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深部煤层气开采用高效低伤害压裂液体系

甄怀宾 李曙光 王峰 葛腾泽 高尔斯 冯堃

甄怀宾,李曙光,王峰,等. 深部煤层气开采用高效低伤害压裂液体系[J]. 钻井液与完井液,2026,43(1):104-112 doi: 10.12358/j.issn.1001-5620.2026.01.014
引用本文: 甄怀宾,李曙光,王峰,等. 深部煤层气开采用高效低伤害压裂液体系[J]. 钻井液与完井液,2026,43(1):104-112 doi: 10.12358/j.issn.1001-5620.2026.01.014
ZHEN Huaibin, LI Shuguang, WANG Feng, et al.A high efficiency low damage fracturing fluid for deep coalbed methane development[J]. Drilling Fluid & Completion Fluid,2026, 43(1):104-112 doi: 10.12358/j.issn.1001-5620.2026.01.014
Citation: ZHEN Huaibin, LI Shuguang, WANG Feng, et al.A high efficiency low damage fracturing fluid for deep coalbed methane development[J]. Drilling Fluid & Completion Fluid,2026, 43(1):104-112 doi: 10.12358/j.issn.1001-5620.2026.01.014

深部煤层气开采用高效低伤害压裂液体系

doi: 10.12358/j.issn.1001-5620.2026.01.014
基金项目: 国家科技重大专项“鄂尔多斯盆地高阶煤深层煤岩气高效开发技术集成示范”(2025ZD1405700);国家科技重大专项“新疆地区中低阶煤岩气缝网扩展机理及储层改造技术研究”(2024ZD1406004)。
详细信息
    作者简介:

    甄怀宾,1986年生,高级工程师,现在主要从事煤层气地质工程一体化评价与压裂工艺研究工作。E-mail:zhenhb_cbm@petrochina.com.cn

  • 中图分类号: TE357.12

A High Efficiency Low Damage Fracturing Fluid for Deep Coalbed Methane Development

  • 摘要: 为解决开采深部煤层气现有压裂液体系的携砂性差和岩心伤害率高等缺陷。利用超分子聚合物化学原理,并设计和制备出适用于深部煤层气开采的压裂液主剂,通过与表面活性剂物理交联构建出兼具高携砂、低伤害的压裂液体系(HMP/OP),并对其减阻性能、携砂性能、破胶性、岩心伤害性和吸附/解析性能进行测试。结果表明:HMP/OP体系具有高减阻(73%)的特性;在100℃,砂比为20%的条件下,HMP/OP体系的携砂时间和沉降速率分别为110 min和0.8 cm/min;在80℃下,破胶2 h后破胶液黏度和残渣含量分别为4.63 mPa·s和353.12 mg/L;HMP/OP体系的破胶液对岩心的伤害率仅为17.44%。此外,HMP/OP体系在煤岩表面的吸附量仅为0.32 mg/g。在HMP/OP体系中加入0.2 %的促解吸剂(SH-12)后,破胶液对甲烷的解吸量高达1.72 mL/g。基于此,通过物理交联制得HMP/OP体系实现了压裂液的高携砂、低伤害、低吸附和强化甲烷解吸功能,适配煤层气高效开发的工程技术需求。

     

  • 图  1  压裂液主剂(HMP)的合成路线图

    图  2  HMP的分子结构表征

    图  3  HMP/OP体系的优化

    图  4  不同压裂液体系的SEM图

    图  5  不同压裂液体系的减阻率

    图  6  HMP/OP体系的携砂性

    图  7  HMP/OP在煤岩表面的吸附量随时间变化

    图  8  压裂液浸泡前后煤岩表面元素变化

    图  9  自制甲烷解吸装置示意图

    图  10  不同类型促解析剂对甲烷的解析性

    图  11  HMP/OP体系的现场应用

    表  1  压裂液主剂结构的优化

    m(AM)∶m(AMPS)η/
    mPa·s
    单体
    含量/%
    η/
    mPa·s
    APO/
    %
    η/
    mPa·s
    9.5∶0.56015240.1033
    9∶16320330.1545
    8.5∶1.55425630.2063
    8∶24830600.2563
    7.5∶2.53935540.3057
    下载: 导出CSV

    表  2  不同压裂液体系的破胶实验结果(APS浓度为0.1%)

    压裂液体系 破胶条件 η破胶液/mPa·s 残渣含量/(mg·L−1)
    HMP 60℃、2 h 7.34 739.45
    80℃、2 h 3.68 336.33
    100℃、2 h 2.87 174.36
    HMP/OP 60℃、2 h 7.36 638.92
    80℃、2 h 4.63 353.12
    100℃、2 h 3.15 214.35
    下载: 导出CSV

    表  3  不同压裂液体系破胶液的岩心伤害性评价结果

    体系(破胶液)K0/mDKd/ mD伤害性/%
    HMP0.5680.47516.34
    HMP/OP0.6120.50517.44
    HPG1.8521.27031.45
    下载: 导出CSV
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出版历程
  • 收稿日期:  2025-08-16
  • 修回日期:  2025-09-21
  • 录用日期:  2025-09-30
  • 网络出版日期:  2026-02-09
  • 刊出日期:  2026-02-09

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