[发明专利]一种多溶剂组合压裂液及煤层气井压裂施工工艺

说明书

本发明公开了一种多溶剂组合压裂液及煤层气井压裂施工工艺，提出了以多类型组合溶剂为基础的压裂施工工艺技术与方法。本发明中在前置液阶段注入的多组分酸，可以溶蚀煤中的矿物质且打开地层；携砂液初期注入有效的有机溶剂，促进有机溶剂与煤体发生作用，改善煤中的孔隙性，降低吸水性；在中后期阶段，借助于常规携砂液对裂缝进行进一步的扩展延伸。最终在考虑合理成本和最大限度地保护环境的前提下，起到提高煤层气解吸、扩散、渗流、产出能力的作用。

技术领域

本发明涉及煤层气开发领域，特别涉及一种多溶剂组合压裂液及煤层气井压裂施工工艺。

背景技术

溶剂萃取/溶出法是研究煤储层物性特征的有效手段之一，目前众多学者对有机溶剂、无机溶剂、氧化剂等不同性质的溶剂作用下的煤物性特征，如孔隙性、吸附性、渗透性等，进行了大量的研究。研究揭示有机溶剂可以降低甲烷的吸附能力，扩孔、增孔效应增强了孔隙的连通性，有利于甲烷的解吸及运移；无机酸溶剂溶解出煤中的矿物质，其多来源于孔裂隙中的充填物，溶出有助于扩大孔隙，改善孔喉，以及增加裂隙的导流能力，利于气体的运移产出；氧化剂可以溶离煤中侧链、极性官能团，一方面减小了煤体的表面能，减弱煤的吸附能力，利于气体的解吸。另一方面使得煤的大分子结构相对疏松，空洞增多，孔隙度增大，开放孔含量增多，利于气体的运移。

煤层气开发过程中，实施储层压裂，改善储层物性对煤层气井提产增效的有效手段，其中压裂液的选择及施工工艺对压裂后裂缝的控制至关重要。优质的压裂液具有携砂能力强，摩阻低，滤失少，煤储层的伤害小等特点，目前实际生产中采用的压裂液仍以水基压裂液为主，主要起到物理的储层强化效果。需要寻找到一种物理+化学手段结合的方法充分改善煤储层的物性特征，提高解吸-扩散-渗流的能力，从而从根本上提高煤层气井的产量，实现大规模的开发利用。

发明内容

本发明的目的是提供一种多溶剂组合压裂液的煤层气井压裂施工工艺，基于溶剂的不同性质对煤样的物性特征改造不同，如无机酸溶剂可以溶解煤中的矿物质（碳酸盐类、硅酸盐类等矿物质），改善渗流通道；有机溶剂可以溶解煤中的有机小分子化合物，起到扩孔，改善孔隙连通性的作用；氧化剂可以溶离煤中的极性官能团和侧链，在疏松煤的大分子结构，增加开放孔含量的同时，减小煤体表面能，降低煤的吸附性，从而利于气体的解吸和运移。因此在煤层气井压裂施工过程中，基于不同煤储层的物质组成和物性特征，将常规的储层物理强化改造方法与物理化学、化学改造手段相结合，有针对性地选择不同的压裂液组合进行压裂施工，对于提高煤储层压裂效果，促进煤层气井产气量具有实践价值，并为煤储层压裂改造提供新思路。

本发明的目的通过下述技术方案实现：

一种多溶剂组合压裂液，其特征在于：包括酸性前置液、前端携砂液、后端携砂液和常规顶替液，所述酸性前置液为多组分混合酸溶液；所述前端携砂液包括清水、有机溶剂和/或二氧化氯，所述有机溶剂为水溶性、无毒或微毒性有机溶剂；所述后端携砂液为常规携砂液；

进一步的，所述多组分混合酸溶液为盐酸、氢氟酸、乙酸中的至少两种；

所述水溶性有机溶剂为四氢呋喃、丙酮、乙醇中的至少一种。

一种煤层气井压裂施工工艺，其特征是通过以下步骤实现：

S1、配置少量多溶剂组合压裂液，对煤储层开采试样进行萃取/溶出实验，获取真实煤储层物性及煤岩煤质参数数据，根据获得的实验结果，设计压裂施工方案，选择压裂液种类、浓度及相应的添加剂；

S2、根据步骤S1所设计的施工方案，配置多溶剂组合压裂液；

S3、压裂工序，注入步骤S2中配置的酸性前置液，在压裂液压开地层的同时，溶解煤储层裂隙中的矿物质，增强渗流的通道；

S4、携砂液初期阶段，地层压开后，注入步骤S2中配置的前端携砂液，注入完成后静置一段时间，将地层裂缝扩展延伸，同时对煤中的小分子化合物进行溶解或破坏极性键，起到增孔、扩孔的作用；