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郑X井重复压裂非产水煤层绒囊流体暂堵转向试验

文档作者：郑力会1’2，崔金榜3，聂帅帅1，刘斌3，付毓伟1，李宗源3 ( 文档来源： 1．中国石油大学(北京)石油工程学院 2．油气钻井技术国家工程实验室防漏堵漏技术研究室 3．中国石油华北油田分公司煤层气勘探开发事业部		点击数：	更新时间： 2024年02月26日
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第33卷第5期
2016年9月
钻井液与完井液
DRILLING FLUID&amp;amp;COMPLETION FLUID
V-01．33 No．5
Sept．2016
doi：10．3696／j．issn．1001-5620．2016．05．022
郑X井重复压裂非产水煤层绒囊流体暂堵转向试验
郑力会1’2， 崔金榜3， 聂帅帅1， 刘斌3， 付毓伟1， 李宗源3
(1．中国石油大学(北京)石油工程学院，北京102249；2．油气钻井技术国家工程实验室防漏堵漏技术研究室，武汉431000；
3．中国石油华北油田分公司煤层气勘探开发事业部，山西长治046000)
郑力会等．郑x井重复压裂非产水煤层绒囊流体暂堵转向试验[J]．钻井液与完井液，2016，33(5)：103—108．
摘要郑庄煤层气田郑x井欲实施绒囊暂堵流体重复压裂转向，既形成新裂缝又不影响原缝生产，增加供气体积以达
到满意产量。室内先用绒囊流体暂堵直径38 mill煤岩柱塞的中间人工剖缝，后用活性水测试绒囊流体暂堵剖缝承压能力达
20 MPa，超过地层18 MPa的破裂压力，满足转向要求；绒囊暂堵流体伤害郑庄煤岩柱塞渗透率恢复值85％，满足原缝继
续生产要求；现场利用混砂车和水罐建立循环，通过剪切漏斗配制密度为0．94～O．98 e／cm3、表观黏度为30～34 mPa‘S的
绒囊暂堵流体。先用活性水顶替检测原缝是否存在后，用排量为3．0～3．5 m3／h注入绒囊暂堵流体60 m3，停泵30 min油压
稳定在12 MPa，表明绒囊封堵原缝成功。用活性水压裂液压裂，油管压力上升至18 MPa时出现破裂。微地震监测新缝方
位为N130 w，相对于原缝N42。E转向55。。压后间抽2 h产气200 m3，是压裂前产量的2倍以上。采用微地震监测和对
比压裂前后产量证明，绒囊可迫使压裂液转向压开新缝，且不伤害原裂缝，适用于煤层气老井重复压裂恢复生产。
关键词煤层气；重复压裂；绒囊流体；转向压裂；储层伤害；微地震；伤害指数
中图分类号：TE357．12 文献标识码：A 文章编号：1001—5620(2016)05-0103-06
Temporary Plugging Diverting Test with Fuzzy Ball Fluids in Non-Water Producing Coal Beds in
Re-fracturing W色11 Zheng-X
ZHENG Lihuil·2 CUI Jinban93，NIE Shuaishuail，LIU Bin3，FU Yuwei。，LI Zongyuan3
(1．College ofPetroleum Engineering,China University ofPetroleum，Beijing 1 02249；2．Research Team ofLost Circulation
Prevention and Control,Na60nal Key Oil and Gas Drilling Engineering，Wuhan，Hubei 43 1000；3．Division ofCBM
Exploration and Development,PetroChina Huabei 0dfield Company，Changzhi，Shanxi 046000)
Abstract Re．fracturing diverting has been planned in the well Zheng-X in Zbengzhuang CBM gas field with fuzzy ball temporary
plugging fluid．Thisjob Was to be done in all effort to increase the gas production by generating new fractures in the reservoir formations，
without disturbing the production of the existing fractures．In laboratory studies，a fuzzy ball fluid was used to temporarily plug the
artificial fractures on a 33 inln(diameter)coal plug，then all activated water was used to test the pressure bearing of the temporary
plugging；it was 20 MPa,exceeding the fracturing pressure ofthe formation，which is 1 8 MPa．The percent recovery ofthe permeability
of the coal plug previously flushed with the fuzzy ball fluid was 85％，satisfying the needs for the production of the existing fractures．
In field applications，a fracturing blender truck and a water tank were used for the circulation ofthe fracturing fluid．A fuzzy ball fluid，
with density between 0．94 egcm3 and 0．98 g，cm3，apparent viscosity between 30 mPa‘S and 34 mPa‘s，was prepared through a
shear funnel．After checking the existence offractures witll activated water,60 m3 offuzzy ball fluid was injected into the formafion at
3．0-3．5 m3／h．The tubing pressure Was stabilized at 12 MPawhile stopping pumping for 30 min，indicating that the plugging ofexisting
fractures with the fuzzy ball fluid Was successful．The formation was then fractured with activated water when the tubing pressure Was
increased to 18 MPa．The azimuth ofthe new fractures Was N130W：as measured with microseism，meaning that 550 ofdiverting was
realized compared with the N420E azimuth of the existing fi'actures．A gas production of 200 m3 in 2 h after fracturing Was achieved,
doubling the gas production rate before the fracturing job．Microseism monitoring and the gas production rates before and after the
基金项目：国家科技重大专项“煤层气钻完井及增产改造技术示范工程”(2016zx05064002)。
第一作者简介：郑力会，男，1968年生，博士生导师，楚天学者特聘教授，主要研究防漏堵漏和吸附气储层伤害防治。
电话(010)89732207；E—mail：zhenglihui@cup．edu．cn。
万方数据
104 钻井液与完井液2016年9月
fracturing job indicated that the fuzzy ball forced the fracturing fluid to divert to generate new fractures，while the production of the
existing fractures was not affected．This technology is suitable for the re-fracturing of old CBM wells to generate new fractures，while
the production of the existing fractures was not affected．This technology is suitable for the re-fracturing of old CBM wells．
Key words Coal bed methane；Re-fracturing；Fuzzy ball fluid；Diverting fracturing；Reservoir damage；Microseism；Formation damage
index fluid to divert
0 引言
郑x井地处山西省沁水县郑庄镇杨树庄村北，
是沁水盆地南部晋城斜坡带郑庄区块一口煤层气开
发直井。完钻井深为946．78 m，套管射孔完井。生
产层为山西组34煤层，厚度为4．0 ITI。顶板厚为3．2
m，含砂泥岩；底板厚度为1．2 m，泥岩。射孔段
为886．4～890．4 m。煤层解吸压力为3．7 MPa，含
气量为28 m3／t，孔隙度为4．0％。因此，储层煤层
气赋存条件良好，吸附／解吸能力较好，含气量较
高，渗透率较低。在储层改造效果较好的前提下，
郑x井具有较好的产气潜能。该井于2010年7月
14日用活性水压裂射孔段，2010年9月1日投产
试采，至2015年5月16日排采l 718 d，产气峰
值2 129 m3／d。停井复产后日产水不足l m3／d，日
产气低于1 000 n13／d。2015年3月26日后不产气，
不产水。
2008年鲜保安等Ⅲ发现，低套压会造成环空
煤层气流速过快，井底压力激动，形成煤粉并随煤
层气流动，堵塞井筒附近煤层的微孑L、微裂缝，降
低产量。李金海等【21认为，过快的排采速度易造
成煤层应力敏感，降低裂缝的导流能力和储层渗透
率。郑x井排采前期多次上调产气量，最低套压
O．04 MPa，增大了煤层气流动速度，出现较强的应
力敏感，产量非正常递减迅速。李仰民等口1认为，
长时间停井致使气液混相流体在微孔隙、微裂隙中
发生贾敏效应，气体流动阻力增大，影响煤层气产
量；饶孟余等【41发现，非连续排采致使煤粉沉积
或吸附在井筒附近煤层微孔隙、微裂隙表面，降低
裂缝导流能力和渗透率，产量降低程度加剧。郑x
井2011年5月27日至2012年7月12日停井412 d，
影响了郑x井单井产量。
综上发现，造成郑x井产气不理想的原因主
要有2个方面：一是排采速度过陕；二是停井时间
过长。因此，认为郑x井煤层有煤层气，但由于
排采制度不适合地层、流体特点造成煤层渗流通道
堵塞。所以认为，采取恢复或者扩大渗流通道可以
达到理想排采效果。目前，解除堵塞的重要手段之
一就是重复压裂，适用水力压裂老井、低产井解堵
性再增产[51。重复压裂在沁水改造十余口井，成功
率很高吲，为郑x井重复压裂提供了依据。
1 重复压裂技术难点与对策
郑x井顶底板厚度较薄，且区内存在奥陶系、
石炭一二叠系和第四系3套主要含水层系【．71。为避
免重复压裂，应连通含水层，采用小排量低砂比的
施工模式。由于裂缝的重启压力小于天然裂缝扩张
压力和煤岩的破裂压力【8】，压裂液易进入裂缝重启
原缝。郑x井应力敏感严重，煤层微孔、微裂缝
闭合，仅仅重启或延伸原缝并不能有效地增加供气
体积。因此，为提高单井产量需要重复压裂转向压
开新裂缝。为此，王永昌等【91提出暂堵重复压裂
技术，即先压开旧裂缝，随后加入暂堵剂暂堵旧缝，
在未被暂堵的旧裂缝面压启新裂缝以重新构建裂缝
泄油体系，认为是缝内转向。张旭东【l伽提出多次
转向重复压裂技术，即通过多次使用高强度暂堵剂
临时暂堵前次裂缝，迫使流体转向来压开多条裂缝。
我们认为是缝外转向。由此来看，转向压裂成功与
否的关键在于暂堵剂，技术难点主要有2个方面。
1)暂堵材料对原缝导流能力伤害低。压裂后
需要恢复产气，不可采用水泥、固化剂等堵漏材料
直接堵死原缝。采用固相暂堵剂返排困难，难免对
原缝产生损伤¨“。
2)暂堵材料对原缝暂堵强度高。为压开新缝，
原缝暂堵强度应大于天然裂缝扩张压力，甚至高于
煤岩破裂压力。采用聚合物类暂堵剂暂堵强度低，
难以迫使压裂液转向。能够满足既有强度，又能返
排的目的，目前看来绒囊是比较满意的暂堵剂。
绒囊是模糊封堵理论指导下开发的一种油气井
用无固相封堵材料，以分压、耗压或者撑压封堵流
体流动通道，随钻封堵漏失地层【I 21。囊泡以堆积、
拉伸、堵塞等形式提高煤岩强度，提高漏塌地层承
万方数据
第33卷第4期郑力会等：郑X井重复压裂非产水煤层绒囊流体暂堵转向试验105
压能力【131；绒囊与煤层配伍性良好，具有“低伤害”
的特点[141；作业后破胶返排即直接恢复生产【l 51。
目前，以绒囊暂堵流体为基础的转向酸化技术
已在GX．3井成功应用[161，原缝无损伤重复压裂技
术也在LHl油井中取得较好的应用效果【I”。但绒
囊暂堵原缝后，重复压裂是否转向压开新缝、新缝
与原缝的转向角等问题，尚未证实；同时，也未从
矿场角度说明绒囊暂堵流体对原缝无损伤。微地震
技术通过监测压裂井在压裂过程诱发的微地震波，
来描述裂缝的几何形状和空间展布，克服了倾斜测
量、建模法、井基测量等人工裂缝监测技术不能完
全监测裂缝形态和方位角的局限性【1引。为分析绒
囊重复压裂是否转向，在郑x井重复压裂中实施
微地震监测。
同样，为从矿场角度分析绒囊暂堵流体对原缝
的损害程度，定义作业后日产气量与作业前的日产
量的比值为绒囊暂堵流体损害指数儿当损l，≥2，
认为原缝和新缝都供气，绒囊暂堵流体对原缝无损
伤；当l≤J<2，认为绒囊暂堵流体对原缝损伤，
，越小，损害程度越大；当‘，2。认为重复压裂老缝和新缝均供气，
绒囊暂堵流体未损害原裂缝的供气能力，实现了原
缝无损伤重复压裂。
5 结论
1．微地震监测和生产数据证实，绒囊暂堵流体
暂堵后可以实现裂缝转向，且原缝仍然能够生产。
2．绒囊暂堵流体转向压裂是在没有刻意选择地
层的情况下进行的，但效果表明可以解决煤层气开
发中的重复压裂原裂缝再次开启问题，说明原缝无
损伤技术具有较强的适用性。
3．同时可以看到，绒囊暂堵流体现场施工参数、
新缝转向机理、转向角度及长度预测等问题还有待
进一步研究。
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