專利名稱：一種煤層壓裂液體系的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種煤層壓裂液體系。
背景技術：
煤層水力壓裂增透是開發煤層氣和提高瓦斯抽采的主要途徑，壓裂液類型及其全程變化是水力壓裂成功作業的關鍵因素，與傳統油氣儲層相比煤儲層溫度普遍較低，這對高粘壓裂液的破膠極為不利，而破膠不徹底將對煤儲層造成嚴重傷害，甚至完全抵消水力壓裂的增透效果。凍膠、線性膠、清潔及其它各類高粘壓裂液具有高攜砂能力，在油氣儲層水力壓裂中應用普遍，原因是儲層溫度高，有的可以達到150°C以上，壓裂液把支撐劑帶入裂縫后可以實現及時破膠和返排，對儲層傷害較小。但煤層溫度僅有20°C左右，即使伴注了低溫破膠劑也難以實現完全破膠，返排十分困難，儲層污染特別嚴重，這也是國內低攜砂能力的活性水壓裂液“獨霸”煤層氣行業的最主要原因。目前國內瓦斯地面抽采普遍采用的活性水壓裂，由于其攜砂能力低、鋪砂濃度低， 支撐半徑小。煤礦井下揭露表明，80%的支撐劑堆積在25 m以內的近井地帶，支撐劑最大支撐半徑在50 m左右。造成排采階段因流體壓力降低、有效壓力增加導致裂縫閉合，煤儲層滲透性發生了嚴重的應力敏感，從而使得抽采井產量急劇降低
特別是深部高地應力煤儲層更需要高鋪砂濃度和大支撐半徑，最大限度的降低支撐劑鑲嵌造成的裂縫閉合。解決這一問題的根本途徑有兩個采用低密度支撐劑和攜砂能力強的壓裂液。前者由于技術和經濟問題難以實現；后者多采用胍膠等高粘壓裂液，但低溫破膠一直是一個難以解決的壁障。
發明內容
本發明提供一種煤層壓裂液體系，可使高粘壓裂液在煤層溫度下快速破膠返排， 降低對煤儲層的傷害。為了解決上述技術問題，本發明采用如下技術方案一種煤層壓裂液體系，依次包括以下步驟(1)選擇煤層水力壓裂使用的高粘壓裂液類型；(2)在煤層溫度條件下，在室內進行二氧化氯與所選用的壓裂液破膠實驗，確定二氧化氯的最低濃度；(3)根據壓裂液數量和二氧化氯的濃度，確定二氧化氯的總量；(4)按照前置液-攜砂液-頂替液程序進行水力壓裂，其中前置液加入的二氧化氯占70%，頂替液加入的二氧化氯占30%，兩者與攜砂液之間泵注不少于10 m3的活性水或清水作為隔離液；(5)水力壓裂結束等待2、小時開始返排壓裂液；(6)效果檢驗，指標包括壓裂液返排量、粘度及壓裂液對煤層的傷害程度。所述的步驟(1)中的煤層水力壓裂包括地面煤層氣井水力壓裂和井下鉆孔水力壓裂，且含頂、底板水力壓裂間接溝通煤層的情形。所述的步驟(2)中的高粘壓裂液指壓裂液粘度高、攜砂能力強，施工結束后需要破膠返排；高粘壓裂液為凍膠、線性膠、清潔壓裂液或聚丙烯酰胺。
所述的壓裂液中可伴注助排劑，助排劑為液氮、氮氣泡沫、二氧化碳或二氧化碳泡沫。所述的步驟(5)中的返排壓裂液的時間為水力壓裂結束后3小時。所述的二氧化氯在井口直接加入或在藥劑泵注之后產生化學反應生成。本發明利用二氧化氯的強氧化性，可使高粘壓裂液在煤層溫度下快速破膠返排， 降低對煤儲層的傷害，徹底改變目前低攜砂能力的活性水或清水壓裂液“獨霸”煤層氣行業的不利局面，對地面煤層氣開發和井下瓦斯治理均有重要意義。采用高粘壓裂液可以提高砂比，減小濾失，降低泵排量和壓裂液總量，節約水力壓裂成本，降低水力壓裂施工過程產生砂堵的風險。試驗證明強氧化劑二氧化氯不但可以作為煤層溫度下的快速破膠劑，還兼具化學溶蝕增透和降低煤的親甲烷能力，可以改善煤儲層“三低”(低滲透率、低含氣飽和度、低臨儲比)條件，這對地面煤層氣開發和井下瓦斯治理也十分有利。
具體實施例方式實施例一種煤層壓裂液體系依次包括以下步驟(1)選擇煤層水力壓裂使用的高粘壓裂液類型；(2)在煤層溫度條件下，在室內進行二氧化氯與所選用的壓裂液破膠實驗，確定二氧化氯的最低濃度；(3)根據壓裂液數量和二氧化氯的濃度，確定二氧化氯的總量；(4)按照前置液-攜砂液-頂替液程序進行水力壓裂，其中前置液加入的二氧化氯占 70%,頂替液加入的二氧化氯占30%，兩者與攜砂液之間泵注不少于10 m3的活性水或清水作為隔離液；(5)水力壓裂結束后2、小時可以開始返排壓裂液，本實施例中時間選擇為3小時；(6)效果檢驗，主要指標包括壓裂液返排量、粘度及壓裂液對煤層的傷害程度。步驟(1)地面煤層氣井水力壓裂和井下鉆孔水力壓裂(含頂底板壓裂間接溝通煤層)均屬于煤層水力壓裂的范圍。高粘壓裂液就是壓裂液粘度高，攜砂能力強、施工結束后需要破膠返排。目前油氣田使用的凍膠、線性膠、清潔壓裂液、聚丙烯酰胺或其化學改性的類似高粘壓裂液等均包含在內，同時壓裂液中可伴注液氮、氮氣泡沫、二氧化碳或二氧化碳泡沫等作為助排劑。步驟(2 )和(3 )在煤層溫度下，根據室內實驗確定二氧化氯的破膠濃度，依據壓裂液數量確定二氧化氯的總量。其中的二氧化氯是指各種工藝制備的以二氧化氯為主要成份均屬于此范圍，二氧化氯可以在井口直接加入，也可在藥劑泵注之后產生化學反應生成。
權利要求
1.一種煤層壓裂液體系，其特征在于依次包括以下步驟(1)選擇煤層水力壓裂使用的高粘壓裂液類型；(2)在煤層溫度條件下，在室內進行二氧化氯與所選用的壓裂液破膠實驗，確定二氧化氯的最低濃度；(3)根據壓裂液數量和二氧化氯的濃度，確定二氧化氯的總量；(4)按照前置液-攜砂液-頂替液程序進行水力壓裂，其中前置液加入的二氧化氯占 70%,頂替液加入的二氧化氯占30%，兩者與攜砂液之間泵注不少于10 m3的活性水或清水作為隔離液；(5)水力壓裂結束等待2、小時開始返排壓裂液；(6)效果檢驗，指標包括壓裂液返排量、粘度及壓裂液對煤層的傷害程度。
2.根據權利要求1所述的煤層壓裂液體系，其特征在于所述的步驟(1)中的煤層水力壓裂包括地面煤層氣井水力壓裂和井下鉆孔水力壓裂，且含頂、底板水力壓裂間接溝通煤層的情形。
3.根據權利要求1或2所述的煤層壓裂液體系，其特征在于所述的步驟(2)中的高粘壓裂液指壓裂液粘度高、攜砂能力強，施工結束后需要破膠返排；高粘壓裂液為凍膠、線性膠、清潔壓裂液或聚丙烯酰胺。
4.根據權利要求3所述的煤層壓裂液體系，其特征在于所述的壓裂液中可伴注助排劑，助排劑為液氮、氮氣泡沫、二氧化碳或二氧化碳泡沫。
5.根據權利要求4所述的煤層壓裂液體系，其特征在于所述的步驟(5)中的返排壓裂液的時間為水力壓裂結束后3小時。
6.根據權利要求4所述的煤層壓裂液體系，其特征在于所述的二氧化氯在井口直接加入或在藥劑泵注之后產生化學反應生成。
全文摘要
一種煤層壓裂液體系，依次包括以下步驟(1)選擇煤層水力壓裂使用的高粘壓裂液類型；(2)在煤層溫度條件下，在室內進行二氧化氯與所選用的壓裂液破膠實驗，確定二氧化氯的最低濃度；(3)根據壓裂液數量和二氧化氯的濃度，確定二氧化氯的總量；(4)按照前置液-攜砂液-頂替液程序進行水力壓裂，其中前置液加入的二氧化氯占70%，頂替液加入的二氧化氯占30%，兩者與攜砂液之間泵注不少于10m3的活性水或清水作為隔離液；(5)水力壓裂結束等待2~4小時開始返排壓裂液；(6)效果檢驗，主要指標包括壓裂液返排量、粘度及壓裂液對煤層的傷害程度。本發明可使高粘壓裂液在煤層溫度下快速破膠返排，降低對煤儲層的傷害。
文檔編號C09K8/62GK102287176SQ20111011827
公開日2011年12月21日 申請日期2011年5月9日 優先權日2011年5月9日
發明者李伍成, 蘇現波, 辛新平, 郭紅玉, 陶云奇, 馬耕 申請人:河南理工大學