煤层气开采工艺：煤层压裂改造及配套技术

（1）完井技术

煤层气井的完井一般采用全井下φ139.7mm或φ177.8mm套管的方式，并用低密度水泥浆固井，再用高密度深穿透射孔工艺射开煤层或围岩。这种完井技术的优点是既稳固了井身，又减少了对煤层的污染，有利于煤层分层压裂改造，并且满足排水采气需要，经济性好。

（2）压裂液

压裂液的性能好坏直接关系到压裂改造的成败及增产效果，根据煤层气储层裂缝发育、渗透率、压力及含气饱和度均偏低的特点，一般选用清水作为压裂基液，其矿化度与煤层水接近，不伤害煤层。

（3）支撑剂

煤层气储层深度一般在500～1000m，裂缝闭合压力低，因此选用天然石英砂（30MPa下破碎率小于12%）作支撑剂，既满足支撑裂缝要求，经济性又好。压裂加砂组合方式有粉砂＋中砂＋粗砂、粉砂＋粗砂、中砂＋粗砂和单用粗砂4种。(www.xing528.com)

理论上煤层气压裂改造支撑剂选择粗砂效果最好，可避免排采时粉砂返吐堵塞裂缝，但是单纯加入粗砂施工难度较大，因此，煤层气压裂改造支撑剂一般选用粗砂和粉砂以及中砂搭配使用，粉砂加在前置液中，以减少压裂液滤失，利于造缝；中砂和粗砂支撑裂缝，改善煤层渗透性；尾注粗砂用于提高裂缝入口导流能力。

（4）压裂施工工艺技术

煤层气井压裂通常采用套管注入压裂液的方式，以降低管壁间的摩擦阻力，从而降低施工作业流体压力。压裂施工开始时适当增大前置液注入量，以充分造缝，避免砂堵。煤层气井压裂改造通常采用比较大的压裂液泵注排量，以提高压裂液造缝效率，对于薄煤层则应适当减小压裂液泵注排量，以防止裂缝高度延伸过高而缩短缝长。支撑剂的添加通常采取分段加砂、逐步提高砂比的方式，以增大支撑裂缝宽度，提高裂缝导流能力，压裂收尾阶段适当减少顶替液量，以确保裂缝入口的高导流能力，控制压裂液返排速度，保证裂缝充分闭合，防止砂粒和煤粉返吐。压裂完成后一般有1h的测压降阶段，用于分析地层压力恢复情况。多煤层井一般分层压裂，以提高单煤层改造程度。

对于多煤层完井的煤层气直井，油管下到了最深的煤层，实施压裂措施后，水从煤层中流出，并沿环空向下流动，然后通过油管泵出。基岩中释放出的甲烷流入套管和油管之间的环空，上升到地面，通过管道送到压缩站进行压缩，然后和井生产的煤层气合并在一起，产出水进行地面处理，根据需要可重新注入地下较深的地层。

煤层气井压裂具有排量大、工作压力低的特点，相应的压裂设备应选用单机排量大的压裂机组及配套设备以满足压裂施工需求：一般来说压裂设备总的输出水功率以及排量要留有30%以上的富余量，压裂液一般也要求有20%富余量，以适应压裂作业现场特殊情况的处理。井口连接高压管线一般用两路，并在主管线上安装放喷口，用于循环压裂泵车和井场异常情况的处理。