煤层气储层压裂用微乳液助排剂及高效返排研究

【摘要】：世界正在经历一场能源革命,非常规能源气(包括页岩气、煤层气、致密砂岩气)在能源格局中所占比例逐年增加。我国非常规能源气开发也正在如火如荼的进行中,作为非常规能源气重要组成部分的煤层气,在取得了一系列成就的同时也面临着诸多的开发难题。我国的煤层气储量巨大,但煤层气具有“三低”的特点,即低含气饱和度、低渗透率、低压力。不经过改造的井自然产量很低或根本没有产量,故压裂改造是煤层气井开发投产的一个必要环节。但压裂改造会引入大量压裂液进入煤岩地层,由于煤岩地层低孔低渗的特点,引起的压裂液液相滞留问题十分严重,滞留在煤岩孔隙、割理、裂缝中的液体会阻碍煤层甲烷气的解吸附及甲烷气的运移,降低气相相对渗透率,导致压裂改造过的井甚至出现减产现象。近几年国外有报道,使用微乳液作为助排剂可以很好解决压裂液的“相圈闭”问题,微乳液助排剂通过降低液体表面张力,增加压裂液与岩石表面的接触角,同时由于微乳液较小的粒径作用于更小的岩石孔隙,从而降低水锁伤害,增加气井产量。现场应用效果表明,微乳液助排剂大幅度提高压裂液返排效率,增加气井产量。微乳液是由表面活性剂、助表面活性剂、油和水组成的热力学稳定体系,外观表现为光学各向同性的一相。本文根据煤岩地层的特点筛选表面活性剂、助剂和油相,按照绘制的拟三元相图找出了微乳液助排剂的目标区域,并根据微乳液电导率曲线进一步确定了微乳液相行为,测定微乳液的峰值粒径在10-100nm。所制备的微乳液助排剂外观为淡黄色透明液体,表面张力30mN/m左右,微乳液在煤岩表面为平铺状吸附,增加地层流体与煤岩接触角。根据煤层气排采特点研发了重力驱返排实验装置和气驱返排实验装置,分别测试不同液体单相流情况下和气、液两相流情况下排水效率。重力驱返排实验表明微乳液助排剂较地层水返排效率提高25%以上,较常规表面活性剂提高10%以上；气驱返排实验表明微乳液助排剂单位压差下的气驱返排效率为常规表明活性剂的两倍,较常规助排剂提高15%左右。微乳助排剂与瓜胶体系配伍性良好；伤害测试表明,微乳液助排剂岩心伤害率为8.83%,较地层水降低10%左右,伤害较低。微乳液在沁水盆地试验一口井,对比邻井,该井套压恢复快、恢复早,产量时邻井的2.5倍。现场应用取得成功。
【关键词】：煤层气 压裂 微乳液 助排剂 高效返排
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TE357.12