煤层气井水力压裂几何参数优化设计

摘要

随着世界经济的不断发展,能源供需矛盾日益加剧,煤层气作为常规油气资源的替代产品,其开发利用越来越受到重视。我国煤层气资源量十分丰富,居世界第二位,但煤层气储层渗透率低、压力系数低,致使煤层气井产量低。可观经济效益的开发煤层气需要实施增产措施,水力压裂法是一项切实可行的办法。因此,使得人工裂缝几何参数分布达到最优,形成一条具有高导流能力的流动通道,沟通煤层气储层与井筒之间的联系具有重要意义。
　　 本文在调研了大量有关煤层气压裂资料的基础上,分析总结了煤层的地质特征、煤层压裂特征,提出了煤层地应力预测模型。基于煤层本身构造特点与其结构的复杂性,在研究煤层裂缝扩展基本理论的基础上,综合流体力学、线弹性断裂力学、岩石力学与计算数学等知识,建立了煤层气井压裂几何模型并提出了相应解法。在前面工作基础之上,采用Visual Basic6.0语言编制了煤层气井水力压裂优化设计软件,利用该软件以蒲1-2井为例,对沁水盆地煤层气井进行了现场施工设计,另外为说明各种因素对压裂裂缝几何形态分布的影响,进行了因素分析。现场应用表明对埋深较浅、滤失较大的煤层进行压裂需要采用大排量施工。因素分析表明:滤失将会使裂缝三个方向几何尺寸都有所减小;煤层弹性模量与泊松比对裂缝几何尺寸具有相同影响,但程度不同,弹性模量影响大,泊松比影响小;提高隔挡层与煤层应力差有利于获取长宽缝;大排量可使裂缝缝长、缝宽增加,但要做好缝高控制工作。进行煤层压裂施工时,人为增大遮挡层与煤层间的应力差,采用大排量压裂有利于获得高导流能力的人造裂缝。