中聯(lián)煤層氣有限責任公司、西南石油大學等。2100433B

張曉朋、高海濱等。

本標準適用于煤層氣井地面驅動螺桿泵的排采設計。

煤巖孔隙度滲透率低、非均質性強、礦物成分復雜，水力壓裂是煤層氣經濟開發(fā)的主要措施，其中壓裂液是壓裂改造能否成功的關鍵因素。煤層氣壓裂和排水采氣階段，煤層粘土礦物顆粒遇水發(fā)生膨脹運移，一方面降低了儲層的滲透率，堵塞孔隙和喉道；另一方面減弱了煤巖的強度，易發(fā)生失效產生煤粉，對壓裂和排采效果都具有極大的影響。因此，在煤層氣壓裂改造中，高效的煤巖粘土穩(wěn)定劑起著至關重要的作用。 煤層氣壓裂改造的液體主要采用活性水壓裂液體系，壓裂液的粘土穩(wěn)定劑主要為固體KCl，添加濃度約2.0%。壓裂施工過程中，固體粘土穩(wěn)定劑現場調配施工工序復雜，需要提前將粘土穩(wěn)定劑混配于儲液罐中，配液循環(huán)溶解時間長。目前，壓裂用的KCl價格約4500元/噸，按KCl添加濃度2.0%計算，活性水KCl成本高達90元/立方米，而且壓裂施工前要提前在壓裂罐中添加KCl并進行攪拌混配，施工工序復雜，人員和設備成本進一步增加。因此，針對現有煤層氣壓裂液粘土穩(wěn)定劑存在的問題，進行高效低成本煤層壓裂液粘土穩(wěn)定劑研究，對煤層氣開發(fā)降本、減序、增效具有很大的推動作用，將進一步增加煤層氣開發(fā)的經濟性。,煤巖孔隙度滲透率低、非均質性強、礦物成分復雜，水力壓裂是煤層氣經濟開發(fā)的主要措施，其中壓裂液是壓裂改造能否成功的關鍵因素。煤層氣壓裂和排水采氣階段，煤層粘土礦物顆粒遇水發(fā)生膨脹運移，一方面降低了儲層的滲透率，堵塞孔隙和喉道；另一方面減弱了煤巖的強度，易發(fā)生失效產生煤粉，對壓裂和排采效果都具有極大的影響。因此，在煤層氣壓裂改造中，高效的煤巖粘土穩(wěn)定劑起著至關重要的作用。 煤層氣壓裂改造的液體主要采用活性水壓裂液體系，壓裂液的粘土穩(wěn)定劑主要為固體KCl，添加濃度約2.0%。壓裂施工過程中，固體粘土穩(wěn)定劑現場調配施工工序復雜，需要提前將粘土穩(wěn)定劑混配于儲液罐中，配液循環(huán)溶解時間長。目前，壓裂用的KCl價格約4500元/噸，按KCl添加濃度2.0%計算，活性水KCl成本高達90元/立方米，而且壓裂施工前要提前在壓裂罐中添加KCl并進行攪拌混配，施工工序復雜，人員和設備成本進一步增加。因此，針對現有煤層氣壓裂液粘土穩(wěn)定劑存在的問題，進行高效低成本煤層壓裂液粘土穩(wěn)定劑研究，對煤層氣開發(fā)降本、減序、增效具有很大的推動作用，將進一步增加煤層氣開發(fā)的經濟性。

壓裂液是壓裂工藝技術的一個重要組成部分。主要功能是造縫并沿張開的裂縫輸送支撐劑，因此液體的粘性至關重要。成功的壓裂作業(yè)要求液體除在裂縫中具有較高的粘度外，還要能夠迅速破膠；作業(yè)后能夠迅速返排；能夠很好地控制液體濾失；泵送期間摩阻較低；同時還要經濟可行。常用的壓裂液有水基壓裂液、油基壓裂液、乳狀壓裂液、泡沫壓裂液及酸基壓裂液5種基本類型。

壓裂水基壓裂液

水基壓裂液是以水作溶劑或分散介質，向其中加入稠化劑、添加劑配制而成的。主要采用三種水溶性聚合物作為稠化劑，即植物膠(瓜膠、田菁、魔芋等)、纖維素衍生物及合成聚合物。這幾種高分子聚合物在水中溶脹成溶膠，交聯(lián)后形成粘度極高的凍膠。具有粘度高、懸砂能力強、濾失低、摩阻低等優(yōu)點。

壓裂油基壓裂液

油基壓裂液是以油作為溶劑或分散介質，與各種添加劑配制成的壓裂液。重油最初用作油基壓裂液，是因為它們比水基液對含油氣地層的傷害小，油基液本身固有的粘度也使其比水更具吸引力。但是油基液較貴，而且施工操作較難處理，所以僅用于已知是對水極為敏感的地層中。

壓裂泡沫壓裂液

泡沫壓裂液是由氣相、液相、表面活性劑和其他化學添加劑組成。泡沫壓裂液是一種穩(wěn)定的氣液混合物，用表面活性劑可使這種混合物達到穩(wěn)定。降低了表面張力。當液體從作業(yè)井中返排時，泡沫中的承壓氣體（氮或二氧化碳）膨脹將液體從裂縫中驅出。泡沫加速了支撐裂縫中液體的回收率，因此是一種用于低壓儲層中的理想液體。由于體積氣體的泡沫含量高達95%，所以液相最小。在水基液中，充滿泡沫的液體極大地減少了與地層接觸的液量，因此在水敏地層中泡沫液的效果良好。

壓裂清潔壓裂液

清潔壓裂液又稱為粘彈性表面活性劑壓裂液，是一種基于粘彈性表面活性劑的溶液。它是為了解決常規(guī)壓裂液在返排過程中由于破膠不徹底對油氣藏滲透率造成了很大傷害的問題開發(fā)研制的一種新型壓裂液體系。清潔壓裂液具有良好的流變性能、濾失性能、低損害與高導流能力特性。同時，該清潔壓裂液配制簡便，將適量的VES加在鹽水中，不需要使用交聯(lián)劑、破膠劑和其它添加劑，不存在殘渣，對儲層傷害小，應用前景廣闊。

壓裂乳狀壓裂液

乳化壓裂液是兩種不融合相的分散體系，如用表面活性劑穩(wěn)定的水中油或油中水。乳化壓裂液是高度粘稠溶液，具有良好的傳輸性。 乳化液常因乳化劑吸附在地層巖石表面上而破乳。由于聚合物用量極少，這類液體對地層傷害較小，而且可快速清洗。聚乳化液的不足是摩擦壓力較高，而且液體的費用較高（除非碳氫化合物可回收）。此外隨著溫度的升高，聚乳化液明顯地變得稀薄，故不宜用于高溫井中。