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1、煤层气压裂和排采技术,前 言,煤层压裂是煤层气开发利用的核心和关键。近年来，煤层压裂在技术上已有很大进步，在应用上已取得显著成效，但也暴露出一些重大问题，亟待转变思想，大胆创新，以煤层压裂技术革命的形式，用非常规手段（这里提出非常规体积压裂）解决制约这种非常规资源勘探开发的技术难题和瓶颈，真正实现煤层气井长期高产稳产这里，首先归纳煤层压裂地质特征，揭示煤层压裂裂缝规律，分析煤层气采出机制；然后，以此为基础，探讨煤层压裂技术革命的发展方向、实现途径、可行方案和配套措施，并专门针对煤层气排采技术进行深入探索,汇 报 提 纲,煤层压裂地质特征煤层压裂裂缝规律煤层气采出机制煤层压裂技术革命的发展方向煤
2、层压裂技术革命的实现途径煤层压裂技术革命的可行方案煤层压裂技术革命的配套措施结论、展望与建议,一.煤层压裂地质特征,具有复杂的演化史和构造变形史，构造样式复杂，变质作用类型多，平面及纵向上的非均质性强,测井资料统计分析的韩城区块3#、5#、11#在纵向上的非均质性,一.煤层压裂地质特征,呈现层状结构，煤岩多孔松散、胶结程度较弱,原煤电镜扫描结果,综合岩石力学实验及测井解释的结果,一.煤层压裂地质特征,普遍发育天然裂缝、面割理与端割理，充填物少，主要为碳酸钙、黄铁矿等,一.煤层压裂地质特征,属于典型的压敏储层，压力敏感性强,六块煤芯的压敏实验结果,当围压增至12MPa时，煤芯剩余渗透率在1.78
3、5.14%，平均为3.86%当回复至1MPa时，煤芯渗透率损失在55.1278.48%，平均为63.91%,一.煤层压裂地质特征,基质渗透率普遍低，储层物性变化大,渗透率分布四个区块的,不完全具有代表性室内实验结果可能受所取煤样所限，,汇 报 提 纲,煤层压裂地质特征煤层压裂裂缝规律煤层气采出机制煤层压裂技术革命的发展方向煤层压裂技术革命的实现途径煤层压裂技术革命的可行方案煤层压裂技术革命的配套措施结论、展望与建议,二.煤层压裂裂缝规律,裂缝形态：目前，国内外在裂缝起裂与延伸方面，存在两套理论，即弹性断裂力学理论和天然裂缝开启理论,压裂基础理论,弹性断裂力学理论,天然裂缝开启理论,垂直缝,水平
4、缝,分支缝,转向缝,T形缝,复杂裂缝,裂缝网络,水平井压裂形成裂缝网络，称之为体积压裂；直井压裂形成裂缝网络，称之为缝网压裂，也属于体积压裂的范畴,二.煤层压裂裂缝规律,裂缝形态：从煤层压裂的现场监测结果来看，无论是测斜仪监测，还是微地震监测，9井14层压裂形成的水力裂缝形态都是一致的。这里仅显示韩3-1-015井11#煤层压裂的微地震监测结果，并进行分析,韩3-1-015井11#煤层压裂的微地震监测结果,二.煤层压裂裂缝规律,裂缝形态：根据压裂基础理论，结合煤层压裂地质特征，以现场裂缝监测结果为依据，综合判定煤层压裂所形成的水力裂缝为裂缝网络，平面上呈不规则的椭圆形；为便于研究和计算，平面上
5、简化为基本规则的椭圆形,煤层压裂裂缝模型,以井为中心，基本呈对称分布,该裂缝网络主要由主裂缝、次裂缝、微细裂缝交织而成，可形象化比喻为交通网络，其中主裂缝是高速公路，次裂缝是普通公路，微细裂缝是乡村小道,主裂缝，从井筒向外，沿最大主应力方向延伸,次裂缝，连接于主裂缝开始延伸，大割理,微细裂缝，连接于次裂缝，小割理或微裂隙,该裂缝模型可解释所有现场现象，易于被专业人士接受,二.煤层压裂裂缝规律,裂缝规模：为研究煤层压裂所形成水力裂缝的规模，对测斜仪监测结果和微地震监测结果进行统计分析,9井14层压裂的裂缝监测结果,水力裂缝在长轴方向的动态裂缝半长在85-195m之间，平均为119m；在短轴方向的
6、动态裂缝半长在50-85m之间，平均为63.5m；长轴与短轴之比为1:0.53,为便于后面研究和计算，设定裂缝规模：长轴、短轴方向的动态裂缝半长分别为120、60m，长轴与短轴之比为2:1,二.煤层压裂裂缝规律,裂缝规模：用煤层压裂三维模拟软件计算支撑裂缝（有效裂缝），并用现场监测的动态缝长进行校核,统计模拟结果表明：水力裂缝在长轴方向的支撑裂缝半长在45-81m之间，平均为59.2 m，占动态裂缝半长的49.7%；估算在短轴方向的支撑裂缝半长为40m左右,为便于后面研究和计算，设定裂缝规模：长轴、短轴方向的支撑裂缝半长分别为60、40m，长轴与短轴之比为3:2,动态裂缝网络,支撑裂缝网络,汇
7、 报 提 纲,煤层压裂地质特征煤层压裂裂缝规律煤层气采出机制煤层压裂技术革命的发展方向煤层压裂技术革命的实现途径煤层压裂技术革命的可行方案煤层压裂技术革命的配套措施结论、展望与建议,三.煤层气采出机制,采出机理及过程：煤层气的储集主要依赖于吸附作用，当煤层压力降落到解吸压力之下时，煤层气从微孔隙表面分离，通过基质和微孔隙扩散进入裂缝中，再经裂缝流入井筒，即先解吸扩散后渗流入井的采出过程,三.煤层气采出机制,采出机理及过程：煤层气的储集主要依赖于吸附作用，当煤层压力降落到解吸压力之下时，煤层气从微孔隙表面分离，通过基质和微孔隙扩散进入裂缝中，再经裂缝流入井筒，即先解吸扩散后渗流入井的采出过程,三
8、.煤层气采出机制,影响产气量的因素：主要有七大因素,三.煤层气采出机制,渗透率的影响：研究表明，煤层的低渗严重限制了煤层气井的产量，例如:0.1mD的低渗煤层在10MPa的压差下，5年流过50.6m，10年流过64.1m，15年流过69.7m,不同渗透率储层在不同压差下流体流经的距离与流动时间的关系,三.煤层气采出机制,压裂的作用：主要是形成支撑裂缝带，犹如大幅扩张井筒或钻水平井，有效沟通远井区域，缩短流体流入井筒的距离,三.煤层气采出机制,压降面积的影响及其计算：根据裂缝评估结果，可计算压降面积；结果表明：现有压裂技术不能支持高产；即使高产，无论如何排采，由于供气不足，必将快速衰竭，无法稳产
9、,压降面积与支撑裂缝面积随生产时间的变化,因此，煤层压裂技术必须革命；同时，唯有煤层压裂技术革命，才能实现煤层气井高产稳产，从而推动煤层气勘探开发事业和煤层气大规模开发利用！,汇 报 提 纲,煤层压裂地质特征煤层压裂裂缝规律煤层气采出机制煤层压裂技术革命的发展方向煤层压裂技术革命的实现途径煤层压裂技术革命的可行方案煤层压裂技术革命的配套措施结论、展望与建议,非常规体积压裂：在尽可能不降低煤层渗透率的前提下，造最大可能的支撑裂缝网络，形成横贯南北、跨越东西、四通八达的立体化裂缝网络，完全彻底地沟通远井区域，流体奔流入井,四.煤层压裂技术革命的发展方向,发展方向,同时，承前启后，推动地质选区、选井
10、选层、井网部署、合理完井、正确排采等技术，实现跨越式发展（后面专门详细探讨井网部署、正确排采等）,四.煤层压裂技术革命的发展方向,汇 报 提 纲,煤层地质特征煤层压裂裂缝规律煤层气采出机制煤层压裂技术革命的发展方向煤层压裂技术革命的实现途径煤层压裂技术革命的可行方案煤层压裂技术革命的配套措施结论、展望与建议,扩张动态裂缝：最大可能地扩张动态裂缝网络，主裂缝深度穿透，次裂缝充分延伸，微细裂缝完全开启,五.煤层压裂技术革命的实现途径,最重要和关键的途径：压裂液粘度施工排量压裂液用量,扩张动态裂缝：提高压裂液粘度是必然的选择，但压裂液的高效能与低伤害、与低成本永远是矛盾,五.煤层压裂技术革命的实现途
11、径,根据模拟结果，考虑低伤害与低成本的要求，压裂液粘度可选36cp，最佳5cp,12060m,143.776.2m,扩张动态裂缝：提高压裂施工排量是必须的，唯有强大的动能，才能满足超常规的需求,五.煤层压裂技术革命的实现途径,根据模拟结果，考虑设备能力，施工排量可选1520 m3/min，最佳16m3/min,12060m,176.293.4m,扩张动态裂缝：众所周知，大规模,五.煤层压裂技术革命的实现途径,根据模拟结果，找拐点，压裂液用量可选28003500 m3，最佳3000m3,12060m,258.3136.9m,有效支撑裂缝：动态裂缝不管用，支撑裂缝才有效，这与页岩气体积压裂本质不同
12、,五.煤层压裂技术革命的实现途径,最重要和关键的途径：高性能压裂液和超高排量支撑剂轻重结合支撑剂大小结合布砂方式优化,有效支撑裂缝：高粘压裂液易于携砂，超高排量便于带远,五.煤层压裂技术革命的实现途径,有效支撑裂缝：超低密度支撑剂输送到远端，普通密度支撑剂铺设于近井地带,五.煤层压裂技术革命的实现途径,有效支撑裂缝：细砂进入微细裂缝，中砂支撑次裂缝，粗砂饱填主裂缝,五.煤层压裂技术革命的实现途径,有效支撑裂缝：系统优化布砂方式，例如优化前置液用量、合理设置砂比等,五.煤层压裂技术革命的实现途径,汇总及要求：这里命名为非常规体积压裂,五.煤层压裂技术革命的实现途径,压裂液：高效能、低伤害、低成本
13、压裂液，其粘度为36cp，最佳5cp，其低伤害应与活性水的伤害（15）相当，其低成本应与活性水的成本（1KCl，添加剂43元/m3）相当支撑剂：两结合的支撑剂，大小结合指应有100目、40/70目、30/50目、20/40目的支撑剂，而轻重结合指应有常规密度支撑剂、超低密度支撑剂施工排量：施工排量1520 m3/min，最佳16m3/min压裂液用量：压裂液用量28003500 m3，最佳3000m3施工压力：预计施工压力比普通情况高1020MPa,汇 报 提 纲,煤层压裂地质特征煤层压裂裂缝规律煤层气采出机制煤层压裂技术革命的发展方向煤层压裂技术革命的实现途径煤层压裂技术革命的可行方案煤层压
14、裂技术革命的配套措施结论、展望与建议,压裂液可行方案：现有的活性水、TD-1清洁压裂液、胍胶压裂液显然不能满足要求，而且为充分张开煤层割理和微裂隙，最佳方式是采用复合压裂液（高粘与低粘配合）以交替的形式注入。目前，西南石油大学已成功研制出这两种压裂液体系及配方，完全满足要求,六.煤层压裂技术革命的可行方案,支撑剂可行方案：现有石英砂为100目、40/70目、30/50目、20/40目等各种粒径，体积密度为1.55 g/cm3。超低密度支撑剂已有20/40目，体积密度为1.15 g/cm3；但理想的超低密度支撑剂应为100目、40/70目两种粒径，体积密度为1.001.05 g/cm3；如无现货
15、供应，可自行生产，因为该技术的核心已被掌握,六.煤层压裂技术革命的可行方案,石英砂,超低密度支撑剂,泵注可行方案：范例：非常规体积压裂的三级交替注入,六.煤层压裂技术革命的可行方案,第一段：无伤害压裂液400m3，缓慢提升排量，由115m3/min，起到保护煤层、减轻压敏效应的作用，同时压开煤层，初步延伸裂缝第二段：无伤害压裂液700m3，排量15m3/min，充分延伸裂缝第三段：高效能压裂液400m3，排量15m3/min，100目和40/70目超低密度支撑剂、30/50目石英砂28砂比，以进入微细裂缝为主第四段：无伤害压裂液200m3，排量16816m3/min，排量提升并脉冲，充分起裂新
16、的割理和微细裂隙第五段：高效能压裂液500m3，排量16m3/min，100目和40/70目超低密度支撑剂、30/50目石英砂512砂比，兼顾次裂缝和微细裂缝第六段：无伤害压裂液200m3，排量171018m3/min，排量再次提升并脉冲，充分扩张主裂缝、次裂缝和微细裂缝第七段：高效能压裂液600m3，排量18m3/min，30/50目、20/40目石英砂1030砂比，饱填主裂缝，支撑次裂缝,压力、设备、井场可行方案：,六.煤层压裂技术革命的可行方案,压力：预计施工压力比普通情况高 1020MPa，一方面是因为井筒摩阻变大，另一方面是因为故意有所堵塞，以便更充分地开启割理和微细裂隙。这就要求更
17、高钢级（至少N80）、尽可能更大管径（7英寸）、质量合格的套管，井口耐压也要提升，可选用70井口设备：现有设备可以满足要求，两套压裂车可确保施工排量达到1520m3/min井场：丛式井井场的优势得以发挥。对于要求的3000m3 压裂液用量，如果液灌容积不够，可改为折叠式、能加高的液灌，或者类似于国外页岩气压裂的模式，挖坑造湖,经济可行方案：,六.煤层压裂技术革命的可行方案,压裂费用估算：与两层压裂合计相比，非常规体积压裂需要增加的费用主要源于设备运行时间加长和压裂液增加，可以减少的费用主要是一次动迁、一次射孔、一次下泵，因此估算非常规体积压裂的费用大致为70万元5万元费用对比：泡沫压裂的费用为
18、90万元，与之相比，非常规体积压裂的费用不高，何况效果远好于泡沫压裂综合效益：正如后面井网部署所述，采用非常规体积压裂后，每平方公里可少部署14口井，其节约的费用足以补偿非常规体积压裂增加的费用；甚至为达到接近的压降面积，每平方公里现有压裂需部署50口井，而非常规体积只部署8口井（后面阐述）,总之，虽然一些细节还未考虑，但非常规体积压裂的可行性是肯定的,汇 报 提 纲,煤层压裂地质特征煤层压裂裂缝规律煤层气采出机制煤层压裂技术革命的发展方向煤层压裂技术革命的实现途径煤层压裂技术革命的可行方案煤层压裂技术革命的配套措施结论、展望与建议,井网部署：一个长期困扰的难题现在基本可以回答了,七.煤层压裂
19、技术革命的配套措施,现有井网（350350m正方形）及压裂,最小主应力方向,350m,150m,350m,150m,150m,350m,350m,150m,生产5年：压降面积283320m2，覆盖率28.3%，未见井间干扰生产10年：压降面积365274m2，覆盖率36.5%，未见井间干扰生产15年：压降面积402291m2，覆盖率40.2%，未见井间干扰,条件仍是：0.1mD煤层，10MPa压差,覆盖率低，15年都不能井间干扰,井网部署：对于近期调整后的矩形井网,七.煤层压裂技术革命的配套措施,现有井网（350250m矩形）及压裂,最小主应力方向,125m,250m,125m,150m,35
20、0m,350m,150m,生产5年：压降面积377760m2，覆盖率37.8%，未见井间干扰生产10年：压降面积487032m2，覆盖率48.7%，未见井间干扰生产15年：压降面积536388m2，覆盖率53.6%，未见井间干扰,条件仍是：0.1mD煤层，10MPa压差,覆盖率低，15年仍不能井间干扰,250m,250m,井网部署：实施非常规体积压裂，调整井网,七.煤层压裂技术革命的配套措施,最小主应力方向,生产5年：压降面积920754m2，覆盖率92.1%，1年就实现井间干扰生产10年：压降面积938211m2，覆盖率93.8%，1年就实现井间干扰生产15年：压降面积945835m2，覆盖
21、率94.6%，1年就实现井间干扰,条件仍是：0.1mD煤层，10MPa压差,若平移错位形成菱形井网，更佳,新井网（500250m）及非常规体积压裂,井网部署（总结理想的井网）：影响井网部署的因素较多，但最主要的因素是两个，即压裂和煤层渗透率。为达到理想的压降覆盖率，总结井网如下,七.煤层压裂技术革命的配套措施,菱形优于矩形，矩形优于正方形渗透率0.1mD（8口井）：菱形井网：1000250m 矩形井网：500250m 渗透率为1mD（6口井）：菱形井网：1100300m 矩形井网：550300m,现有压裂,非常规体积压裂,菱形优于矩形，矩形优于正方形渗透率0.1mD（50口井）：菱形井网：40
22、0100m 矩形井网：200100m 渗透率1mD（40口井）：菱形井网：500100m 矩形井网：250100m,井网部署（现有井网的补救措施）：新钻四口加密井，实施非常规体积压裂，效果较好；选择四口老井进行重复压裂，若实施非常规体积压裂，效果也还不错,七.煤层压裂技术革命的配套措施,正确排采：错误的排采可能导致前功尽弃，这在多年的生产实际中得以充分体验；同时，基于问题的复杂性，现有的煤层气排采是目前最薄弱的环节，也是煤层气勘探开发最突出的问题和瓶颈。因此，下面将用大量篇幅加以论述,七.煤层压裂技术革命的配套措施,西南石油大学在近期论证煤层压裂技术革命的过程中，从非排采专业人员的角度，获得了
23、一些独到的认识和见解，具有一定理论基础。这里精选要点，奉献出来，以期抛砖引玉、推动煤层气排采技术发展,正确排采：西南石油大学的认识,七.煤层压裂技术革命的配套措施,原则1：即使不能扩大压降面积，至少也不能缩小压降面积原则2：即使不得不伤害煤层渗透率，至少也要努力降到最低原则3：既不能缩小支撑裂缝面积，也不能降低裂缝导流能力,遗憾的是，这三条原则缺乏可操作性，因为目前还缺乏技术手段去认知压降面积、煤层渗透率、支撑裂缝的状况及其实时变化。为此，下面进行分析，并寻找技术对策；同时，为简明直观，建立了相应的模型,根据煤层气排采机制，正确的排采应满足下列三条原则：,（一）正确排采的原则,七.煤层压裂技术
24、革命的配套措施,借用渗流公式,变形得到,引入记号,从而得到,正确排采：西南石油大学的认识,（二）模型及说明,用于煤层气排采分析的简易模型（三条原则的要素皆包含其中，虽然不一定精细和完善，但简明直观，寓意深远）,（三）主要影响因素及分析,七.煤层压裂技术革命的配套措施,正确排采：西南石油大学的认识,有效井径,有效井径与井径、压裂形成的支撑裂缝面积和裂缝导流能力相关，由 Prats提出，郭大立清楚揭示了其函数关系。压降半径与有效井径成正比关系，而非常规体积压裂的核心就是最大可能地扩大有效井径,压裂的主要作用是形成支撑裂缝带，犹如大幅扩张井筒或钻水平井，有效沟通远井区域，缩短流体流入井筒的距离,七.
25、煤层压裂技术革命的配套措施,正确排采：西南石油大学的认识,有效井径,毫无疑问，理想的排采是控制最佳的流速，使得支撑剂保持稳定、而煤粉可以返排出来、同时排采设备能够连续生产。因此，在既定的客观条件下，找到日产水量和日产气量的最佳范围、并予以控制十分重要,有效井径由压裂形成的支撑裂缝决定，但随排采过程而可能变化；主要影响因素是支撑剂回流和煤粉污染支撑裂缝，现场表现为支撑剂和煤粉返排，甚至可能造成卡泵，不得不修井而影响连续排采,七.煤层压裂技术革命的配套措施,正确排采：西南石油大学的认识,排水指数,排水指数是创造性引入的新概念。由下面两式可以看出，排水指数是可测量、易计算的，也是压降半径、有效井径、
26、煤层渗透率、表皮系数等客观因素的综合体现,事实上，煤层气排采是利用排水降压原理，通过先解吸扩散后渗流入井的采出过程而实现的，因此压差和产水量是最重要的控制参数排水指数的引入具有重大意义，它改变了单参数控制的现状，强调多参数的均衡性与综合协调性，是排采技术的重要发展和认识飞跃,七.煤层压裂技术革命的配套措施,正确排采：西南石油大学的认识,排水指数,压降半径与排水指数成指数增长关系；基于此，可建立煤层气排采最重要的标准,在正常排采的情况下，有效井径、煤层渗透率、表皮系数等客观因素不变，压降面积的大小及扩展由排水指数体现并予以控制。因此，排水指数的大小非常重要，它决定了压降面积的大小；而更重要的是排
27、水指数随时间的变化，它深刻揭示了压降面积的动态扩展综上，煤层气排采最重要的标准就是高数值的排水指数，并不断缓慢提高，以不断扩展降压面积；否则，就一定是错误的排采,七.煤层压裂技术革命的配套措施,正确排采：西南石油大学的认识,煤层渗透率,煤层渗透率由客观储层条件决定，受压裂和排采两大过程影响，而最主要的影响因素是压力敏感效应,煤层的压敏效应是毫无疑问的，如图所示。这个图反复出现说明了其代表性，也说明实验研究太少了。目前，最关心也亟待解决的问题是压力增加或减小速度对压敏效应的定量化描述、压力多次循环对压敏效应的具体影响；以此为基础，可以设计压裂过程中保护储层，并指导排采过程中控制压降,七.煤层压裂
28、技术革命的配套措施,正确排采：西南石油大学的认识,煤层渗透率,尽管上述最关心也亟待解决的问题目前尚未解决，但从定性的角度，还是易于界定煤层气排采的正确与错误,排采过程中，井底压力必须是不断缓慢降低的过程，可以先快后慢，因为压裂过程对裂缝周围煤层的影响，而且排采初期利于压裂产生的煤粉及时返排出来；但绝不容许下降太快，甚至是突变排采过程中，任何井底压力的上下波动都是对煤层渗透率的伤害，而且波动幅度越大，伤害就越严重。事实上，这种井底压力的上下波动和循环往复的加载，纯粹是人为的、强加给煤层的附加伤害，是必须明确禁止的错误排采行为，也完全可以避免,七.煤层压裂技术革命的配套措施,正确排采：西南石油大学
29、的认识,表皮系数,无论是压裂过程中压裂液对煤层的伤害，还是排采过程中煤粉对煤层渗流通道的堵塞，都称之为表皮效应，用表皮系数来度量,压裂过程产生大量煤粉是必然的，因为煤岩的特殊结构，加之高速流对煤层的冲刷以及携砂液的磨蚀。这些产生的煤粉能通过手段实施隔离和稳定固然好，否则就应及时（尤其是排采初期）返排出来，甚至不惜以轻微的支撑剂返排为代价，因为表皮效应的危害实在太大排采过程产生煤粉是很不正常的，对于中产井和低产井尤其如此。为此，必须严格禁止日产水量和日产气量的大幅拉升，避免激动煤层而产生煤粉，从而影响煤层气排采及其效果,七.煤层压裂技术革命的配套措施,（四）正确排采的标准及实例分析,正确排采：西
30、南石油大学的认识,标准1：前低后高的排水指数，确保排水指数不断缓慢提高标准2：降低井底压力必须缓慢，禁止下降太快和上下波动标准3：提升日产水量和日产气量必须缓慢，禁止大幅拉升,这三条标准都具有可操作性，虽然目前还没有针对各区块进行量化和细化，但其重大意义是显而易见的。下面，随机选择 8口井进行分析，其中保德2口井、韩城3口井、大宁吉县3口井,根据上述分析，提出正确排采应满足下列三条标准：,七.煤层压裂技术革命的配套措施,（四）正确排采的标准及实例分析,正确排采：西南石油大学的认识,七.煤层压裂技术革命的配套措施,（四）正确排采的标准及实例分析,正确排采：西南石油大学的认识,七.煤层压裂技术革命
31、的配套措施,（四）正确排采的标准及实例分析,正确排采：西南石油大学的认识,七.煤层压裂技术革命的配套措施,（四）正确排采的标准及实例分析,正确排采：西南石油大学的认识,七.煤层压裂技术革命的配套措施,（四）正确排采的标准及实例分析,正确排采：西南石油大学的认识,七.煤层压裂技术革命的配套措施,（四）正确排采的标准及实例分析,正确排采：西南石油大学的认识,七.煤层压裂技术革命的配套措施,（四）正确排采的标准及实例分析,正确排采：西南石油大学的认识,七.煤层压裂技术革命的配套措施,（四）正确排采的标准及实例分析,正确排采：西南石油大学的认识,七.煤层压裂技术革命的配套措施,正确排采：西南石油大学的
32、认识,（五）合理排采需解决的问题和技术对策,问题1：压敏效应的定量化描述问题2：支撑剂回流的预测、控制和预防问题3：煤粉产生与堵塞的预测、控制和综合治理问题4：定量化排采、实时诊断和动态预警,下面简单分析这些问题，提出相应的技术对策和研究思路；事实上，其可行性已经论证，并已初步进行了先期探索,前面提出的三条标准只是定性的，只能称之为正确排采。要使正确排采过渡为合理排采，亟待解决下列四个问题：,七.煤层压裂技术革命的配套措施,正确排采：西南石油大学的认识,压敏效应的定量化描述,实验测试：测定不同区块煤芯增压速度与渗透率损失的关系曲线、压力多次循环渗透率损失的情况，找出增压速度临界点数值模拟：建立
33、数值模拟模型，数值求解增压速度临界点应用：利用煤芯岩石参数结果，建立不同区块岩石参数与临界增压速度关系的图版；根据测井数据得出煤层岩石参数，对照图版，设计压裂泵注程序，指导排采控制压降速度,作用：设计压裂过程中保护储层，指导排采过程中控制压降内容：压力增加或减小速度对压敏效应的定量化描述，压力多次循环对压敏效应的具体影响对策：,七.煤层压裂技术革命的配套措施,正确排采：西南石油大学的认识,支撑剂回流的预测、控制和预防,预测：综合考虑地质、压裂、排采等因素，建立神经网络预测模型，并以大量现场资料为样本，进行准确的预测控制：利用神经网络预测模型，调整流速，模拟计算出压后吐砂的临界流速；自行设计和研
34、发实验装置，模拟真实煤层条件，实验测试压后吐砂的临界流速；相互验证，现场检验预防：在预测压后吐砂而且控制无效的情况下，研究并综合应用纤维防砂、树脂涂层砂、弹性砂等手段，并优化压裂布砂方式,作用：防止支撑剂回流，避免卡泵而影响连续排采；同时，既不缩小支撑裂缝面积，也不降低裂缝导流能力内容：支撑剂回流的神经网络预测，压后吐砂临界流速的模拟计算与测试，预防支撑剂回流的综合应用与优化对策：,七.煤层压裂技术革命的配套措施,正确排采：西南石油大学的认识,煤粉产生与堵塞的预测、控制和综合治理,预测：综合考虑地质、压裂、排采等因素，建立神经网络预测模型，并以大量现场资料为样本，进行准确的预测控制：利用神经网
35、络预测模型，调整流速，模拟计算出煤粉返排的临界流速；自行设计和研发实验装置，模拟真实煤层条件，实验测试煤粉返排的临界流速；相互验证，并现场检验,作用：尽可能避免煤粉产生，已产生的煤粉及时、有效地返排出来，避免煤粉污染支撑裂缝，堵塞煤层渗流通道内容：煤粉产生与堵塞的神经网络预测，煤粉返排临界流速的模拟计算与测试，煤粉堵塞的综合治理对策：,七.煤层压裂技术革命的配套措施,正确排采：西南石油大学的认识,煤粉产生与堵塞的预测、控制和综合治理,综合治理：在压裂过程中通过技术手段隔离煤粉，研制并添加煤粉稳定剂，从而达到隔离和稳定煤粉的一定效果；研究和试验解除煤层气近井地带堵塞（主要是煤粉堵塞）的常备技术（
36、例如，高能气体解堵、水力震荡解堵等技术），形成煤层气井定期维护（要求：简易可行、经济有效）的技术（可以理解，汽车还要定期维护呢）,作用：尽可能避免煤粉产生，已产生的煤粉及时、有效地返排出来，避免煤粉污染支撑裂缝，堵塞煤层渗流通道内容：煤粉产生与堵塞的神经网络预测，煤粉返排临界流速的模拟计算与测试，煤粉堵塞的综合治理对策：,七.煤层压裂技术革命的配套措施,正确排采：西南石油大学的认识,定量化排采、实时诊断和动态预警,定量化排采：综合利用前述技术，准确控制压降速度、流量上限与下限（由压敏效应的定量化描述确定排采的压降速度，由支撑剂回流的预测与控制确定排采流量的上限，由煤粉堵塞的预测与控制确定排采流
37、量的下限），再根据建立的标准，就能够定量化排采，实施排采过程的精细控制实时诊断：排采过程中，实时诊断降压面积、煤层渗透率、支撑裂缝的状况及其动态变化，实现排采过程的可视化动态预警：以实时诊断结果为依据，全程监控排采过程，对可能发生各种情况（尤其是错误情况）进行动态预警，并科学决策,汇 报 提 纲,煤层压裂地质特征煤层压裂裂缝规律煤层气采出机制煤层压裂技术革命的发展方向煤层压裂技术革命的实现途径煤层压裂技术革命的可行方案煤层压裂技术革命的配套措施结论、展望与建议,创新结论：,八.结论、展望与建议,首次揭示了煤层压裂裂缝的形态和规模：根据压裂基础理论，结合煤层压裂地质特征，以现场裂缝监测结果为依据
38、，综合判定煤层压裂所形成的水力裂缝为裂缝网络，主要由主裂缝、次裂缝、微细裂缝交织而成，平面上呈不规则的椭圆形；以现有压裂技术，长轴、短轴方向的动态裂缝半长大致为120、60m，长轴与短轴之比为2:1，长轴、短轴方向的支撑裂缝半长大致为60、40m，长轴与短轴之比为3:2首次提出了非常规体积压裂，并进行了系统论证和方案设计：非常规体积压裂要求：复合压裂液，用量28003500m3，最佳3000m3；两结合的支撑剂，用量100 120m3，最佳110m3；施工排量1520m3/min，最佳16m3/min；更高钢级（至少N80）、尽可能更大管径（7英寸）、质量合格的套管，井口选用70井口,创新结论
39、：,八.结论、展望与建议,首次在压裂液体系及配方研制方面取得重大突破：研制出无伤害压裂液，与活性水压裂液相比，伤害降低 86.2，成本降低 53.5；研制出高效能压裂液，与清洁压裂液相比，伤害降低38.7，成本降低25.0，有效解决了高效能与低伤害、与低成本的矛盾首次提出了两结合的支撑剂技术：两结合是指大小结合、轻重结合；而有效利用割理和微裂隙的举措富有创意，是化害为宝的典型方法首次较为清晰地论证了煤层气井网部署方案：主要结论为：菱形优于矩形，矩形优于正方形；影响井网部署的主要因素是压裂和煤层渗透率，就现有井网（350350m正方形、350250m矩形）及压裂，生产15年其覆盖率仍很低，也不能
40、井间干扰，而若实施非常规体积压裂，采用500250m矩形井网，则覆盖率很高，1年就形成井间干扰,创新结论：,八.结论、展望与建议,首次探索并归纳出不同渗透性煤层（高、中、低）的分类控制排采方法：主要源于影响煤层气产气效果的因素分析，紧密结合现场排采实践，富有实用价值，已在保德区块的煤层气排采中初见成效；同时，还初步探讨了井组整体排采思路首次提出了正确排采的三条标准：主要源于简明直观的模型及其参数影响分析，创造性引入排水指数的新概念，既具有理论基础，也具有可操作性，而且简明易懂，便于推广应用；同时，还初步探讨了目前亟待解决的问题，给出了其技术对策，为煤层气排采技术研究指明了攻关方向和设置的课题,
41、简单展望：,压降面积的革命性变化,八.结论、展望与建议,现有压裂,非常规体积压裂,对 比,简单展望：,八.结论、展望与建议,实施非常规体积压裂、配合合理排采（即使仅仅是正确排采）之后，前景如何？对于这个问题，简单展望如下：,通过压降面积的对比，可以肯定煤层气井的产气量会巨幅增长，煤层气井长期高产稳产将不再是梦想实施非常规体积压裂之后，煤层气整体压裂才具有现实意义，从而奠定大规模开发利用煤层气的基础未来，一些煤层气增产技术（例如，泡沫压裂、水平井及其压裂）可能越发没有前途，而另一些煤层气增产技术（例如，同步压裂、开发压裂、工厂化作业）日益蓬勃发展,重要建议：,八.结论、展望与建议,迅速、大力推进非常规体积压裂，尽快落实首批试验井，克服各种困难，周密设计，精心施工，监测裂缝，试验阶段暂不计较成本；实践出真知，但也不以少量的成败论英雄立项开展非常规体积压裂配套技术研究与现场试验，努力打造非常规体积压裂技术，使之成为未来的主流技术迅速整合现有的煤层气排采方法、标准，并付诸实施，一举开创煤层气排采的新局面展开煤层气排采大讨论，期待煤层气排采技术革命立项开展定量化排采、实时诊断和动态预警技术研究（包括压敏效应的定量化描述，支撑剂回流的预测、控制和预防，煤粉产生与堵塞的预测、控制和综合治理），实现真正意义上的合理排采,汇报完毕，敬请指正！,
