摘要：我国煤气层具有特低渗、低压、煤气层构造复杂等特征,煤气层地层环境复杂,开发

难度较大

,其中煤层气吸附性较强是煤层气开发的主要难点。 

　　关键词：煤层气井

 高能气体压裂技术 工艺设计 

　　

 

　　煤层气存在于煤的双孔隙系统中，煤的双孔隙系统为基质孔隙和裂缝孔隙。水力压裂是
目前较常用的煤气层改造措施，由于在压裂过程中压力上升缓慢

,产生的裂缝受到地层主应

力约束，一般只能形成两翼对开的两条垂直裂缝。而离主裂缝较远的煤气层中难以再产生裂
缝

,煤气层的渗透性和空隙度基本不受影响,地应力、温度基本不改变，而压力变化仅限于主

裂缝附近，难以在离主裂缝较远的煤气层中形成煤层气解吸环境和条件，这部分煤层气也
难以解吸出来，所以有些井水力压裂后衰减较快，重复压裂改造也难以改变。如何有效提高
煤气层渗透性和基质空隙的连通性，创造有利煤层气解吸的环境和条件，促进煤层气有效
解吸的方法是研究问题的关键。

 

　　一、煤层气高能气体压裂开发技术

 

　　

1.高能气体压裂技术 

　　高能气体压裂技术是利用固态、液态火药或推进剂在目的层快速燃烧产生的大量高温高
压气体，对地层脉冲加载压裂，使地层产生并形成多裂缝体系

,同时产生较强的脉冲震荡作

用于地层基质，综合改善和提高地层渗透导流能力，扩大有效采油

(气)范围，达到提高产

量的目的。其主要作用特点：①对地层无伤害，有利于储层保护；②能使地层产生和形成多
裂缝体系及脉冲震荡作用，沟通了更多的天然裂缝，提高地层渗透性，扩大有效泄流范围
③起裂压力高，产生的起始裂缝不受地应力约束，地层产生剪切破坏形成的裂缝难以闭合
有利于泄流生产周期的延长；④与水力压裂技术复合应用

,在产生较长多裂缝的同时，也有

利于产生更长的主裂缝

,大大提高油气层渗流能力；⑤综合成本低，有利于现场推广应用.其

研究的主要方向是如何进一步在地层产生和形成更长的多裂缝体系，及层内或裂缝内产生
和形成裂缝网络等。

 

　　

2.作用机理 

　　高能气体压裂技术改造煤气层作用机理是通过高能气体压裂装置在煤气层产生大量高
温、高压气体压裂煤气层，促使煤气层产生较长的多裂缝体系，并沟通更多的天然裂缝，以
形成网络裂缝改善煤气层泄气通道；同时伴随较强的多脉冲震荡作用，提高和改善了煤气
层基质空隙间的连通性和渗透性。通过产生网络裂缝、降低空隙压力、升温

(热作用)、脉冲震

荡等作用改善煤层气解吸环境，降低了煤层气解吸压力，有利于煤层气的解吸和泄出，达
到提高产量的目的。

 

　　

3.工艺设计 

　　结合煤层气开发井

EH-03 开展了采用高能气体压裂多级脉冲加载压裂技术的现场试验,

取得了初步成果

.其主要工艺设计如下： 

　　煤层气井一般较浅，层多、层薄

,夹层较多、较大，施工较复杂，为保证煤层气多级脉冲

加载压裂开发施工工艺的安全性和有效性，结合煤层气井井身结构特点及煤层特征设计多
级脉冲加载压裂装药结构

.主要装药结构工艺设计分为:

① 厚层分段压裂，对整层超过 20 m

的煤层

,分段进行压裂,设计可采用 8~12 m 为一段，分段进行多级脉冲加载压裂工艺；②多

层分组压裂，对煤层小于

2~3m 的薄层、多层，可设计分组层压裂，每组层一般不超过

15~20 m，分组层分别进行多级脉冲加载压裂工艺；③单层独立压裂,对单层小于 20m 的煤
气层，或对夹层超过

7~10 m 的单层煤层，可设计单层独立压裂工艺.分层分组压裂工艺设

计，结合了油田浅井高能气体压裂应用的经验，其设计目标是保证煤气层多级脉冲加载压
裂施工工艺的安全可靠性和压裂效果。

 

　　

4.煤储层保护措施