沁城煤礦煤層氣水平井壓裂數(shù)據(jù)與壓裂效果間關(guān)系研究

姜春陽(yáng)

（山西藍(lán)焰煤層氣集團(tuán)有限責(zé)任公司，山西 晉城 048200）

0 引言

本文研究位于沁城煤礦嘉能工區(qū)煤層氣水平井，為防止不同區(qū)域水平井主產(chǎn)煤層存在地質(zhì)條件和構(gòu)造差異，選取同一區(qū)域主產(chǎn)煤層分別為3#、15#煤層的4 口水平井，首先收集該區(qū)域3#、15#煤層的地質(zhì)資料以及各水平井壓裂排量、停泵壓力等壓裂數(shù)據(jù)[1]，然后查看水平井各壓裂段施工曲線中油管壓力和油管排量間變化關(guān)系，根據(jù)曲線變化可將壓裂效果分為破壓是否明顯[2]，破壓不明顯又分為加砂順暢和加砂不順暢，最后找出該區(qū)塊煤層水平井各項(xiàng)壓裂數(shù)據(jù)與壓裂效果間關(guān)系。

1 沁城煤礦地質(zhì)條件

4 口煤層氣水平井位于木亭村同一生產(chǎn)平臺(tái)（一場(chǎng)四井），其主產(chǎn)煤層資料和瓦斯賦存情況如下：

1.1 主產(chǎn)煤層資料

該區(qū)域3#煤層位于山西組下部，選址區(qū)域煤層厚度3.5 m，煤層連續(xù)穩(wěn)定，周邊無構(gòu)造。

該區(qū)域15#煤層位于太原組下部，選址區(qū)域煤層厚2.9 m，煤層連續(xù)穩(wěn)定，周邊無構(gòu)造[3]。

1.2 瓦斯賦存情況

該區(qū)域3#、15#煤層瓦斯含量為12～17 m3/t。

2 水平井壓裂數(shù)據(jù)

4 口煤層氣水平井壓裂數(shù)據(jù)匯總統(tǒng)計(jì)如下，其中壓裂數(shù)據(jù)包括壓裂段數(shù)、平均砂比、加砂量、排量、前置液施工壓力、攜砂液施工壓力、停泵壓力共七項(xiàng)數(shù)據(jù)，壓裂效果包括破壓是否明顯、加砂是否順暢，通過對(duì)比分析以上各項(xiàng)數(shù)據(jù)來找出二者間關(guān)系。

2.1 QC-L-07 水平井壓裂數(shù)據(jù)

QC-L-07 水平井壓裂數(shù)據(jù)和生產(chǎn)數(shù)據(jù)詳見表1及表2，其主產(chǎn)煤層為3# 煤層，與QC-L-08 水平段軌跡基本相同，其中：

1）前置液環(huán)空每段平均施工壓力為25.6 MPa，攜砂液環(huán)空每段平均施工壓力為25.8 MPa（以下簡(jiǎn)稱攜環(huán)壓），較前置液環(huán)空每段平均施工壓力上升0.2 MPa（以下簡(jiǎn)稱攜前環(huán)壓差值），二者基本相同，升幅1%（以下簡(jiǎn)稱攜前環(huán)壓幅值）。

2）前置液油管每段平均施工壓力為41.2 MPa，攜砂液油管每段平均施工壓力為39.8 MPa（以下簡(jiǎn)稱攜油壓），較攜砂液油管每段平均施工壓力下降1.4 MPa（以下簡(jiǎn)稱攜前油壓差值），降幅3%（以下簡(jiǎn)稱攜前油壓幅值）。

2.2 QC-L-08 水平井壓裂數(shù)據(jù)

QC-L-08 水平井壓裂數(shù)據(jù)和生產(chǎn)數(shù)據(jù)詳見表1及表2，其主產(chǎn)煤層為15#煤層，與QC-L-07 水平段軌跡基本相同。

其中第5 段加砂量降低至20 m3是為了防止將周邊煤層氣井壓穿而采取的降低施工排量、壓力和砂比的措施，以下各項(xiàng)數(shù)據(jù)不包括第5 段壓裂數(shù)據(jù)：

1）前環(huán)壓為26.6 MPa，攜環(huán)壓為27.1 MPa，攜前環(huán)壓差值為0.5 MPa，攜前環(huán)壓幅值為2%。

2）前油壓為45.0 MPa，攜油壓為45.7 MPa，攜前油壓差值為0.7 MPa，攜前油壓幅值為1%。

2.3 QC-L-09 水平井壓裂數(shù)據(jù)

QC-L-09 水平井壓裂數(shù)據(jù)和生產(chǎn)數(shù)據(jù)詳見表1及表2，其主產(chǎn)煤層為3#煤層，與QC-L-10 水平段軌跡基本相同。

第3 段加砂量為25 m3，原因與QC-L-08 井第5 段減少砂量原因相同，以下各項(xiàng)數(shù)據(jù)不包括第3 段壓裂數(shù)據(jù)：

1）前環(huán)壓為26.6 MPa，攜環(huán)壓為27.8 MPa，攜前環(huán)壓差值為1.2 MPa，攜前環(huán)壓幅值為5%。

2）前油壓為41.8 MPa，攜油壓為45.5 MPa，攜前油壓差值為3.7 MPa，攜前油壓幅值為9%。

2.4 QC-L-10 水平井壓裂數(shù)據(jù)

QC-L-10 水平井壓裂數(shù)據(jù)和生產(chǎn)數(shù)據(jù)詳見表1及表2，其主產(chǎn)煤層為15#煤層，與QC-L-09 水平段軌跡基本相同。

該井峰值產(chǎn)氣量為390 m3/h，壓裂平均砂比為8.56%，每段粗砂加砂量為1.5 m3，每段中砂加砂量為25 m3，環(huán)空排量為5.5 m3/min，油管排量為0.5 m3/min。

1）前環(huán)壓為28.3 MPa，攜環(huán)壓為25.9 MPa，攜前環(huán)壓差值為-2.4 MPa，攜前環(huán)壓幅值為-8%。

2）前油壓為36.5 MPa，攜油壓為34.1 MPa，攜前油壓差值為-2.4 MPa，攜前油壓幅值為-7%。

3 結(jié)論

3.1 加砂量、排量

1）3#煤層水平井壓裂每段中砂加砂量為30 m3，環(huán)空排量為7.0 m3/min，9 段順暢，4 段不順暢。

2）15#煤層水平井壓裂每段中砂加砂量為25 m3，環(huán)空排量為5.5 m3/min，7 段破壓明顯，6 段順暢。

由上可知，壓裂時(shí)加砂量、排量大小與壓裂效果無直接關(guān)系。

3.2 平均砂比

1）破壓明顯時(shí)，4 口水平井各壓裂段平均砂比為8.6%。

2）加砂順暢時(shí)，各壓裂段平均砂比為8.5%。

3）加砂不順暢時(shí)，各壓裂段平均砂比為8.7%。

由上可知，壓裂時(shí)砂比與壓裂效果無直接關(guān)系。

3.3 停泵壓力

1）破壓明顯時(shí)，4 口水平井各壓裂段平均停泵壓力為12.3 MPa。

2）加砂順暢時(shí)，各壓裂段平均停泵壓力為12.5 MPa，與破壓明顯時(shí)停泵壓力基本相同。

3）加砂不順暢時(shí)，各壓裂段平均停泵壓力為18.7 MPa。

由上可知，根據(jù)停泵壓力可區(qū)分壓裂時(shí)是否加砂通暢，無法區(qū)分破壓明顯和加砂順暢。

3.4 施工壓力

1）破壓明顯時(shí)，4 口水平井各壓裂段前置液油管平均施工壓力為37.8 MPa，各壓裂段攜砂液油管平均施工壓力為35.4 MPa，后者較前者下降2.4 MPa，降幅為6%。

2）加砂順暢時(shí)，二者壓力分別為42.8 MPa和42.9 MPa，后者較前者上升0.1 MPa，基本相同；加砂不順暢時(shí)，二者分別為41.9 MPa和46.4 MPa，后者較前者上升4.5 MPa，升幅11%。

由上可知，壓裂時(shí)攜砂液較前置液的油管施工壓力降幅越大，壓裂效果越好。