——ya裂火药在tao管zhong燃烧xing成的qi体空腔,m3

  uan獃a裂火药的密度,kg/m3

   α——ya裂火药燃烧产物的余容,m3/kg。

煤层qizhong脉冲ya裂产生的裂缝长度L见式(3)[6]

1201160512.jpg 

式zhongE——岩石弹性模量,MPa;

 Vt——岩石裂缝总体积,0.1~0.3 m3

 μ——瞔i蒪i;

 pmax——井筒最大ya力,MPa;

po——ya挡液柱静ya力,MPa;

 q——地层侧向应力,MPa;

  h——裂缝chuizhi高度,m,为射孔井段长度的0.7~0.8。

影响ya裂效果的因素主要是峰值ya力、ya力上升shi间和zuo用shi间,合理kong制峰值ya力和ya力上升shi间可以在baohutao管的前ti下,对煤层产生多级脉冲ya裂造缝效果。

1.3 PFGun脉冲ya羪aひ丈杓埔猶iu

(1)ya挡方式:根据高能qi体ya裂zuo用ji理及负ya效应原理,考lv煤层qi井原始地层ya力较低,一般xuan择液yaya挡方式。

(2)环空介质:井筒环空介质的xuan择,zhi接影响煤层的配wu性,决定是否产生二次污染。对于一般煤层宜采觤en逅蚧钚运畒a挡。

(3)负ya值或井筒液柱高度:xuan择最jia的环空linjie负ya值,是负ya效应ya裂增产的guan键。井筒液面静ya值原则上应xiao于或deng于煤层ya力,负ya值越大,越有li于近井流体jin入井筒。一般纁i担缘夭銀a力较高,渗tou率xiao于20×10-3μm2的新井投产,du要把井筒灌man,以huo得燃烧shi的最大ya力,shi地层达到最大的破裂效果。而对于储层ya力较低、渗tou率大于20×10-3μm2的煤层qi储层,燃烧shi既要shi地层破裂,又要shi近井地带的污染堵塞得到清除,zhe就要shi井筒液柱ya力xiao于或deng于储层ya力,产生负ya或平衡ya力。

(4)ya裂火药位置:ya裂火药位置zhi接影响ya裂效果及对tao管的伤害cheng度。一般纁i担瑈a裂火药分布于射孔段,有li于能量释放,zhi接zuo用于储层改造段,ti高ya裂效果显zhu。在xuan层ya裂shi必须shi装药zhi接对准目的层。

(5)药量kong制:药毁计多shao决定着zuo用是否有效以及对tao管的伤害cheng度。设计药量多效果好,但有可能损伤hugao,设计药量shao则效果不紉uanR话憧<埔┝康脑蚴且┝坎姆逯祔a力大于地层破裂ya力舟霸.0—1.5倍,并低于tao管ji限ya力值为最紉uan

2煤层qi井应用效果评价

煤qi层zhong有xu多面、端割理,zhi有将割理系tongzhong的全部水开采出来,jiang低储层ya力之hou才能大量开采qi体。在人多shu煤层qi储层zhong,最初产水量duhen高,随着水从割理和裂缝na移出,水产量jiang低,qi饱和度簍ui烤突嵩黾印

依据PFGun脉冲ya裂原理及设计工艺要qiu,结合煤层qi井的地质结构特dian,2010~2011年,在zhong石油某煤层qi区块xuan择了部分井jin行了探suoshi验及应用。该煤层区块基本地质特征见表1,该煤层埋藏较浅,渗tou率较低,含qi量较高,经水力加shaya裂hou能huo得较好的产qi量,但是部分井初期产水量较低,生产一段周期hou产qi量下jiang较快,判断地层污染堵塞qing况褁ian兀捎枚嗡a裂,效果不紉uanN藌heng确评价脉冲爆燃ya裂技术效果,穤hi鹕竫uan了部分产qi量下jiang的井开展施工zuoye,tongguo观测该井排采曲线的变化来评价zuo用效果[7]。表2ti供了部分煤层qi井脉冲爆燃ya裂装药量shu据。tu3是MCQl004井施工前hou排采曲线效果tu。结果显示,施工houMCQl003井、MCQ2008井粃hi戳瞬浚琈CQl004井产量从500m3/dti高到1 450m3/d,产能增加2.9倍。

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3结lun

(1)PFGun脉冲爆燃ya裂技术li用火药能yuan在近井带燃烧产生多级脉冲qi体ya力,在裂缝方向不受地应力kong制的前ti下,shi地层产生多条裂缝体系,改善了地层近井带的导流能力。该技术工艺简dan,成本较低,不污染煤层,对ti高煤层qi井开发初期出水量、解除煤层qi储层近井带污染及堵塞、粃hi床堋⒃黾硬鷔i量,ju有较好的效果。

(2)PFGun脉冲爆燃ya裂技术在煤层qi井的深入研究及应用,对探suo适合我guo煤层qi祎ong杀居行Эu有重要的经ji意义。

can考文献

 [1]赵庆波,deng.煤层qi地謘hi雓an探技术[M].北jing:石油工ye出ban社,1999.

[2]孙茂远.guowai煤层qi开发的特dian及鼓励政策[J].zhongguo煤炭,2001(2):55~58.

[3]张新min.zhongguo煤层qi地謘hi肫兰踇M].北jing:科学出ban社,2002.

[4]xianbao安.煤层qi高效开发技术[J].特种觮ui兀2004(4):63~66.

[5]J.F.Cuderman.yang海binyi.高能qi体ya裂技术年度报gao[R].美guo:1987.4.

[6]王安shi,qin发动.高能qi体ya裂技术[M].西安:西北大学出ban社,1998.

[7]li颖川.采油工cheng[M]。北jing:石油工ye出ban社,2002,2:l~16.

摘自《zhongguobet98新jin展》