傷害性能

在實驗室分別對濃度為0.3%、0.5%的FYXF-3溶液以及常規(guī)活性水壓裂液進行了傷害實驗，實驗結(jié)果見表2。

表2煤粉懸浮劑傷害實驗

由表2看出,濃度為0.3%的FYXF-3溶液傷害率為13.9%,濃度為0.5%的FYXF-3溶液傷害率為12.23%,常規(guī)活性水壓裂液傷害率為14.40%。這說明FYXF-3溶液在返排時,不會造成較高的傷害。

煤粉懸浮劑現(xiàn)場實施方案設(shè)計

韓城區(qū)塊特點

煤層的非均質(zhì)性、破碎程度、整體性直接影響著煤層壓裂過程中產(chǎn)生的煤粉量。非均質(zhì)性強、破碎程度高，說明煤層整體性差，壓裂時易產(chǎn)生大量煤粉。對于非均質(zhì)性弱、破碎程度不高、整體性好的煤層應(yīng)采取大排量和大砂量、較高砂比的常規(guī)方式進行施工;對于非均質(zhì)性強、破碎程度高、整體性差的煤層應(yīng)采取排量慢慢提升、較低砂比的施工方式進行施工，同時在活性水壓裂液中加入FYXF-3。

對表3綜合分析可得，韓城主要目的煤層以貧煤和貧煤-無煙煤為主，屬于中高階煤，含氣量較高;相同的演化條件下，惰質(zhì)組產(chǎn)氣率最低，鏡質(zhì)組產(chǎn)氣率是惰質(zhì)組的4.3倍。說明韓城區(qū)塊鏡質(zhì)組的含量相對比較高，含氣量較好，通過合理壓裂改造能獲得較好的產(chǎn)能;各井組的同一層系間差異較大，韓城區(qū)塊煤層的非均質(zhì)性非常強。

表3韓城區(qū)塊主要煤層測試分析表

破碎程度可以通過測井資料來判斷，煤層的聲波小，密度大，則煤層的破碎程度不高，整體性好;反之聲波大，密度小則煤層破碎程度高，松散，呈碎煤或碎粒煤;測井曲線反映煤層的聲波時差一般在370~410μs/m、密度測井值為1.28~1.7g/cm3。表4為韓城區(qū)塊主要目的層聲波時差、密度測試分析結(jié)果，可以看出韓城區(qū)塊聲波偏高、密度中等，說明其煤層整體表現(xiàn)破碎程度較高、整體性較差。

表4韓城區(qū)塊主要目的層聲波時差、密度測試分析結(jié)果

韓城區(qū)塊屬于中高階煤，含氣量較高，具有通過壓裂改造增加產(chǎn)能的價值，同時其非均質(zhì)性非常強、煤破碎程度高、整體性差，因此采用在活性水壓裂液中加入煤粉懸浮劑的措施來獲得較好的產(chǎn)能是合適的。

現(xiàn)場實施方案設(shè)計與應(yīng)用

在FYXF-3煤粉懸浮劑性能評價的基礎(chǔ)上，結(jié)合韓城區(qū)塊煤層的特點，設(shè)計了壓裂現(xiàn)場實施方案，見圖6。前置液采用大液量活性水壓裂液400~500m3，在前置液階段加入0.3%FYXF-3，將煤粉沖至裂縫遠端，同時改變煤粉的潤濕性，使大粒徑煤粉沉積，小粒徑煤粉不能通過前端裂縫。在施工高砂比階段和頂替液階段加入0.5%FYXF-3，施工后能夠攜帶部分煤粉至地面，有效減小近井筒裂縫中煤粉帶來的滲透率損失，提高裂縫導流能力。

煤粉懸浮劑FYXF-3在韓城區(qū)塊一口煤層氣井進行了現(xiàn)場應(yīng)用，該井目的層段532.3~537.7m，采用光套管壓裂方式，全程采用加入0.5%FYXF-3的活性水壓裂液，共注入壓裂液763.70m3，加入0.45~0.90 mm的石英砂50.75m3，0.90~1.60mm的石英砂10.00 m3，平均砂比為10.2%，施工排量為3.0~8.09m3/min。壓后排采，日產(chǎn)水2m3/d左右，經(jīng)3個月排采，初期產(chǎn)氣量為800m3/d左右。排采過程中有大量煤粉產(chǎn)出，且該井發(fā)生煤粉卡泵、檢泵的幾率較鄰井很大程度地降低。韓城區(qū)塊煤層氣井生產(chǎn)數(shù)據(jù)曲線見圖7。

結(jié)論

1.FYXF-3具有良好的分散懸浮煤粉性能，在其濃度不小于0.3%時，能夠較好地懸浮并攜帶裂縫和井筒中韓城區(qū)塊現(xiàn)場煤粉，使其順利返排。

2.濃度在0.3%以上的FYXF-3溶液能夠降低煤粉表面張力和接觸角、增加吸附量，從而改善煤粉表面的潤濕性能，防止分散的煤粉結(jié)塊而產(chǎn)生沉降，有利于懸浮煤粉并將其返排，從而使壓裂液對地層的傷害程度小于常規(guī)活性水壓裂液。

3.結(jié)合韓城區(qū)塊的特點，對韓城區(qū)塊煤層，采用在前置液階段加入0.3%FYXF-3、在攜砂液階段后期加入0.5%FYXF-3的現(xiàn)場實施方案。該方案現(xiàn)場應(yīng)用一口井，取得了預(yù)期效果。