煤储层酸化氧化试剂体系优选及增产效果评价 - 石军太; 范倩雯; 曹运兴; 徐凤银; 黄红星; 刘高峰; 刘成; 李星浩; 曹敬添; 邓婷; 王春琦; 孙政; et al. (煤炭学报, 2024)
P618.11; 我国煤层气资源丰富,但煤储层多为低渗致密储层,单井产量和采出率普遍较低,现有的技术手段难以支撑我国煤层气产业的快速发展,需要探索提高单井产量和采出率的手段.除了水力压裂、裸眼洞穴完井的物理改造方式,采用化学法改造原始煤储层物性也是近年研究的热点.煤储层酸化氧化技术可以避免物理增产方式造成的储层伤害,并可以促进解吸并改善渗流能力,但对于不同煤阶煤储层,适宜不同煤阶煤储层的酸化氧化试剂需要优化,以及其酸化氧化的作用效果需要评价.通过室内实验,对比分析了保德、沐爱、新疆区块煤样物性特征,包括煤阶、煤体结构、煤的宏观特征、煤质特征、孔渗参数、元素分析、矿物组成方面的区别;通过煤粉酸液前置溶蚀实验,优选出了盐酸最佳浓度,并通过Design-Expert软件设计并开展了五因素三水平的酸液优选正交实验,找出了影响溶蚀效果的敏感因素,优选出了最优的氧化剂类型,并对保德、沐爱、新疆区块煤样,分别优选出了适用于各区块煤储层的酸化氧化试剂体系;应用优选出的各区块酸化氧化试剂体系,对保德、沐爱、新疆区块煤样,分别对比分析了酸化氧化前后的孔隙度、渗透率和润湿性;最后基于沐爱区块一个典型井组,通过数值模拟预测了酸化氧化改造后的产气效果.实验表明:盐酸浓度在3～4 mol/L内,酸液溶蚀效果最好;5个实验因素的影响效果从大到小依次是浸泡时间、酸液种类、浸泡温度、煤样种类、酸液浓度;最优的氧化剂为质量分数3％的过氧化氢溶液;保德区块混合酸化氧化剂 配方为10％HCl+2％CH3COOH+2％HF+3％H2O2,沐爱区块的最佳混合酸化氧化剂配方为8％HCl+2％CH3COOH+4％HF+3％H2O2,新疆区块的最佳混合酸化氧化剂配方为12％HCl+1％CH3COOH+1％HF+3％H2O2,煤阶越高,最优酸化氧化试剂体系中HF含量越高.酸化和氧化对煤样的孔隙度和渗透率有提升作用,2者增大规律一致,低阶煤提升效果优于高阶煤.酸化作用使煤的亲水性增强,而氧化作用使煤的亲水性大幅减弱,经优选的酸化氧化体系处理的煤样亲水性减弱.数值模拟预测表明酸化氧化方案生产10 a达到废弃条件时采出率达到了 64.64％,与同一时间未进行酸化氧化方案的采出程度相比增加19.72％,增产效果显著;与未进行酸化氧化方案生产18 a达到废弃条件时采出率相比增加0.97％,但酸化氧化措施节省了 8a生产时间达到最终采出率,降低了矿场运营成本.优选出的适宜于低