[发明专利]一种提高煤层复杂裂缝支撑效果的支撑剂多级铺置方法

说明书

本发明公开了一种提高煤层复杂裂缝支撑效果的支撑剂多级铺置方法，包括：A、计算脆性组分含量W影响的煤层复杂裂缝类型等级评分M1；B、计算单轴强度比R影响的煤层复杂裂缝类型等级评分M2；C、计算水平应力差异系数δ影响的煤层复杂裂缝类型等级评分M3；D、计算平均割理密度影响的煤层复杂裂缝类型等级评分M4；E、计算割理逼近角β影响的煤层复杂裂缝类型等级评分M5；F、计算综合以上五个因素影响的煤层复杂裂缝类型等级评分M，从而标定煤层复杂裂缝类型；G、设计针对每种裂缝类型的多粒径支撑剂组合多级铺置。本发明原理可靠，操作简便，能够为煤层气藏水力压裂方案设计中支撑剂优化铺置提供指导，以此获得与储层及水力裂缝系统更加匹配的支撑效果。

技术领域

本发明涉及石油领域煤层气藏水力压裂设计中的支撑剂优化铺置方法，以保证支撑剂能够有效支撑煤层复杂裂缝，提高压裂增产效果。

背景技术

我国煤层气资源十分丰富，埋深2000m以浅的总资源量达36.8万亿方。我国煤层产量目前保持良好的增产态势，但总产量仍然不高，2014年钻井开采产量仅36亿方。综合来看，我国煤层气开发潜力巨大，仍急需技术攻关提高开发效果。

煤层气的赋存状态包含吸附态、游离态和溶解态，其中75-90％以吸附态赋存于煤层中。同时煤层中高度含水，煤层气的采出需经过排水、解吸、扩散、渗流、产出几个过程。因此如何最大化改善地层渗流条件，促进排水降压解吸是煤层气开发设计的核心。除此之外，我国煤层气储层具有低含气饱和度、低渗透率、低压力的“三低”特征。

针对煤层气以上的储层特征，水力压裂通过将高压液体注入煤层，在储层中形成人工裂缝及沟通延伸煤层割理；随之向动态裂缝中注入携带支撑剂的液体，经返排后支撑剂停留于复杂裂缝中，形成煤层具有一定导流能力的高速渗流通道；最终扩大渗流及降压面积，从而促进排水、降压、解吸、扩散、渗流整个过程，使得煤层气快速产出。由此，水力压裂成为煤层气能够经济有效开发的关键技术之一。

支撑剂的铺置方式是煤层气水力压裂设计的重要方面，借鉴于常规储层水力压裂造一条高导流能力长裂缝的设计思路，目前煤层气储层水力压裂仍以单一粒径加砂为主，以实现主裂缝的单级有效支撑。

受控于煤层组分及胶结结构，煤层力学性质较脆，从而导致煤岩易碎；相对于常规储层更浅的埋深，煤层地应力相对更低，有利于裂缝延伸；同时煤层发育大量割理(由端割理和面割理组合而成的正交裂缝系统)；而目前煤层压裂工艺以成本较低的清水压裂为主；在低粘压裂液(清水)作用下，割理易被沟通并延伸形成裂缝系统。因此，煤层实际水力裂缝形态较为复杂。煤层中复杂裂缝有开度较大的主干裂缝，也有开度较小的次裂缝及开度微小的微裂缝。由此，单一粒径单级均匀铺置难以对复杂裂缝进行有效支撑，需要根据多种粒径，基于煤层裂缝复杂类型，合理设计多粒径多级组合铺置，使得复杂裂缝中主-次-微裂缝均具有足够导流能力且有效组合匹配。

发明内容

本发明的目的在于提供一种提高煤层复杂裂缝支撑效果的支撑剂多级铺置方法，该方法原理可靠，操作简便，能够为煤层气藏水力压裂方案设计中支撑剂优化铺置提供指导。

为达到以上技术目的，本发明提供以下技术方案。

本发明根据煤层脆性组分含量、单轴强度比、水平地应力差异系数、平均割理密度及割理逼近角，将煤层复杂裂缝类型分为四种小类，针对不同的煤层复杂裂缝类型，分别设计不同的支撑剂组合多级支撑，以此获得与储层及水力裂缝系统更加匹配的支撑效果。