傷害性能

在實驗室分別對濃度為0.3%、0.5%的FYXF-3溶液以及常規(guī)活性水壓裂液進行了傷害實驗，實驗結果見表2。

表2煤粉懸浮劑傷害實驗

由表2看出,濃度為0.3%的FYXF-3溶液傷害率為13.9%,濃度為0.5%的FYXF-3溶液傷害率為12.23%,常規(guī)活性水壓裂液傷害率為14.40%。這說明FYXF-3溶液在返排時,不會造成較高的傷害。

煤粉懸浮劑現場實施方案設計

韓城區(qū)塊特點

煤層的非均質性、破碎程度、整體性直接影響著煤層壓裂過程中產生的煤粉量。非均質性強、破碎程度高，說明煤層整體性差，壓裂時易產生大量煤粉。對于非均質性弱、破碎程度不高、整體性好的煤層應采取大排量和大砂量、較高砂比的常規(guī)方式進行施工;對于非均質性強、破碎程度高、整體性差的煤層應采取排量慢慢提升、較低砂比的施工方式進行施工，同時在活性水壓裂液中加入FYXF-3。

對表3綜合分析可得，韓城主要目的煤層以貧煤和貧煤-無煙煤為主，屬于中高階煤，含氣量較高;相同的演化條件下，惰質組產氣率最低，鏡質組產氣率是惰質組的4.3倍。說明韓城區(qū)塊鏡質組的含量相對比較高，含氣量較好，通過合理壓裂改造能獲得較好的產能;各井組的同一層系間差異較大，韓城區(qū)塊煤層的非均質性非常強。

表3韓城區(qū)塊主要煤層測試分析表

破碎程度可以通過測井資料來判斷，煤層的聲波小，密度大，則煤層的破碎程度不高，整體性好;反之聲波大，密度小則煤層破碎程度高，松散，呈碎煤或碎粒煤;測井曲線反映煤層的聲波時差一般在370~410μs/m、密度測井值為1.28~1.7g/cm3。表4為韓城區(qū)塊主要目的層聲波時差、密度測試分析結果，可以看出韓城區(qū)塊聲波偏高、密度中等，說明其煤層整體表現破碎程度較高、整體性較差。

表4韓城區(qū)塊主要目的層聲波時差、密度測試分析結果

韓城區(qū)塊屬于中高階煤，含氣量較高，具有通過壓裂改造增加產能的價值，同時其非均質性非常強、煤破碎程度高、整體性差，因此采用在活性水壓裂液中加入煤粉懸浮劑的措施來獲得較好的產能是合適的。

現場實施方案設計與應用

在FYXF-3煤粉懸浮劑性能評價的基礎上，結合韓城區(qū)塊煤層的特點，設計了壓裂現場實施方案，見圖6。前置液采用大液量活性水壓裂液400~500m3，在前置液階段加入0.3%FYXF-3，將煤粉沖至裂縫遠端，同時改變煤粉的潤濕性，使大粒徑煤粉沉積，小粒徑煤粉不能通過前端裂縫。在施工高砂比階段和頂替液階段加入0.5%FYXF-3，施工后能夠攜帶部分煤粉至地面，有效減小近井筒裂縫中煤粉帶來的滲透率損失，提高裂縫導流能力。

煤粉懸浮劑FYXF-3在韓城區(qū)塊一口煤層氣井進行了現場應用，該井目的層段532.3~537.7m，采用光套管壓裂方式，全程采用加入0.5%FYXF-3的活性水壓裂液，共注入壓裂液763.70m3，加入0.45~0.90 mm的石英砂50.75m3，0.90~1.60mm的石英砂10.00 m3，平均砂比為10.2%，施工排量為3.0~8.09m3/min。壓后排采，日產水2m3/d左右，經3個月排采，初期產氣量為800m3/d左右。排采過程中有大量煤粉產出，且該井發(fā)生煤粉卡泵、檢泵的幾率較鄰井很大程度地降低。韓城區(qū)塊煤層氣井生產數據曲線見圖7。

結論

1.FYXF-3具有良好的分散懸浮煤粉性能，在其濃度不小于0.3%時，能夠較好地懸浮并攜帶裂縫和井筒中韓城區(qū)塊現場煤粉，使其順利返排。

2.濃度在0.3%以上的FYXF-3溶液能夠降低煤粉表面張力和接觸角、增加吸附量，從而改善煤粉表面的潤濕性能，防止分散的煤粉結塊而產生沉降，有利于懸浮煤粉并將其返排，從而使壓裂液對地層的傷害程度小于常規(guī)活性水壓裂液。

3.結合韓城區(qū)塊的特點，對韓城區(qū)塊煤層，采用在前置液階段加入0.3%FYXF-3、在攜砂液階段后期加入0.5%FYXF-3的現場實施方案。該方案現場應用一口井，取得了預期效果。