本發(fā)明屬于煤層氣開發(fā)，具體而言，涉及提高煤層氣產(chǎn)量的壓裂方法。

背景技術：

1、常規(guī)油氣的產(chǎn)量已經(jīng)不能滿足需求，油氣資源的供需形勢日趨嚴峻，加強煤層氣資源的勘探開發(fā)，可彌補現(xiàn)有常規(guī)油氣資源的不足。與常規(guī)儲層相比，煤層中游離態(tài)氣體含量占比很小，大多以吸附態(tài)的形式賦存于煤層微孔隙中，且大部分微孔隙處于封閉及未連通狀態(tài)，其孔喉結構較差；同時煤層氣相比致密砂巖氣、頁巖氣的埋深較淺，基本集中在1000-1500米左右，因此地層原始溫度非常低，普遍在30-40℃，同時存在含氣壓力低、飽和度低和滲透率低的特征，導致效益開采難度非常巨大，目前煤層氣開發(fā)存在單井產(chǎn)量低、采收率小、施工費用高、經(jīng)濟效益差、投產(chǎn)后產(chǎn)量下降快以及穩(wěn)產(chǎn)期短等問題。

2、現(xiàn)有礦區(qū)的煤層氣改造主要集中在滲流場與應力場上，通過水力壓裂僅改變應力場形成人工裂縫，提高儲層滲流能力，壓后采用放壓解吸開采，裂隙內(nèi)的吸附氣由于解吸困難，擴散速度慢難以得到高效動用，同時由于地層原始壓力低、壓后采用快速放壓開采方式，造成地層能量快速放空，裂縫內(nèi)積累的液體難以排采，容易水鎖儲層，最終氣體難以產(chǎn)出，且該工藝快速放壓排水會沖蝕煤層及搬運原生煤粉，造成近井地帶煤層有效裂隙堵塞、煤儲層滲透率降低或卡泵、抽油泵漏失等井下故障；煤層為多重孔-裂隙系統(tǒng)，常規(guī)的壓裂方法很難實現(xiàn)裂隙的超高連通以及提高基質(zhì)內(nèi)的滲流能力，造成原位游離氣和解吸的吸附氣難以高效擴散及運移，所以較難提高單井產(chǎn)量和確保長時間穩(wěn)產(chǎn)。目前有采用化學方式改變滲流場和提高吸附氣解吸率，旨在提高煤層氣滲吸驅(qū)替效果，但因為化學藥劑用量大、與地層介質(zhì)配伍性差、對儲層傷害大、驅(qū)替液進入地層后大量濾失且藥性持續(xù)時間短而無法有效實施。

技術實現(xiàn)思路

1、為了解決上述技術問題，本發(fā)明提供提高煤層氣產(chǎn)量的壓裂方法，包括：

2、基于langmuir方程建立煤層氣最大吸附量表達式，根據(jù)煤層氣最大吸附量確定解吸效率的計算表達式；

3、根據(jù)設定的解吸效率與總吸附氣體積確定需要達到該解吸效率的解吸熱，得到煤層氣最大吸附量；

4、采用weibull函數(shù)推導出溫度變化量與煤層氣最大吸附量的關系模型；

5、根據(jù)煤層氣最大吸附量，確定溫度變化量；

6、根據(jù)破壞鍵能所需要的熱量的表達式，輸入溫度變化量，確定破壞鍵能釋放的熱量；

7、根據(jù)破壞鍵能釋放的熱量，配制放熱產(chǎn)氣壓裂液，根據(jù)煤層組分對壓裂液配方和濃度進行調(diào)整，調(diào)節(jié)產(chǎn)氣與放熱的強度及速率。

8、在上述技術方案的基礎上，本發(fā)明還可以做如下改進。

9、進一步，設煤層氣最大吸附量為，飽和吸附量為，吸附常數(shù)為，地層壓力為，則：

10、。

11、進一步，設煤層氣最大吸附量為，實際吸附量為，為解吸效率，則：

12、。

13、進一步，設對煤層氣的吸附量為，煤層氣最大吸附量為，吸附常數(shù)為，吸附溫度為，煤層表現(xiàn)溫度為，則：

14、。

15、進一步，根據(jù)破壞鍵能所需要的熱量的表達式，輸入溫度變化量，確定破壞鍵能釋放的熱量，包括：設破壞鍵能所需要的熱量為，煤層的比熱容為，儲集體質(zhì)量為，溫度變化量為，則：

16、。

17、進一步，壓裂液配方包括降阻穩(wěn)泡劑、放熱產(chǎn)氣藥劑與滲透劑。

18、進一步，壓裂液配方包括0.05~0.1%降阻穩(wěn)泡劑、1~6%放熱產(chǎn)氣藥劑與0.1~0.3%滲透劑。

19、進一步，降阻穩(wěn)泡劑為聚丙烯酰胺、黃原膠、羥丙基胍膠與定優(yōu)膠中的至少一種。

20、進一步，放熱產(chǎn)氣藥劑為雙氧水、次氯酸鈉、高錳酸鉀與過硫酸鈉中的至少一種。

21、進一步，滲透劑為十二烷基磺酸鈉、十二烷基苯磺酸鈉、十六烷基磺酸鈉與聚氧乙烯辛基苯酚醚中的至少一種。

22、本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明能夠解決現(xiàn)有技術中主要依靠滲流場、應力場來進行壓裂導致的難以提高煤層氣單井產(chǎn)量和無法長時間穩(wěn)產(chǎn)的問題，基于氫鍵的物理吸附機理，當環(huán)境中的能量大于吸附鍵能時，可以強制破壞氫鍵，實現(xiàn)物理解吸，所以煤層氣吸附量受到壓力和溫度的雙重控制，服從等溫吸附定理與等壓吸附定理，提升煤層溫度有利于促進煤層氣解吸，提高吸附氣解吸速率和解吸量，從而提高煤層氣產(chǎn)量。

技術特征：

1.提高煤層氣產(chǎn)量的壓裂方法，其特征在于，包括：

2.根據(jù)權利要求1所述提高煤層氣產(chǎn)量的壓裂方法，其特征在于，設煤層氣最大吸附量為，飽和吸附量為，吸附常數(shù)為，地層壓力為，則：

3.根據(jù)權利要求1所述提高煤層氣產(chǎn)量的壓裂方法，其特征在于，設煤層氣最大吸附量為，實際吸附量為，為解吸效率，則：

4.根據(jù)權利要求1所述提高煤層氣產(chǎn)量的壓裂方法，其特征在于，設對煤層氣的吸附量為，煤層氣最大吸附量為，吸附常數(shù)為，吸附溫度為，煤層表現(xiàn)溫度為，則：

5.根據(jù)權利要求1所述提高煤層氣產(chǎn)量的壓裂方法，其特征在于，根據(jù)破壞鍵能所需要的熱量的表達式，輸入溫度變化量，確定破壞鍵能釋放的熱量，包括：設破壞鍵能所需要的熱量為，煤層的比熱容為，儲集體質(zhì)量為，溫度變化量為，則：

6.根據(jù)權利要求1所述提高煤層氣產(chǎn)量的壓裂方法，其特征在于，壓裂液配方包括降阻穩(wěn)泡劑、放熱產(chǎn)氣藥劑與滲透劑。

7.根據(jù)權利要求1所述提高煤層氣產(chǎn)量的壓裂方法，其特征在于，壓裂液配方包括0.05~0.1%降阻穩(wěn)泡劑、1~6%放熱產(chǎn)氣藥劑與0.1~0.3%滲透劑。

8.根據(jù)權利要求7所述提高煤層氣產(chǎn)量的壓裂方法，其特征在于，降阻穩(wěn)泡劑為聚丙烯酰胺、黃原膠、羥丙基胍膠與定優(yōu)膠中的至少一種。

9.根據(jù)權利要求7所述提高煤層氣產(chǎn)量的壓裂方法，其特征在于，放熱產(chǎn)氣藥劑為雙氧水、次氯酸鈉、高錳酸鉀與過硫酸鈉中的至少一種。

10.根據(jù)權利要求7所述提高煤層氣產(chǎn)量的壓裂方法，其特征在于，滲透劑為十二烷基磺酸鈉、十二烷基苯磺酸鈉、十六烷基磺酸鈉與聚氧乙烯辛基苯酚醚中的至少一種。

技術總結
本發(fā)明屬于煤層氣開發(fā)技術領域，涉及提高煤層氣產(chǎn)量的壓裂方法。該方法包括：根據(jù)煤層氣最大吸附量確定解吸效率的計算表達式；確定需要達到該解吸效率的解吸熱，得到煤層氣最大吸附量；根據(jù)煤層氣最大吸附量，確定溫度變化量；確定破壞鍵能釋放的熱量；根據(jù)破壞鍵能釋放的熱量，配制放熱產(chǎn)氣壓裂液，根據(jù)煤層組分對壓裂液配方和濃度進行調(diào)整，調(diào)節(jié)產(chǎn)氣與放熱的強度及速率。本發(fā)明能夠解決現(xiàn)有技術中主要依靠滲流場、應力場來進行壓裂導致的難以提高煤層氣單井產(chǎn)量和無法長時間穩(wěn)產(chǎn)的問題，提高吸附氣解吸速率和解吸量，從而提高煤層氣產(chǎn)量。

技術研發(fā)人員：陳洋,周長清,李銳,陳美希,賈偉東,諶光雄,馮樂蒙,曹林
受保護的技術使用者：四川省貝特石油技術有限公司
技術研發(fā)日：
技術公布日：2024/10/21