在采用水力壓裂改造煤層的過程中,壓裂液承 擔著造縫和攜砂的作用,但其濾液侵入到煤層會(hui) 對煤層造成傷(shang) 害,而且由於(yu) 煤層的比表麵積較大,傷(shang) 害程度較為(wei) 嚴(yan) 重。國內(nei) 外研究表明,煤儲(chu) 層的孔隙度很低,如果壓裂液濾失量過大很易被煤儲(chu) 層吸 附使煤基質嚴(yan) 重膨脹,造成煤儲(chu) 層滲透率降低,從(cong) 而導致水力壓裂失敗。因此,適用於(yu) 煤層壓裂的壓裂液既要有較高的黏度來滿足攜砂和造縫的要求, 還要保證濾失量較低,以降低壓裂液侵入對煤層造成的傷(shang) 害。
活性水配製簡單且對煤層傷害較小,所以我國煤層氣井在壓裂時廣泛采用活性水作為壓裂液,但施工時排量大,砂量相對較小。瓜膠壓 裂液黏度大,攜砂性能好,但破膠後殘渣含量高易 對煤層造成傷害。泡沫壓裂液具有濾失量低、 對儲層傷害小等特點,但成本過高。因此應根 據壓裂工藝的要求和煤層的特點,形成一套既能 保證壓裂施工順利,返排迅速,又對煤儲層傷害小 的壓裂液體係。非離子型凍膠壓裂液具有低溫 快速交聯、對環境友好無毒、黏度大、用量少、濾失 量低、破膠後無殘渣、對儲層傷害較小等優點。因此,筆者優選了適用於煤層壓裂的非離子型聚丙烯酰胺鋯凍膠壓裂液。
支撐劑在壓裂液中的沉降速率不僅直接影響到 壓裂支撐裂縫的幾何尺寸和裂縫導流能力,而且影響到壓裂施工的安全性,還將影響壓裂的最終效果。筆者采用落球試驗測定壓裂液的攜砂性能。
不同質量分數的PAM溶液與交聯劑按100: 35配比交聯成鋯凍膠,並與相同質量分數的羥丙基 瓜爾膠壓裂液進行對比。鋼球在鋯凍膠中的沉降速 度為0. 034mm/s,在羥丙基瓜爾膠中的沉降速度為 49. 65 mm/s,可見非離型聚丙烯酰胺鋯凍膠壓裂液 的攜砂性能很好,有利於避免出現砂堵,提高壓裂所用砂比,形成高導流能力的滲流通道,提高壓裂效果。
1)煤層氣井鋯凍膠壓裂液的黏度隨PAM相對分子質量、加量和交聯劑加量的增大而升高;告凍膠的黏度隨PAM水解度、溫度、礦化度的增加而降低。PAM溶液pH值在2〜6範圍內時能夠交聯成凍膠,PAM的水解度<5%時能交聯形成較好的凍膠。
2)煤層氣井鋯凍膠壓裂液具有耐剪切、攜砂造 縫能力強、濾失量低、易破膠、對煤層傷害小的特點, 能夠滿足現場施工要求。
3)鋯凍膠壓裂液配製簡單,添加劑用量小,適用於煤層壓裂。
