專(zhuān)利名稱(chēng)：一種適用煤層壓裂液動(dòng)濾失的實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于煤層氣開(kāi)發(fā)及相關(guān)實(shí)驗(yàn)技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種適用煤層壓裂液動(dòng)濾失 的實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)方法。
背景技術(shù)：
壓裂液從裂縫向地層濾失是煤層壓裂的基本現(xiàn)象。煤巖不同于常規(guī)石油儲(chǔ)層類(lèi) 巖石，煤巖石裂隙系統(tǒng)發(fā)育，當(dāng)壓裂液注入煤層時(shí)，由于注入流體的壓力遠(yuǎn)大于地層流體壓 力，容易重新開(kāi)啟或擴(kuò)大原來(lái)的天然裂縫，使?jié)B透率大大增加，導(dǎo)致煤層壓裂液濾失現(xiàn)象嚴(yán) 重。針對(duì)以往壓裂施工的分析結(jié)果表明，煤層施工壓裂液效率一般只有15% 30%，濾失 量很大。常規(guī)石油儲(chǔ)層類(lèi)巖石的壓裂液動(dòng)濾失評(píng)價(jià)方法主要是通過(guò)泵將壓裂液泵入并調(diào) 整回壓使壓裂液在一定的濾失壓差下并以一定剪切速率流過(guò)巖心端面，并測(cè)取濾液的濾失 時(shí)間和濾失量，這種方法存在的主要缺陷為(1)巖心兩端壓差主要通過(guò)泵來(lái)進(jìn)行調(diào)節(jié)，使 得巖心兩端壓差維持在地層裂縫內(nèi)外的水平，故對(duì)泵的要求較高，當(dāng)巖心入口端壓力過(guò)大 時(shí)，容易造成對(duì)泵的損害；(2)夾持器內(nèi)的巖心沒(méi)加圍壓，與地層條件下的實(shí)際濾失條件有 所偏差。由于煤巖具有的低滲透率和強(qiáng)應(yīng)力敏感特性，在動(dòng)濾失評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，不考慮 圍壓的濾失量和考慮圍壓的濾失量是有較大區(qū)別的；且煤層由于埋深相對(duì)較淺，煤巖動(dòng)濾 失實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的壓力、剪切速率以及溫度都與常規(guī)油氣類(lèi)巖石的動(dòng)濾失實(shí)驗(yàn)有所區(qū)別，故 用實(shí)驗(yàn)來(lái)評(píng)價(jià)煤層壓裂液動(dòng)濾失時(shí)需要考慮煤層的特殊性，綜合設(shè)計(jì)出一套適用煤層壓裂 液動(dòng)濾失實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種適用煤層壓裂液動(dòng)濾失的實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)方法，以測(cè)定不含 支撐劑的壓裂液在高溫高壓下通過(guò)巖心端面時(shí)的濾失性。本發(fā)明的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的—種適用煤層壓裂液動(dòng)濾失的實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)方法，實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)方法的步驟是(1)測(cè)取壓裂液損害前的煤巖氣測(cè)滲透率；(2)煤巖清水濾失實(shí)驗(yàn)將已測(cè)定滲透率的巖心裝入巖心夾持器內(nèi)，在液腔內(nèi)裝 入清水，圍壓為對(duì)應(yīng)埋深的有效應(yīng)力，設(shè)定轉(zhuǎn)子攪拌速率，當(dāng)濾液開(kāi)始流出時(shí)，開(kāi)始記錄時(shí) 間、初始濾失質(zhì)量、濾液的累計(jì)濾失量，測(cè)定時(shí)間為120min，即完成煤巖清水濾失實(shí)驗(yàn)；(3)煤巖壓裂液濾失實(shí)驗(yàn)卸去液腔壓力，保持圍壓不變，將液腔內(nèi)的清水排出， 并配好與煤層匹配的壓裂液，裝入液腔內(nèi)，設(shè)定液腔壓力，設(shè)定轉(zhuǎn)子攪拌速率，當(dāng)濾液開(kāi)始 流出時(shí)，開(kāi)始記錄時(shí)間、初始濾失質(zhì)量、濾液的累計(jì)濾失量，測(cè)定時(shí)間為120min，停止攪拌， 并停止計(jì)時(shí)，卸去液腔壓力和圍壓，并泄去壓裂液，即完成煤巖壓裂液濾失實(shí)驗(yàn)；(4)煤巖壓裂液損害率的測(cè)定在巖心夾持器出口端處接上管線(xiàn)，并連接上泵用
3清水反向驅(qū)替，將液腔頂蓋打開(kāi)，觀測(cè)巖心夾持器靠近液腔處出液情況，直至液腔出液變 清，全為清水時(shí)，關(guān)閉驅(qū)替泵，停止驅(qū)替，并將液腔內(nèi)液體排出，最后用反向測(cè)取煤巖濾失后 的氣體滲透率，即完成煤巖壓裂液損害率的測(cè)定。而且，所述測(cè)取壓裂液損害前煤巖氣測(cè)滲透率的方法是選定好煤樣先烘干，并按 SY/T5336-1996巖心常規(guī)分析方法測(cè)取煤樣濾失前的滲透率。而且，所述步驟⑵及步驟(3)設(shè)定轉(zhuǎn)子攪拌速率是根據(jù)實(shí)際地層壓裂液的剪切速率。本發(fā)明優(yōu)點(diǎn)和積極效果是1、本發(fā)明與以往常規(guī)石油儲(chǔ)層類(lèi)巖石壓裂液動(dòng)濾失評(píng)價(jià)方法相比，巖心兩端濾失 壓差形成方式不同。本發(fā)明主要通過(guò)恒壓泵給液腔加壓形成濾失壓差，行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中的濾失 壓差為3. 5MPa,因此恒壓泵可以設(shè)定較低的壓力，同時(shí)又可以方便地改變?yōu)V失壓差以適應(yīng) 煤巖的特殊要求；針對(duì)煤層的埋深條件和應(yīng)力特性，設(shè)計(jì)出適用于煤層壓裂液動(dòng)濾失評(píng)價(jià) 的壓力和剪切速率，圍壓為對(duì)應(yīng)埋深的有效應(yīng)力，根據(jù)實(shí)際地層壓裂液剪切速率設(shè)定轉(zhuǎn)子 攪拌速率；2、本發(fā)明與以往常規(guī)石油儲(chǔ)層類(lèi)巖石壓裂液動(dòng)濾失評(píng)價(jià)方法相比，壓裂液剪切方 式不同。對(duì)比常規(guī)石油儲(chǔ)層類(lèi)巖石壓裂液動(dòng)濾失評(píng)價(jià)方法模擬管道的剪切方式而言，本發(fā) 明通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備形成壓裂液在巖心端面上的流動(dòng)剪切，剪切方式更為合理，巖心端面的剪 切速率分布更為均勻，并且還可以真實(shí)地模擬鉆井時(shí)的井壁動(dòng)濾失情況。3、本發(fā)明給巖心夾持器加載對(duì)應(yīng)埋深的有效應(yīng)力，夾持器連接壓裂液液腔，攪拌 液腔中的壓裂液使壓裂液以一定流速流過(guò)巖心前部端面，用恒壓泵給液腔加壓，使巖心前 后兩端形成一定的壓差，測(cè)取巖心出口端濾液的濾失量和對(duì)應(yīng)的濾失時(shí)間。本發(fā)明模擬煤 層增產(chǎn)改造過(guò)程中壓裂液濾失情況，實(shí)現(xiàn)科學(xué)有效地測(cè)定不含支撐劑的壓裂液在地層條件 下的濾失特性。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說(shuō)明；下述實(shí)施例是說(shuō)明性的，不是限定性的， 不能以下述實(shí)施例來(lái)限定本發(fā)明的保護(hù)范圍。本發(fā)明的總體技術(shù)思路是針對(duì)常規(guī)石油儲(chǔ)層類(lèi)巖石的壓裂液動(dòng)濾失評(píng)價(jià)方法和煤巖的特殊性質(zhì)，給巖心夾 持器加載對(duì)應(yīng)埋深的有效應(yīng)力，夾持器連接壓裂液液腔，攪拌液腔中的壓裂液使壓裂液以 一定流速流過(guò)巖心前部端面，用恒壓泵給液腔加壓，使巖心前后兩端形成一定的壓差，測(cè)取 巖心出口端濾液的濾失量和對(duì)應(yīng)的濾失時(shí)間。一種適用煤層壓裂液動(dòng)濾失的實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)方法，主要步驟為(1)測(cè)取壓裂液損害前的煤巖氣測(cè)滲透率，即選定好煤樣先烘干，并按SY/T 5336-1996巖心常規(guī)分析方法測(cè)取煤樣濾失前的滲透率。(2)將已測(cè)定滲透率的巖心裝入巖心夾持器內(nèi)，在液腔內(nèi)裝入清水，圍壓為對(duì)應(yīng)埋 深的有效應(yīng)力，液腔壓力設(shè)為3. 5MPa，根據(jù)實(shí)際地層壓裂液剪切速率設(shè)定轉(zhuǎn)子攪拌速率，當(dāng) 濾液開(kāi)始流出時(shí)，開(kāi)始記錄時(shí)間、初始濾失質(zhì)量、濾液的累計(jì)濾失量，測(cè)定時(shí)間為120min，完 成煤巖清水濾失實(shí)驗(yàn)。
用清水進(jìn)行濾失實(shí)驗(yàn)，既可以檢測(cè)儀器的密閉性，又可以讓管路充滿(mǎn)液體，有利于 濾液的排出和采集。(3)再用選定的壓裂液進(jìn)行煤巖濾失實(shí)驗(yàn)并完成相關(guān)數(shù)據(jù)采集卸去液腔壓力， 保持圍壓不變，將液腔內(nèi)的清水排出，并配好與煤層匹配的壓裂液，裝入液腔內(nèi)，液腔壓力 設(shè)為3. 5MPa，根據(jù)實(shí)際地層壓裂液剪切速率設(shè)定轉(zhuǎn)子攪拌速率。當(dāng)濾液開(kāi)始流出時(shí)，開(kāi)始記 錄時(shí)間、初始濾失質(zhì)量、濾液的累計(jì)濾失量，測(cè)定時(shí)間為120min。若用3. 5MPa的液腔壓力 實(shí)驗(yàn)60min后，巖心夾持器出口端仍沒(méi)有濾液濾出時(shí)，保持圍壓不變，調(diào)節(jié)液腔壓力，使液 腔壓力緩慢增大至煤巖埋深對(duì)應(yīng)的有效應(yīng)力，直至出液。120min過(guò)后，停止攪拌，并停止計(jì) 時(shí)，卸去液腔壓力和圍壓，并泄去壓裂液，完成煤巖壓裂液濾失實(shí)驗(yàn)。(4)在巖心夾持器出口端處接上管線(xiàn)，并連接上泵用清水反向驅(qū)替，將液腔頂蓋打 開(kāi)，觀測(cè)巖心夾持器靠近液腔處出液情況，直至液腔出液變清，全為清水時(shí)，關(guān)閉驅(qū)替泵，停 止驅(qū)替，并將液腔內(nèi)液體排出，最后用反向測(cè)取煤巖濾失后的氣體滲透率，完成煤巖壓裂液 損害率的測(cè)定。本發(fā)明所采用的工裝，均為本領(lǐng)域的常規(guī)裝置，因此沒(méi)有具體描述其結(jié)構(gòu)。
權(quán)利要求
一種適用煤層壓裂液動(dòng)濾失的實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)方法，其特征在于實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)方法的步驟是(1)測(cè)取壓裂液損害前的煤巖氣測(cè)滲透率；(2)煤巖清水濾失實(shí)驗(yàn)將已測(cè)定滲透率的巖心裝入巖心夾持器內(nèi)，在液腔內(nèi)裝入清水，圍壓為對(duì)應(yīng)埋深的有效應(yīng)力，設(shè)定轉(zhuǎn)子攪拌速率，當(dāng)濾液開(kāi)始流出時(shí)，開(kāi)始記錄時(shí)間、初始濾失質(zhì)量、濾液的累計(jì)濾失量，測(cè)定時(shí)間為120min，即完成煤巖清水濾失實(shí)驗(yàn)；(3)煤巖壓裂液濾失實(shí)驗(yàn)卸去液腔壓力，保持圍壓不變，將液腔內(nèi)的清水排出，并配好與煤層匹配的壓裂液，裝入液腔內(nèi)，設(shè)定液腔壓力，設(shè)定轉(zhuǎn)子攪拌速率，當(dāng)濾液開(kāi)始流出時(shí)，開(kāi)始記錄時(shí)間、初始濾失質(zhì)量、濾液的累計(jì)濾失量，測(cè)定時(shí)間為120min，停止攪拌，并停止計(jì)時(shí)，卸去液腔壓力和圍壓，并泄去壓裂液，即完成煤巖壓裂液濾失實(shí)驗(yàn)；(4)煤巖壓裂液損害率的測(cè)定在巖心夾持器出口端處接上管線(xiàn)，并連接上泵用清水反向驅(qū)替，將液腔頂蓋打開(kāi)，觀測(cè)巖心夾持器靠近液腔處出液情況，直至液腔出液變清，全為清水時(shí)，關(guān)閉驅(qū)替泵，停止驅(qū)替，并將液腔內(nèi)液體排出，最后用反向測(cè)取煤巖濾失后的氣體滲透率，即完成煤巖壓裂液損害率的測(cè)定。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的適用煤層壓裂液動(dòng)濾失的實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)方法，其特征在于所述 測(cè)取壓裂液損害前煤巖氣測(cè)滲透率的方法是選定好煤樣先烘干，并按SY/T 5336-1996巖 心常規(guī)分析方法測(cè)取煤樣濾失前的滲透率。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的適用煤層壓裂液動(dòng)濾失的實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)方法，其特征在于所述 步驟(2)及步驟(3)設(shè)定轉(zhuǎn)子攪拌速率是根據(jù)實(shí)際地層壓裂液的剪切速率。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種適用煤層壓裂液動(dòng)濾失的實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)方法，是給巖心夾持器加載對(duì)應(yīng)埋深的有效應(yīng)力，夾持器連接壓裂液液腔，攪拌液腔中的壓裂液使壓裂液以一定流速流過(guò)巖心前部端面，用恒壓泵給液腔加壓，使巖心前后兩端形成一定的壓差，測(cè)取巖心出口端濾液的濾失量和對(duì)應(yīng)的濾失時(shí)間。本發(fā)明模擬煤層增產(chǎn)改造過(guò)程中壓裂液濾失情況，實(shí)現(xiàn)科學(xué)有效地測(cè)定不含支撐劑的壓裂液在地層條件下的濾失特性。
文檔編號(hào)E21C37/22GK101899975SQ201010243628
公開(kāi)日2010年12月1日 申請(qǐng)日期2010年8月2日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月2日
發(fā)明者丁云宏, 伊向藝, 劉萍, 盧淵, 張 浩, 梁利, 管保山 申請(qǐng)人:成都理工大學(xué);廊坊中石油科學(xué)技術(shù)研究院