一种原位煤层气井水力压裂后放喷工艺的制作方法

本发明涉及一种原位煤层气井水力压裂后放喷工艺，尤其是一种适用于高地应力背景下低渗透煤储层煤层气开发水力压裂直井、定向井与分段压裂水平井中，通过优化水力压裂后放喷制度，避免井筒周围大量细煤粉滞留及支撑剂大量返吐，维持原位煤层气井井筒周围人工裂缝持续具有高导流能力的水力压裂后放喷工艺，属于煤层气开发。

背景技术：

1、煤层气规模化开发能够缓解我国常规油气能源短缺形势，降低煤矿瓦斯事故发生风险，减少煤矿生产中温室气体排放量，可产生显著的经济、环境、安全及社会效益。

2、对于区内煤变质程度普遍较高的煤层气开发区，煤储层渗透性差，因此多数原位煤层气井需通过水力压裂方式提高井筒周围煤储层渗透性，以保证煤层气井排采过程可取得较好的产气效果。原位煤层气井压裂施工结束后，现场人员需通过开展放喷工作逐渐降低压裂井口压力，并在井口放喷工作结束后开展后续钻塞、洗井及下泵作业。长期以来，由于原位煤层气井水力压裂后放喷速度控制不合理，导致放喷速度过低时井筒周围大量细煤粉无法排出，或放喷速度过高时大量支撑剂返吐。受此影响，原位煤层气井井筒周围煤粉堵塞或压裂裂缝闭合严重，导致井筒周围裂缝导流能力显著降低，不利于原位煤层气井高产与长期稳产。为了全面推进我国西南地区、华北地区煤层气地面开发工作，就需要解决原位煤层气井水力压裂后放喷阶段不明确、放喷速度不合理、放喷速度调整无依据的问题，避免放喷作业导致井筒周围压裂裂缝导流能力伤害，并以此保障原位煤层气井的高产与长期稳产效果。

技术实现思路

1、技术问题：本发明的目的是要克服现有技术中存在的问题，提供一种原位煤层气井水力压裂后放喷工艺，以解决高地应力背景下低渗透率煤储层在传统放喷方式原位煤层气井井筒周围压裂裂缝导流能力易受伤害，导致原位煤层气井产气量低、稳产时间短的问题。

2、技术方案：为了实现上述目的，本发明的原位煤层气井水力压裂后放喷工艺，排采过程包括试放喷、恒速放喷、放喷速度缓慢提升、放喷速度快速下降四个阶段，其特征在于：

3、a.所述的试放喷阶段，现场放喷工作人员在水力压裂施工停泵12h后开启压裂井口上的针型阀，并通过调整针型阀开度，控制初始放喷速度为0.2～0.3m3/h，待放喷产出液累计体积达到原位煤层气井井筒体积后，阶梯式提高放喷速度，直至放喷产出液orp值下降至-120～-100mv，且放喷产出液浊度值)低于6ntu，并以此确定试放喷阶段的最大放喷速度；

4、b.所述的恒速放喷阶段，现场放喷工作人员通过高频率调整压裂井口上的针型阀开度，维持该阶段的放喷速度为延续试放喷阶段后期的放喷速度，并连续对放喷产出液取样及现场水质监测，直至压裂井口压力下降至试放喷阶段初始压裂井口压力的50％；

5、d.所述的放喷速度缓慢提升阶段，现场放喷工作人员通过逐步增大压裂井口上的针型阀开度，使放喷速度缓慢增大，并确保放喷产出液orp值高于-180mv，且放喷产出液浊度值低于9.5ntu；

6、c.所述的放喷速度快速下降阶段，现场放喷工作人员进一步增大压裂井口上的针型阀开度，使压裂井口压力持续下降，放喷速度在煤储层压力与井筒流体压力所形成的低压差下快速下降，待压裂井口压力下降为0后，先拆除压裂井口上的针型阀，然后将压裂井口完全敞开，放溢流施工结束。

7、步骤a中，所述的试放喷阶段自原位煤层气井煤储层水力压裂施工停泵12h后开始，到放喷速度阶梯式提高至放喷产出液orp值下降至-120～-100mv，且放喷产出液浊度值低于6ntu，并据此确定试放喷阶段最大放喷速度后结束。试放喷阶段持续时间为1～2d；现场放喷工作人员通过试放喷阶段调整压裂井口上的针型阀开度，后续恒速放喷阶段放喷速度参数确定提供依据；试放喷阶段，现场放喷工作人员每间隔0.5小时采集放喷产出液样品1个，并在采样后3min内测试采集放喷产出液样品的orp值、浊度值、ph值，并以放喷产出液orp值、浊度值指标作为放喷速度阶梯式提高的依据。

8、步骤b中，所述的恒速放喷阶段自放喷产出液orp值下降至-120～-100mv，且放喷产出液浊度值低于6ntu，并据此确定试放喷阶段最大放喷速度开始，到压裂井口压力下降至试放喷阶段初始压裂井口压力的50％结束。恒速放喷阶段持续时间为2～3d；现场放喷工作人员通过在恒速放喷阶段频繁调整压裂井口上的针型阀开度，维持放喷速度稳定且压裂井口压力持续下降；恒速放喷阶段，现场放喷工作人员每间隔0.5小时采集放喷产出液样品1个，并在采样后3min内测试采集放喷产出液样品的orp值、浊度值、ph值，并确保放喷产出液orp值高于-180mv，且放喷产出液浊度值低于9.5ntu；

9、当放喷产出液orp值低于-180mv，或放喷产出液浊度值高于9.5ntu时，可适当降低放喷速度。

10、步骤c中，所述的放喷速度缓慢提升阶段自压裂井口压力下降至试放喷阶段初始压裂井口压力的50％后开始，到放喷速度缓慢提升至最大值结束。放喷速度缓慢提升阶段持续时间受压裂规模、煤储层原始渗透性、压裂改造效果的影响。

11、所述放喷速度缓慢提升阶段持续时间受压裂规模、煤储层原始渗透性、压裂改造效果的影响是：

12、当压裂规模大、煤储层原始渗透率低、压裂改造效果差时，放喷速度缓慢提升阶段持续时间为3～4d；

13、当压裂规模小、煤储层原始渗透率高、压裂改造效果好时，放喷速度缓慢提升阶段持续时间为2～3d；

14、现场放喷工作人员通过在放喷速度缓慢提升阶段频繁调整压裂井口上的针型阀开度，使放喷速度缓慢增大，压裂井口压力持续降低。放喷速度缓慢提升阶段，现场放喷工作人员每间隔0.5小时采集放喷产出液样品1个，并在采样后3min内测试采集放喷产出液orp值、浊度值、ph值的样品，并使放喷产出液orp值高于-180mv，且放喷产出液浊度值低于9.5ntu。

15、当放喷产出液orp值低于-180mv，或放喷产出液浊度值高于9.5ntu时，需及时稳定放喷速度，以确保放喷产出液orp值位于放喷产出液orp值下限-200mv之上，且使放喷产出液浊度值位于放喷产出液浊度值上限10ntu之下。待放喷产出液orp值高于-180mv，且放喷产出液浊度值低于9.5ntu后，再继续缓慢提升放喷速度至最大值。

16、步骤d中，所述的放喷速度快速下降阶段自放喷速度缓慢提升至最大值，到放溢流施工结束。放喷速度快速下降阶段持续时间受压裂规模、煤储层原始渗透性、压裂改造效果的影响。当压裂规模大、煤储层原始渗透率低、压裂改造效果差时，放喷速度快速下降阶段持续时间较长，通常为2～3d；当压裂规模小、煤储层原始渗透率高、压裂改造效果好时，放喷速度快速下降阶段持续时间较短，通常为1～2d。现场放喷工作人员通过在放喷速度快速下降阶段逐渐增大压裂井口上的针型阀开度，使溢流速度、压裂井口压力持续下降至0，放喷产出液orp值、ph值持续升高，放喷产出液浊度值快速下降。放喷速度快速下降阶段，现场放喷工作人员每间隔0.5小时采集放喷产出液样品1个，并在采样后3min内测试并记录采集放喷产出液样品的orp值、浊度值、ph值。

17、有益效果：由于采用上述技术方案，本发明克服了原位煤层气井水力压裂后采用传统放喷方式细煤粉无法排出或支撑剂大量返吐，井筒周围压裂裂缝导流能力易受伤害的问题。首先，根据放喷过程中放喷速度的变化，将放喷过程划分为四个阶段，并分阶段制定管控原则；其次，放喷全过程现场放喷工作人员每间隔0.5小时采集放喷产出液样品1个，并对放喷产出液样品进行水质测试，并以放喷产出液orp值、ph值参数作为放喷速度调整的依据；再次，放喷全过程记录放喷速度、压裂井口压力、放喷产出液水质参数等数据，基于数据分析进一步优化区内原位煤层气井放喷管控措施。尤其适用于高地应力背景下低渗透煤储层煤层气开发水力压裂直井、定向井与分段压裂水平井中，通过优化水力压裂后放喷制度，避免井筒周围大量细煤粉滞留及支撑剂大量返吐，维持原位煤层气井井筒周围人工裂缝持续，在本技术领域内具有广泛的实用性。与现有技术相比的主要优点有：

18、①基于放喷过程中溢流速度、压裂井口压力、放喷产出液水质特征，合理划分放喷阶段，分阶段确定放喷管控原则与措施。

19、②连续测试放喷产出液水质，并依次作为放喷速度调整的依据，全过程放喷制度调整及时、合理。

20、③放喷工艺简单，现场操作方便，放喷作业成本低，经济、环境与社会效益好。