低渗透煤储层煤层气开采有效技术途径的研究

概括地介绍了通过实验提示的三维应力作用下,煤体基质岩块与裂缝的渗流物性规律,据此提出三维地层压力是导致煤层渗透性降低的主要因素。基于实验、理论与数值分析,论述了水力压裂技术在改造低渗透煤层中的局限性,其机理是水力压裂技术仅能在煤层中产生极少量的裂缝,而且在压裂裂缝周围还会产生应力集中区,该区事实上成为煤层气开采的屏障区;本煤储层割缝,使煤层卸压的同时,还产生大量裂缝,是改造低渗透煤储层的最有利的技术方向,并研究了有效的割缝高度。     

区域井下高压气体掏穴增产技术在煤层气开采中的应用

 我国存在不少单一贮层、松软结构、低渗透性的煤层结构,同时这类煤层也多是瓦斯突出区域,对此类结构煤层采用水力压裂、割缝、深孔控制爆破、松动爆破等技术抽采煤层气,效果十分有限,基于此本文提出一种沿底板岩巷钻井,高压气体旋转喷射切割煤层,掏穴卸压开采煤层气的方法,并对其机理和运行模式进行分析,为我国低渗透性煤层煤层气开采提供一种新思路。     

地面定向井+水力割缝卸压方法高效开发深部煤层气探讨

为了提高深部煤层气储层压降效果,针对深部煤层储层压力大,地应力高,渗透率低等特点,基于切割卸压提高储层渗透率原理,综合矿井下瓦斯抽采实践及地面开发非常规天然气技术方式,提出了地面定向井+水力割缝卸压方法高效开发深部煤层气的方法。地面定向井+水力割缝卸压方法主要包括地面定向钻井和分段水力割缝2个过程。该方法增渗增产原理为:定向井眼和水力缝槽沟通天然裂缝系统,高压水力切割过程中诱导煤层产生裂隙,增加导流通道数量与连通性;水力切割产生的多组缝槽形成卸压空间,利用地应力变化增加裂隙张开度,促进储层压力释放。相比常规水力压裂而言,该方法更有利于形成网格化流体运移通道,扩大煤层卸压范围和卸压程度,强化煤层气解吸扩散。而且,能够避免水力压裂过程中地应力向煤层深部传递以及压裂液注入造成的储层伤害,因而适用深部煤层气储层复杂地质条件下的增产改造。鉴于地面工况条件与矿井下工况条件的差异,提出了地面定向井+水力割缝卸压方法开发深部煤层气需要解决的关键技术问题,包括水力缝槽参数控制,固相颗粒的返排,定向井完井与水力割缝匹配性,以及高压流体传输动力损失。地面定向井+水力割缝卸压方法在非常规天然气开发以及深部煤炭...     

卸压煤层气地面井的破坏方式探讨

在介绍卸压开采引起的上覆岩层的移动变形特征的同时,重点分析了卸压开采上覆岩层的移动形式,以及在此基础上分析了卸压煤层气地面井的受力情况,并根据煤层气井的受力情况进一步探讨了卸压煤层气地面井的主要破坏方式,得出了卸压煤层气地面井所受的基本外载力有轴向拉（压）力、径向外挤压力、层间滑移剪切力以及它们的共同作用力,使得卸压煤层气地面井的破坏方式有轴向拉伸变形破坏、径向挤压变形破坏、层间剪切变形和错断破坏、以及双轴共同作用下的错断破坏。研究结果对卸压煤层气地面井的稳定抽采有着重要的意义。     

卸压煤层气地面井的破坏方式探讨

本文在介绍卸压开采引起的上覆岩层的移动变形特征的同时,重点分析了卸压开采上覆岩层的移动形式,并在此基础上分析了卸压煤层气地面井的受力情况,根据煤层气井的受力情况进一步探讨了卸压煤层气地面井的主要破坏方式,得出卸压煤层气地面井所受的基本外载力有轴向拉（压）力、径向外挤压力、层间滑移剪切力以及它们的共同作用力,进一步探讨得出卸压煤层气地面井的破坏方式有轴向拉伸变形破坏、径向挤压变形破坏、层间剪切变形和错断破坏以及双轴共同作用下的错断破坏,本文的研究结果对卸压煤层气地面井的稳定抽采有着重要的意义。     

煤层气井水力压裂裂缝导流能力实验评价

本文主要围绕煤层气井压裂裂缝导流能力实验评价展开介绍。煤层气井水压裂裂缝导流能力实验表明，与砂岩地层不同，煤层的硬度较小，压裂中支撑剂嵌入情况较严重，导致导流能力降低，加大铺砂浓度能在很大程度上提高煤层裂缝的导流能力。实验中，煤层闭合压力是一个重要的参数，实验对比了在不同闭合压力下，支撑剂颗粒的破碎与嵌入、铺砂浓度、石英砂支撑剂粒径的选择等因素对煤层导流能力的影响。本文所得出的结论对今后煤层气的研究工作及现场施工具有一定的指导意义。     

卸压开采影响下回采巷道支护强度量化计算方法探讨

为实现卸压开采状况下回采巷道支护强度的定量化确定,采用理论分析、数值模拟及现场试验相结合的方法,探讨了卸压开采状况下底板应力分布特征,提出了卸压开采影响系数,给出了卸压开采影响下回采巷道支护强度量化确定方法,并进行了现场工程实践。研究结果表明:卸压开采后煤层底板可划分为底板破裂区(弧形)、应力降低区(抛物线形)、应力增高区(椭圆形)和原岩应力区,应力降低区深度为采空区宽度的60%~70%,应力增高区宽度为3.0倍外应力场宽度,深度范围约为5.0倍外应力场宽度。卸压开采影响系数取值范围为0~1.0,卸压开采影响重点区域为底板40 m深度范围内。通过现场监测表明,受卸压开采影响,下层煤回采巷道所需支护强度降低,当支护间距由600 mm增加至800 mm,顶底板移近量反而减小了46.5%,两帮移近量减小了46.7%。考虑卸压开采影响,使得回采巷道支护强度确定更加合理。     

煤层气开采模式探讨

“井下抽采”与“地面钻采”是煤层气开采的两种方式。如何将“地面钻采+井下抽采”有机结合,是解决能源矛盾、消除安全隐患的根本问题。在分析两种开采模式差异基础上,利用“系统工程事故树+多层模糊数学综合评价法”对其影响因素分析评判,最后提出了不同类型矿井的煤层气开采模式。     

近距离下保护层开采卸压瓦斯运移规律研究

为研究近距离下保护层开采卸压瓦斯运移规律,采用COMSOL数值模拟和现场实测方法,研究了保护层开采后上覆岩层垂直应力的变化规律、被保护层瓦斯压力分布规律、透气性系数变化规律和卸压范围。     

深部金属矿山卸压开采研究

为了确保深部资源的安全高效经济开采,以广西某矿业公司深部105号矿体作为研究对象,针对105号矿体即将开展的大规模开采过程中有可能出现的应力诱导矿压灾害,开展了卸压开采研究。根据矿区105号矿体及围岩的岩爆倾向性结论,结合矿区开采技术条件与开采工艺、地应力水平与岩体力学参数,提出了4种卸压方案,并利用FLAC3D及Plot Digitizer软件对4种方案的卸压效果进行模拟分析。结果表明:采场两侧布置卸压槽卸压方案使采场周边应力降低14.8%;切顶和拉底布置卸压槽卸压方案卸压不成功;在上盘深孔卸压爆破卸压方案使采场周边应力降低50.4%,在矿体与围岩之间能形成有效的应力隔离带;矿块分步回采方案使采场周边应力降低63.6%,最终通过最大主应力比较分析确定矿块分步回采为最优方案。     

煤层气注入增产法的探讨

煤层气储集层具有构造复杂、含气量低、渗透率低、原始储层压力低等特点，注入增产法（ECBM）是当前提高煤层气采收率的主要方法之一，也是目前国内外煤层气开发单位集中力量重点研究的驱替增产技术。本文在石油系统相关经验的基础上，主要从注入增产机理、注气井网类型、地面设备流程、注采动态分析模式等四方面较综合地阐述了注入增产的方式方法。     

煤层气渗流规律与压力特征分析

本文采用非平衡态吸附模型，研究单相煤层气在煤体和割理中的流动规律。在拟稳态流和不稳态流的数学模型假设下，用气体拟压力代替Iangrnuir吸附公式中的压力，得到气层中拟压力所满足的方程，并对渗透率变异系数和双重介质参数变化时压力的变化规律进行了分析。这些结果为煤层气藏开发提供了理论依据和新的试井模型。     

煤层气地面开发及利用趋势探讨

介绍了国内外煤层气资源开发利用现状,分析认为“十三五”阶段我国煤层气开发的重点是地面煤层气开发。基于我国煤层地质条件及煤矿开采需求,介绍了地面煤层气开发中的压裂增透技术及煤矿区煤层气地面井抽采技术,分析了煤层气地面开发面临的政策和经济性问题,并提出相应建议。简述了地面煤层气利用方式,指出地面煤层气利用项目需要根据集输条件、气源规模和气源组成,选择恰当的利用途径。通过对地面煤层气开发利用情况分析,指出地面煤层气开发利用对提高煤层气利用效率具有积极意义,是未来煤层气开发利用的发展方向。     

应用U型井开采倾斜构造煤层气的钻采技术研究

倾斜高陡构造煤层气钻井的共性是井斜难以控制,而且这类储层分布较广,潜力巨大。根据霍林河煤层气构造地质条件,地层倾角较大,主力煤层厚度大,渗透率较高,又属于典型的低煤阶煤层气,易于实施U型斜井钻采工艺。U型斜井钻采工艺特殊,利用定向斜井与其远端的直井在井下连通,建立煤层流体循环系统。为了保护煤层,煤层钻进过程中要采用环空充气欠平衡钻井工艺。采气时要选用排量范围广、成本低、耐砂能力强的螺杆泵,提高排采效率;U型斜井能够充分发挥倾斜地层流体势能和各井的优势,能够提高排水和采气效率。结合霍林河煤层气钻采,探讨了U型煤层气井钻完井工艺及采气工艺。     

有关煤层气勘探过程中的理论误导剖析

在对全国各类煤层气勘探井进行剖析的基础上，将我国煤层气勘探过程中出现失败的原因归纳为三个方面：一是来自煤矿瓦斯地质理论的误导；二是来自常规油气勘探理论的误导；三是来自美国煤层气勘探理论的误导。根据多年的煤层气勘探实践与探索，作者提出了适宜我国地质条件的煤层气勘探理论，即“高渗富集区”理论。     

新疆维吾尔自治区煤层气开发利用展望

新疆煤层气资源丰富,虽经过最近一段时期煤层气大规模勘查、开发示范项目的快速推进,但煤层气总井数仍然比较低,尤其重点有利区域的勘查投入、勘查程度均偏低,仅有已开发区域能够达到煤层气勘探级别.受全国能源结构优化与节能减排战略的稳步实施,疆内、疆外的天然气需求将持续攀升,为新疆煤层气开发提供了充足的市场基础.以落实自然资源部...     

排采制度对煤粉运移的影响原因浅析——以某区块B1煤层气井为例

本文结合某煤层气区块内B1井的实际排采资料,应用煤储层岩石学和渗流力学理论,分析了排采制度对煤粉运移的影响,认为影响原因包括储层粘土矿物的含量、流体渗流速度、孔隙结构变形和割理闭合、气水两相流等;并建议在煤层气井的排采过程中,应做到缓慢、稳定、连续,延缓气水两相流的出现时间,尽量在临界解析压力之上扩大解析半径,避免因渗流速度过快而导致煤粉运移、孔隙结构变形和割理闭合,最终实现煤层气的大面积解析和产出。     

L型水平井不动管柱分段压裂技术在煤层气井的应用

针对目前沁水煤层气田水平井压裂改造工艺复杂、施工周期长和压裂效果不及预期的现状,设计了不动管柱分段压裂工艺,该工艺结合投球式滑套喷射器与扩径喷枪技术,将多套喷射器串接,通过投球的方式逐级打开各级喷射器,完成油管加砂射孔及加砂压裂一体化施工.该工艺管柱具有井下工具少、无需反复放喷等特点,可实现不动管柱一次性完成水平井3～...     

煤层气井机械捞砂技术

煤层气井压裂投产后，地层出砂而砂埋产层导致生产中断。根据煤层气井的低压特点，提出了通过机械捞砂来清砂的技术。本文介绍了油管捞砂和绳索捞砂，该捞砂技术能有效清除井底沉砂，不产生储层污染和地面污染，省时高效，得到了现场验证，建议在煤层气井推广应用。     

高压脉动水力压裂卸压增透技术及应用

为了改进现有卸压增透技术,解决目前煤矿区域瓦斯治理存在的问题,在水力压裂技术的基础上,提出了高压脉动水力压裂卸压增透技术.采用理论分析和现场试验的方法,研究了脉动压力在裂隙中的传播规律以及卸压增透效果.结果表明:脉动水力压裂可以使煤体的某些物理量反复交变,产生疲劳破坏,从而疏通孔隙,提高透气性;脉动压力在24MPa、频率在20Hz时,卸压效果最好;压裂前后抽采体积分数平均增加了264.7%,瓦斯流量增加了245.5%;突出危险性指标q值和S值显著减小,变化幅度降低.该技术可以有效增大单孔影响范围,提高抽采效率,具有广泛的应用前景.