織金工區(qū)煤層氣水平井壓裂砂堵分析與應(yīng)對措施

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（中國石化華東石油工程有限公司工程技術(shù)分公司，江蘇揚(yáng)州225000）

為提高煤層氣井單井產(chǎn)量及動用面積，在貴州織金工區(qū)部署了水平井進(jìn)行煤層氣開發(fā)?？椘?井是斜珠藏次向斜的一口煤層氣水平井，目的煤層為23號煤，目的層頂?shù)装鍨?～5 m厚度的砂質(zhì)泥巖，煤層上下10 m范圍內(nèi)均有致密砂巖，聲波時(shí)差在210 μs/m左右，電阻率在100 Ω·mm左右，無明顯含水特征。

織平2井選擇可鉆式橋塞分段壓裂工藝技術(shù)，分七段進(jìn)行施工，每段100 m左右，壓裂液配方清水+0.2%助排劑+0.02%殺菌劑，采用8 m3/min大排量施工。在進(jìn)行第二段壓裂時(shí)出現(xiàn)砂堵，造成施工返工。

1 壓裂砂堵施工情況

1.1 壓裂施工過程

前置石英砂階段：液體為活性水，排量8 m3/min，施工壓力20.1～24.2 MPa，砂比5%。

中砂階段：液性為活性水，連續(xù)加砂排量8.5 m3/min，施工壓力18.6～34.4 MPa，連續(xù)加砂砂比5%～18%；砂比提至18%后，泵壓急速上升至52.2 MPa，停泵處理。

放噴處理井筒，2次嘗試以6 m3/min處理井筒并再次放噴，最后以6～2 m3/min排量逐降排量頂替活性液72.2 m3，頂替過程施工壓力16.1～33.1 MPa，施工結(jié)束。

1.2 施工曲線及施工參數(shù)

施工曲線及施工參數(shù)見圖1、表1。

1.3 泵送射孔遇阻情況

第二段時(shí)間結(jié)束后，下第三段泵送射孔至430 m，開始泵送至708 m壓力到26 MPa停泵，起至170 m工具串遇卡，工具串能正常下放，一上提就卡。多次嘗試解卡失敗，實(shí)施最終在610 m處從弱點(diǎn)拉斷電纜。開始實(shí)施打撈工具串及處理井筒。

圖1 織平2井第2段壓裂曲線Fig.1 Curves of 2nd part of well-Zhiping-2

表1 織平2井第二段壓裂施工參數(shù)Table1 Fracturing parameters of 2nd part of well-Zhiping-2

2 施工分析

2.1 壓裂液配方的選取

該井采用活性水作為壓裂液基液，活性水?dāng)y砂能力較弱，且支撐劑采用的是石英砂，施工過程中，在砂比達(dá)到18%時(shí)泵注了約一個(gè)井筒容積的液量后，發(fā)生泵壓急速升高。存在水平井壓裂過程中，由于砂比過高導(dǎo)致活性水?dāng)y砂不穩(wěn)定的可能。

2.2 煤粉的影響

煤巖是易破碎的，在壓裂施工中由于壓裂液的水力沖蝕作用及與煤巖表面的剪切與磨損作用，煤巖破碎產(chǎn)生大量的煤粉及大小不一的煤碎屑，比重較輕，多在壓裂液的沖刷作用下，聚集起來阻塞壓裂裂縫的前緣，使得裂縫內(nèi)壓力瞬間增加，容易造成阻塞[1]。且在處理井筒放噴過程中，部分煤粉可能隨著放噴倒回，由于其疏水性，不易分散于水或水基溶液，從而容易形成集聚，導(dǎo)致壓裂處理壓力過高。

2.3 井眼軌跡的影響

織平2井為水平井，最大井斜角為95.7°，容易造成大井斜角處支撐劑或放噴時(shí)的煤粉淤積現(xiàn)象，無法通過常規(guī)活性水大排量洗井將沉積物攜帶干凈。導(dǎo)致施工結(jié)束后泵送射孔遇阻。

3 施工方案優(yōu)化

3.1 施工分段優(yōu)化

強(qiáng)化對煤層分段合理性研究分析，分段數(shù)要依據(jù)鉆遇煤層的特性進(jìn)行層段的劃分，且分段不宜過長，以100 m左右為宜[2]。

3.2 壓裂液的優(yōu)選

盡可能少地使用添加劑，壓裂液材料與煤儲層的配伍性要好，降低壓裂液成本，壓裂液選用清水為主，以減少對煤儲層的傷害，同時(shí)要保證其攜砂能力符合施工要求[3]。

3.3 支撐劑的選擇

使用20/40目石英砂支撐劑，要求石英砂具有良好的球度、圓度、表面光潔度和分選性，抗壓強(qiáng)度20～30 MPa。

3.4 施工排量優(yōu)化

為了防止施工中脫砂，采用較高排量活性水壓裂煤層，前置液排量控制在8 m3/min，攜砂液階段視設(shè)備能力盡可能提高排量[4]。

4 結(jié)論

1）在水平井煤層壓裂中，不但要重視煤屑造成裂縫前段的阻塞，也應(yīng)注意加砂階段與支撐劑一起造成對井筒裂縫的堵塞[5]。

2）在水平井煤層壓裂中可提高階段加砂次數(shù)，在施工中處理近井筒處的煤屑。

3）在發(fā)生砂堵后處理井筒時(shí)，可以通過調(diào)整排量、基液等手段，提高處理井筒的效果。