D气田衰竭疏松石英砂岩浅气层漏失机理及防漏技术

衰竭气层具有气层孔隙压力、坍塌压力、漏失压力、破裂压力等较原始值明显降低的特点，并且钻井施工压差相对较高，井漏易发和气层损害是困扰施工安全和工程质量的主要难题，而搞清漏失机理及漏失性质是解决该难题的关键。为此，结合南海北部D气田大位移水平井钻井实践，研究提出了一套衰竭疏松石英砂岩浅气层井漏诊断及防控配套技术，该技术基于衰竭气层现今四压力剖面及水力学分析，结合漏失特征，首先对漏失性质准确研判；在此基础上，兼顾防漏及气层保护需要，从减小循环压耗及ECD值、降低施工压差入手，研发形成无固相返排解堵弱凝胶钻井液EZFLOW-Ⅱ，并依据衰竭气藏现今四压力剖面，大位移水平井井眼清洁、保护气层需要，对钻井液密度及流变性、封堵性和润滑性进一步优化，配合控制钻速、定期短程起下钻、强化固控等工程措施，实现了良好的防渗漏、防压差卡钻以及气层保护效果。该技术解决了南海北部D气田衰竭石英砂岩浅气层大位移水平井井漏及其引发的气层损害难题，相关成果对于类似低压衰竭疏松砂岩浅气层防漏、保护气层工作具有指导意义。      

钻井液纳米颗粒封堵性评价方法研究

目前没有针对纳米封堵剂封堵效果评价的方法。在室内进行评价时，实验结果往往会无法反映出纳米颗粒的封堵作用。在借鉴现有评价方法的基础上，通过对滤失介质的选择和改善，形成了渗透性滤失评价方法。该方法可操作性高，能反映出纳米颗粒的封堵效果，并通过对不同粒径的纳米颗粒封堵效果的评价对该方法进行了验证。该方法对于纳米颗粒的评价和在现场施工中的选择都有一定评价参考作用。      

胶砂经硫铝酸盐水泥砂浆修复后的性能研究

研究新拌硫铝酸盐水泥砂浆浆体的流动度、塑性粘度、屈服剪切应力等流变性能参数对其自身以及其修复普通硅酸盐水泥砂浆后的基本力学性能(抗折,抗压强度、劈拉强度、干燥收缩率和冲击韧性)和抗氯离子渗透性能的影响.文中用水泥砂浆经修复后的抗折、劈拉、冲击韧性、干缩值和抗氯离子渗透性能来表征硫铝酸盐水泥砂浆修复胶砂后的粘结作用.研究表明,浆体的流变性对材料的基本力学性能、冲击韧性和抗氯离子渗透性能无明显影响.然而,随着新拌浆体流动度的增加以及塑性粘度和屈服剪切应力的降低,新老混凝土的粘结作用呈现先增强后减弱的趋势.当新拌浆体的流动度为191 mm,屈服剪切应力和塑性粘度分别为451Pa和7.3 Pa·s时,修补浆体修复普通硅酸盐水泥砂浆后的基本力学性能、冲击韧性和抗氯离子渗透性能最好.氯离子渗透实验前给试件施加循环荷载能降低试件的抗氯离子渗透性能.此外研究表明修补砂浆修复普通硅酸盐水泥砂浆后的力学性能以及抗氯离子渗透性能比其自身力学性能与抗氯离子渗透性能差.     

水—力耦合条件下灰岩渗透性试验研究

为了研究围压与渗透压差对灰岩渗透性影响，通过水—力耦合试验对不同条件下的岩石破坏过程的渗透性进行了测定。结果表明:在岩块破坏之前的压缩、变形阶段，岩石渗透率低，难以测出；在岩块达到峰值强度后，渗透率突增，在应变软化阶段渗透率最大；随着围压的增高渗透率减小，高围压状态下围压对灰岩渗透率的影响程度降低；随着渗透压差的增加，灰岩渗透率增大，高围压状态下，渗透压差对渗透率的影响程度较弱，试块的破坏位置集中在进水端位置附近。研究成果有助于深化对深部开采高地应力高水压条件下突水演化过程的认识。     

围压下煤储层应力-应变、渗透性与声发射试验分析

煤储层应力-应变、渗透性与声发射特征是煤储层压裂改造和产能评价研究的基础,声发射技术作为研究煤、岩石类材料失稳、破裂及其演化过程有效方法,已被广泛应用。采用沁水盆地西山矿区石炭系太原组8号煤层样品开展了不同围压下煤样应力-应变、渗透性与声发射试验研究,揭示了围压对煤的应力-应变、渗透性和声发射的影响及其控制机理。研究结果表明,基于煤样全应力-应变-渗透性-声发射特征,将煤的变形破坏过程划分为孔隙压缩与弹性变形阶段、塑性变形阶段和破坏失稳阶段3个阶段。在孔隙压缩与弹性变形阶段,荷载作用初期煤中孔隙-裂隙逐渐被压密,煤样渗透率下降,进入弹性变形阶段,煤样渗透率较低,声发射活动不明显。在塑性变形阶段,随着轴向应力的增大煤中裂隙扩展,煤样渗透率增大,声发射活动强度明显增高并达到峰值。破坏失稳阶段,煤的轴向应力随应变的增加而降低,煤样渗透率开始下降,声发射强度也逐渐降低。煤的轴向破坏荷载和有效弹性模量以及残余强度均随围压的增高而增大,煤样的初始渗透率、峰值渗透率和残余渗透率以及累计声发射振铃计数均随着围压的增加而降低。不同围压下煤样应力-应变、渗透率和声发射特征是不同围压下煤的破坏机制所致。     

超高压水力割缝增透卸压规律研究与应用

运用FLAC3D软件模拟不同割缝压力和割缝间距条件下,钻孔周围煤体应力分布特征,分析了穿层钻孔水力割缝煤体卸压规律。通过在赵固二矿实施超高压水力割缝增透技术工艺,有效解决了单一低渗坚硬厚煤层瓦斯抽采技术难题,增大了抽采钻孔卸压范围,大幅提高了煤体透气性。     

近距离煤层群保护层开采底板卸压瓦斯抽采技术研究

针对沙曲矿近距离煤层群开采中的瓦斯防治问题，综合运用理论分析、数值模拟的方法对保护层开采时底板卸压效果进行分析，结合塑性区的发育形态编写fish语言获取被保护层中渗透系数的变化规律，并用于工程实践。结果表明：在2号煤层作为保护层开采的情况下，底板卸压深度可达20～36m，大于3+4号煤层与3号煤层之间的最大垂直距离，3+4号煤在上煤层的保护范围内|随着保护层的开采，被保护层渗透性系数明显提高，最大值可以达到5.2，虽然随着工作面推进覆岩垮落，渗透性系数会有所回落，但与初始值相比依然有较大提升|在2号煤层的回采时，对底板穿层钻孔进行了瓦斯浓度实测，钻孔中瓦斯浓度最大值可达到70%，抽采效果良好。