煤层气储层水锁损害机理及防水锁剂的研究

水锁效应是造成煤层气储层损害的主要因素之一,研究其水锁损害机理和防水锁技术有利于保护煤层气储层,从而提高煤层气采收率。以山西沁水盆地3号煤样为研究对象,实验研究了外来流体侵入对煤层气解吸时间和渗透率的影响。结果表明,外来流体侵入延长煤层气解吸时间和降低渗透率,随着含水率上升,煤层气解吸时间延长和渗透率降低。在此基础上进行了防水锁剂的研究,优选出了防水锁剂FSSJ,并对其性能进行了评价。结果表明,FSSJ起泡性弱、降低表面张力、增大接触角、降低煤芯自吸水量、减少煤层气储层水锁损害,具有较好的防水锁效果。煤层气储层水锁损害应具备自然条件、物质条件以及压力条件。     

基于核磁共振测试的煤层水锁效应解除方法

为提高煤层瓦斯抽采效果,提出利用核磁共振(NMR)无损害测试方法,结合煤矿实际需求,从孔隙负压和表面活性剂两个方面对煤层水锁效应解除方法进行实验研究。结果表明:随孔隙负压的增加,核磁共振T2截止值可分为3个阶段:"稳定—降低—稳定"阶段。当煤层内的孔隙负压小于360.9 Pa时,煤层内的外来水会堵塞煤体孔隙,产生煤体水锁效应;当孔隙负压大于769.6 Pa时,能够消除水分对煤层孔隙的封堵,解除煤层水锁效应。在表面活性剂方面,阴离子和非离子表面活性剂溶液可以解除煤体中的水锁效应,有利于瓦斯抽采,且阴离子表面活性剂溶液解除水锁程度要大于非离子表面活性剂溶液;阳离子表面活性剂溶液会抑制煤层水锁效应的解除,阻止瓦斯在煤层中的运移,抑制瓦斯的抽采。     

基于改性表面活性剂的煤储层表面物理改性增产机理分析

以五里堠煤矿煤样为研究对象,采用表面活性剂压裂液(1.5%KCl+0.05%AN),通过表面张力和接触角测试实验,揭示了煤储层表面物理改性增产机理。研究结果表明:表面活性剂压裂液中的表面活性剂成分能够在煤储层表面进行物理吸附,使得煤储层表面的润湿性、接触角等物理性质发生改变;表面活性剂压裂液能够降低煤层气产出的临界孔径,促进煤层气解吸,实现增解增产;能够降低煤储层孔喉毛细管压力,促进压裂液的排出,有效减少水锁对煤储层渗透率的伤害,实现防水锁增透增产;能够增强煤粉的水润湿性,促进煤粉沉降,有效减少速敏对煤储层渗透率的伤害,实现防速敏增透增产。     

水分对煤层气吸附/解吸微观作用研究进展

水分是制约煤层气吸附/解吸的关键因素之一，受煤储层多元孔隙结构和煤岩组分润湿性差异影响，煤-水-甲烷界面作用导致煤层气产出过程中CH4与H2O相互激励、相互制约。立足于水分对煤层气吸附/解吸作用的研究进展与前沿认识，从煤储层水分赋存状态、煤-水界面微观作用和水分对甲烷吸附/解吸影响3个方面重点分析了水分与煤层气吸附/解吸微观效应之间的内在关系。研究认为煤储层孔隙结构及水分赋存状态复杂。以煤-水界面作用及孔隙结构特征为依据将煤储层水划分为结合水、束缚水和自由水3种主要类型，不同类型水分对甲烷吸附的抑制作用机制存在差异、且对低阶煤的影响程度严重。水分相态变化成为影响甲烷解吸-运移的核心，水蒸汽分子通过竞争吸附置换吸附态甲烷，液态水在润湿性和毛细管力作用下水锁堵孔、抑制气-水运移。在地面煤层气钻采过程中水分的作用机理随储层温度-压力环境动态变化而变化。针对水分对甲烷解吸作用机理不清、影响界限不明的现状，由此提出了量化储层水分含量及分布特征，增强甲烷解吸与气-水运移，完善甲烷吸附/解吸理论与模型，强化水分激励、促进煤层气增产4方面的科学问题及发展方向，进一步深化煤-水界面微观作用在煤层气解吸运...     

自生氮压裂液的改进及其防水锁效果研究

自生氮压裂液进入煤储层后容易引发严重的水锁伤害,造成储层气相渗透率降低,进而导致煤层气井低产。根据自生氮压裂液自身特性,选择了合适的表面活性剂A_1,并通过室内毛管压力实验优选出表面活性剂A_1的最佳浓度。通过渗透率伤害实验测试了添加表面活性剂A_1的自生氮压裂液和自生氮压裂液的水锁伤害程度。结果表明:添加表面活性剂A_1能够有效降低自生氮压裂液的表面张力和储层毛管压力,降低煤储层水锁伤害率,且当表面活性剂A_1浓度为0.15%时,防水锁伤害效果达到最佳。     

双河油田注水井酸化解堵研究

基于双河油田的储层物性特征,通过室内岩心评价实验研究了注水井堵塞机理：注入水中存在大量的固相悬浮颗粒堵塞储层;双河区水敏性矿物含量较高引起粘土膨胀和微粒运移;注入水与地层水不配伍引起结垢降低了储层渗透率。为了解除双河油田注水堵塞,针对注水井堵塞原因,研制了含粘土稳定剂、缓蚀剂、铁离子稳定剂、互溶剂的酸液配方,优化了低伤害酸与土酸结合的复合酸化工艺。物理模拟实验和矿场试验证明了酸液的有效性。     

煤储层含水性及其对煤层气产出的控制机理

煤储层的含水性不仅决定了煤层气吸附成藏理论的应用，影响储层改造措施的选取，也决定了对煤层气产出过程的认识。针对煤层的含水性，煤层气地质学认为煤储层基本饱和水，而瓦斯地质学在瓦斯含量计算和瓦斯渗流中基本没考虑水的影响，相当于认为煤储层饱和气。从煤层水来源、煤储层埋藏及热演化史的角度阐述了煤储层含水性的变化，分析现今煤储层可能存在饱和水、超低饱和含水、不饱和含水和不含水4种状态。煤储层热演化生烃及其造成的储层润湿性的改变，先存气体对后期水侵作用的影响是影响储层现今含水性的关键因素。由于我国构造运动复杂，多发生后期水侵，“大孔裂隙饱和水、小微孔饱和气”可能为多数煤储层气、水赋存状态。这种气、水赋存状态，可以有效回应煤层气地质理论中“煤储层饱和水，兰氏吸附理论不适用”的论点，同时也决定了在煤储层含气性分析中应该考虑毛管力的影响。此外，煤储层为低孔、低渗储层，早期的排采阶段一般为单相水流，煤层气的排采过程需要确定并考虑启动压力梯度的影响。综上所述，开展煤-水-甲烷条件下的煤储层润湿性研究，生烃作用及先存气体对储层含水性的影响研究，重新认识煤储层的含水性，并基于此进一步刻画煤层气的赋存和产出过程，...     

酸化作业中的储层伤害

由于储层岩石成分、结构及储层中流体的不同，导致酸化技术的复杂性，使得有的酸化作业不但不能解除原有的储层堵塞，相反会给储层带来进一步的伤害。因此，酸化作业中如何采取积极有效的措施就成了酸化中的首要问题。较为详细的介绍了酸化作业中可能引起的储层伤害。     

煤层注水后水锁效应的研究现状与进展

为了深入研究煤层注水后的水锁效应,在国内外关于水分影响瓦斯解吸与运移规律研究的基础上,综述水锁效应的表现形式、影响因素、解锁措施等方面的研究现状,进而分析目前研究所存在的问题,提出需要加强研究的方向。同时,在如何对水锁效应做精确验证、建立水锁影响程度的预测及评价方法、寻找解除水锁措施等方面还需要深入探讨。加强水锁效应的研究能为煤层注水技术在瓦斯治理和利用领域的应用提供有力支撑。     

煤储层水文地质特征及其煤层气开发意义研究综述

我国煤层气资源开发具有广阔的前景，煤储层水的演化过程及其在煤层气开发过程中的运移规律对煤层气的富集和产能有重要影响。文章阐明了煤储层水的组成、性质、来源及同位素年代学研究进展；分析了煤储层水运移过程中压降漏斗的扩展规律和井间干扰机理，探讨了煤储层水运移过程中可能造成的储层伤害，并根据煤储层水的演化过程及其在煤层气开发中的运移规律，对煤层气开发提出几点建议。研究总结表明：(1)煤储层水来源于原始沉积水、渗入水、深成水以及成岩水，原始沉积水的钠氯系数(r_Na⁺/r_Cl^-)<0.5，肖勒系数IBE>0.129，矿化度>10 000 mg/L；渗入水则与原始沉积水相反，深层水的δD介于-80‰～+40‰，δ¹⁸O介于+7‰～+9.5‰，成岩水δD介于-65‰～-20‰，δ¹⁸O介于+5‰～+25‰；(2)煤储层水地球化学特征对煤层气的富集、开发有重要指示意义，煤层气高含气区通常具有钠氯系数、脱硫系数、镁钙系数小，变质程度高的特点，低含气区反之；(...     

岩溶地下河水资源开发利用工程实践

开发利用地下水资源,对促进干旱缺水地区的社会经济发展具有重要的作用.长期以来,地下水开发利用多以钻井开采为主,通过堵截地下河成库的方式开发利用是一种全新的思维.通过对岩溶洼地成库条件和受淹及干枯机理的调查分析,提出了堵截地下河成库方案,并详细论述了堵截施工方法和工艺.     

神府矿区大型水库周边浅埋煤层开采水害防治技术

以神府矿区大型水库常家沟水库为例,运用水文地质勘探、钻孔实测、理论计算、数值模拟等手段,查明了常家沟水库周边水文地质条件,拟合得出导水裂隙带高度计算公式,开展了大型水库周边浅埋煤层开采水害问题防治技术研究。研究结果表明:研究区水库周边煤层开采导水裂隙带预计发育高度约为72.8 m,常家沟水库周边煤层开采存在的水害主要包括烧变岩涌(突)水问题、萨拉乌苏组突水溃沙问题、常家沟水库倒灌水害等问题,针对常家沟水库浅埋煤层开采不同水害问题,提出了留设保护煤柱、帷幕注浆与井下探放水疏放、井下探放水与地面抽排联合疏放、上覆煤层采空区积水探查与疏放、沟道裂缝填埋等水害防治技术。水库周边15207工作面回采时,在留设保护煤柱的基础上,采取帷幕注浆625 m,施工疏放4-2煤烧变岩积水钻孔28个,累计放水量33 523 m3,保障了工作面安全回采。     

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强矿压与瓦斯灾害防治等方面具有应用前景。     

复杂水文地质条件下立井掘凿综合防治水技术

探讨了复杂水文地质条件下立井掘凿井内综合防治水技术,在检查钻孔与电磁法探测结果指导下,采用“追、截、围、堵”及超前预注浆等系列井内综合防治水技术方法。     

巴拉素井田煤层富水机理与注浆堵水技术

陕北侏罗纪煤田榆横矿区(北区)是我国重要的煤炭生产基地,区内大型矿井分布较多,煤层埋藏相对较深,在采掘过程中发现有富水煤层问题。为研究区内煤层富水机理及采掘过程中的水害问题,以巴拉素煤矿2号富水煤层注浆堵水治理工程为例,通过对水文地质条件和地下含水层之间水力联系情况分析,查明了区内各含水层水文地质特征及类型,确定了2号煤层水为立井井筒过煤层段的主要充水水源,并提出了富水煤层注浆治理保障新技术。通过抽水试验、水化学测试,发现区内地下水含水层主要为第四系松散层潜水含水层、白垩系下统洛河组孔隙-裂隙含水层、侏罗系中统直罗组碎屑岩类裂隙含水层、2号煤顶板延安组碎屑岩类裂隙含水层、2号煤层含水层等。第四系松散潜水含水层和白垩系洛河组孔隙裂隙含水层之间水力联系密切,其他含水层之间均未发现水力联系。根据现场实际及多次实践,确定以"引流注浆、帷幕封堵"为总体思路,运用"井下打钻,地面拌浆,管道输送,高压灌注"的方法,完成2号煤层富水区段的封堵。研究及实践结果表明:通过多种材料结合、钻探注浆等组合工艺实施后,在副立井井筒马头门煤层揭露区段及待掘巷道周围形成了有效的止水帷幕,将掘进巷道与富水煤层隔开,最大程度地减小井筒涌水量,超出预期目标完成注浆堵水任务,副立井井筒总涌水量由最初的150 m~3/h(最高200 m~3/h)衰减至竣工时的11 m~3/h,注浆堵水率约为93%,实现了对富水煤层大量出水有效封堵的目的。     

压力敏感性对深层低渗储层伤害特征研究

通过对文东油田文203断块储层岩石的压力敏感性伤害程度的研究，认为在油藏投产后，随地层流体的采出，地层孔隙压力逐渐降低，储层上覆有效压力增大，导致储层渗透率有较大的降低，影响了深层低渗储层油田注水开发的效果，提早注水和保持压力开采是防止压力敏感性伤害，保持储层渗流能力的主要方法。     

煤矿酸性矿坑水和矸石氧化淋滤水对地表水体污染现状及防治对策建议

阐述湖南部分生产煤矿、未封闭老窑酸性矿坑水和矸石氧化淋滤水对溪、河、水库等地表水体污染特征,分析煤矿开采酸性矿坑水和矸石氧化淋滤水的形成机理、处理现状,提出了防治措施及建议。     

云南会泽铅锌渣库防渗设计

云南会泽铅锌渣库地处云南省会泽县金钟镇华泥村境内,库区内的岩溶形态易造成渗滤液渗漏而污染环境。采取压力灌浆对溶洞进行充填,同时对渣库库底及岸坡、集液池及拦渣坝、拦污坝进行水平防渗处理。采用上述措施后,库内堆积尾矿及其渗滤液可与四周土壤及地下水完全隔绝,从而阻止渣库对环境的污染。     

武汉-1超深地热井钻井成井工艺

根据设计要求及地质特征,武汉-1超深井采用回转钻进、泥浆泵正循环、牙轮钻头钻进、钻铤给压钻进工艺,采用合理的钻探技术参数保证地热井结构及垂直度符合设计要求,并对泥浆进行降密度、提粘、提切并加入适量堵漏剂的方法堵漏,取得了良好效果。抽水试验说明该井出水能力较强,热储层含水层富水性较好,且水温不受气温影响,在井流试验过程中水温损失所占比例较小,证明了本井的钻井和成井技术是合理的。介绍了武汉-1井的钻井成井工艺及抽水试验成果。