欧盟页岩气水力压裂法开采生产基本准则及启示

欧盟页岩气储量丰富,但技术有限,考虑到水力压裂技术所带来的对公众健康和环境安全的潜在影响,欧盟委员会于2014年1月发布了《页岩气水力压裂法开采生产基本准则建议案》,从环境维护、基础环境数据监测、勘探与开采地选择、操作规范、物质使用及监管措施等方面对页岩气开发加以规范。我国页岩气利用前景与问题与欧盟类似,未来应借鉴欧盟经验,加快我国页岩气开发标准规范的制定,推进形成符合我国国情的页岩气开发管理制度。     

低渗透页岩气开采水锁效应的处理方法

为了探究水锁效应的处理方向,总结了水锁效应的产生机理和影响因素,分析了当前水锁效应的处理方法,提出在超临界CO_2压裂液中添加膨胀剂的处理设想。超临界CO_2压裂法在一定程度上缓解了水锁效应;超临界CO_2与膨胀剂相结合能发挥各自优势,可提高页岩气开采效率。     

水力压裂中支撑剂对黔北页岩孔隙结构的影响

为获得黔北页岩水力压裂过程中使用支撑剂对页岩孔隙结构(孔喉和孔径)的影响,以贵州省凤冈风参1井(FC-1)页岩样品为研究对象,分别在不同浓度支撑剂配比的压裂液下进行页岩水力压裂实验,并分析页岩的孔隙结构随支撑剂压裂液浓度的变化规律。实验结果表明:清水压裂后页岩孔隙的大孔喉变化很小,小孔喉分布增多,压裂对孔隙孔径的影响较小;清水+支撑剂压裂液压裂后孔喉分布主要都集中在小孔径位置,无论是孔隙的孔喉还是孔径,使用清水+1%陶粒支撑剂压裂后,大孔喉和大孔径的占有率均较高,页岩渗透率最大;清水+1%陶粒支撑剂压裂效果较理想,可以作为黔北地区页岩气开采水力压裂过程中的目标压裂液。     

压裂返排液水质在线检测控制技术研究及应用

对压裂返排液在线水质检测方法进行了分析。同时,详细讲述了压裂返排液在线离子检测的难点、检测工艺、控制算法及压裂返排液在线检测控制系统应用情况。压裂返排液在线检测控制系统具有运行稳定、节省药剂、可靠性高等优点,保证了压裂返排液处理后出水的稳定性。     

不同类型压裂返排液对煤层气储层的伤害实验研究

为了明确压裂返排液对煤层气储层的伤害情况,选择山西沁水盆地某煤层气矿区储层煤样和不同类型现场压裂返排液为研究对象,通过煤岩心驱替实验、煤储层裂缝导流能力实验以及煤层气解吸实验评价了不同类型压裂返排液对煤层气储层的伤害情况。结果表明:经过不同类型的压裂返排液污染后,目标区块煤层气储层煤岩心渗透率、裂缝导流能力和煤层气解吸能力均有不同程度的下降现象,其中线性胶压裂返排液对煤层气储层的伤害程度最大,清洁压裂返排液次之,活性水压裂返排液的伤害程度最小;结合不同类型压裂返排液的基本性能评价情况,认为压裂返排液对煤层气储层的伤害原因主要包括固相颗粒堵塞损害、微粒运移堵塞损害和水锁损害等。     

榆横北区中深埋煤层开采水力压裂技术实践

陕北侏罗纪煤田榆横北区内的矿井大多数处于初期开发阶段,且区内的煤层赋存条件差异较大,在其西侧中深埋矿井的矿山压力规律、顶板管理手段等方面的经验不足。为了探索该区域首采的2号煤层开采后,其坚硬顶板卸压、围岩释压等技术问题,以巴拉素煤矿为例,结合长距离定向钻和短距离常规钻的水力压裂技术,通过分析压裂数据曲线、相邻钻孔及锚索的出水情况及孔内窥视结果,对2102首采工作面切眼顶板水力压裂工程进行研究。结果表明,区内2号煤层顶板坚硬,煤层回采后自然垮落难度较大,采用长短钻结合的水力压裂技术,可有效释放煤层顶板的压力,解决矿压集中及悬顶的隐患威胁,确保工作面的安全开采。该水力压裂技术实践可为后期矿井相关矿压管理工作提供依据和借鉴。     

页岩气/煤层气压裂井非均质缝网试井反演方法

页岩气/煤层气压裂井缝网反演是开发调整部署、提采方案优选与效果评价的基本依据,但储层天然裂缝发育,压裂缝网形态复杂、非均质性强,现有试井方法难以有效反演。在表征页岩气/煤层气赋存、非线性流动机理、不同尺度非均质缝网的基础上,建立了压裂井多介质渗流数学模型,基于改进格林元方法实现了模型的高效数值求解,获得了页岩气/煤层气压裂井的压力动态响应特征,明确了流动阶段与非均质缝网参数的影响规律,构建了非均质缝网参数的试井反演方法,并结合现场案例进行了应用研究。结果表明：页岩气/煤层气压裂井压力动态响应主要展示出6个流动阶段,考虑储层分区后会出现改造区拟稳态流动阶段;裂缝导流能力主要影响早期双线性与线性流阶段,裂缝长度对边界控制流之前的阶段均有较大影响;相同裂缝长度与压裂段数下,缝网形态的压力动态响应较弱,需要联合地质、压裂、微震监测等资料才能反演缝网非均质性;所提出的试井分析方法综合了缝网建模、动态模拟、特征线/图版拟合等过程,可以实现压裂井非均质缝网反演,为页岩气/煤层气气藏工程研究提供了理论基础与技术支持。     

页岩气资源评价中含气量计算方法初探

页岩气是以游离、吸附和溶解状态赋存于暗色泥页岩中的天然气,其赋存形式具有多样性,其中以游离态和吸附态为主,仅存在少量溶解态.页岩气资源评价的关键是吸附气和游离气含量的计算.游离气的主控因素是泥页岩有效孔隙度和气体饱和度,吸附气量的主控因素是有机质数量和有机质成熟度.本文在分析页岩气资源评价工作中关键参数的基础上,主要了介绍游离气和吸附气的主控因素及计算方法.     

水力压裂过程中单位注液量变化特征研究北大核心

为研究煤层水力压裂过程中其单位注液量的变化特征,采用工程试验的方法,以四川省宜宾市筠连县金钟煤矿1703采煤工作面为试验地点,通过对煤层钻孔水力压裂过程中各管路单位液体流量的监测和分析,发现在正常水力压裂过程中,进液管及回液管的单位液体流量拟合曲线均呈“抛物线”状,而单位注液量则可以划分为下降阶段和波动阶段;结合水力压裂过程中其注液压力的变化情况,发现注液压力在煤体出现开裂及裂缝扩展时会出现明显的“卸压-恢复”现象,而单位注液量则相应的出现“升高-恢复”的现象,并且两者具有同步性;此外,根据水力压裂过程中其单位注液量的变化特征将整个水力压裂过程划分为3个阶段:充液阶段、蓄能与煤体开裂循环阶段及停止开裂阶段。     

坚硬顶板岩层水力压裂主裂缝中高速压裂液的湍流效应

本文以内蒙古巴彦高勒煤矿31103工作面为研究背景,采用断裂力学、材料力学结合岩石力学的理论分析方法,以及数值模拟软件进行实验方案设计,对31103工作面上覆10 m厚硬顶板水力压裂卸压防冲合理施工工艺参数开展研究。首先,建立高压水流驱动下压裂岩层中主裂缝起裂扩展力学模型,得到实际条件下水力压裂裂缝起裂的临界水压与扩展裂缝几何尺寸的关系式。其次,根据Comsol流固耦合模拟实验软件对高压水流在钻孔及裂缝中流动造成的孔壁表面压力与裂缝扩展边界条件的计算收敛结果可知,在封孔、注水、憋压直至裂缝贯通水压骤降的施工过程中,压裂液的流动状态与岩石钻孔和裂缝表面张力之间存在相互作用关系。最后,考虑现场施工反馈的数据信息,确定适合巴彦高勒煤矿31103工作面厚硬顶板的合理水力压裂施工工艺参数。     

页岩气开采压裂液技术进展

页岩气是一种分布广泛且储量丰富的非常规能源,但由于其储层具有孔隙度小及渗透率低等特性,一直以来页岩气未得到大规模开采。直到近20年,页岩气开采技术才得到飞速发展,这主要得益于水力压裂技术的进步。压裂液是水力压裂的重要组成部分,其性能的优劣直接影响水力压裂施工的成败。通过调研国内外文献,结合国内外压裂液技术的发展历程,分析了页岩气开采中几种常用压裂液的优点、适应性及存在的问题,综述了两类新型的无水压裂技术。结合我国页岩气储层的特殊性及压裂技术发展的现状,提出了适于我国页岩气开采的压裂液技术发展的建议,并特别强调了在页岩气开发初期重视环保的重要性。     

水力压裂技术强化瓦斯抽采的应用

水力压裂技术是提高低透气性煤层瓦斯抽采效果的一种有效的增透措施。针对煤矿井下低透气性煤层瓦斯抽采浓度低、衰减系数大、抽采时间长且钻孔施工量大等问题,结合现场实际情况,确定压裂所需的仪器设备和工艺参数后,在工作面回风巷实施煤层压裂增透。根据压裂前后的瓦斯抽采参数跟踪记录,两者对比结果表明:对煤层进行压裂增透后,钻孔的最大瓦斯抽采流量和浓度最大可以提高3.65和4.42倍,煤层透气性显著提高,达到了强化瓦斯抽采的目的。     

Underground Heating of Injected Hydraulic Fracturing Fluid

An analysis is performed for the qualitative features of heat transfer from a productive stratum to a crack of hydraulic fracturing. It is established that the approximate thermal profile of the fracturing fluid is independent of the input parameters of problem. __________ Translated from Fiziko-Tekhnicheskie Problemy Razrabotki Poleznykh Iskopaemykh, No. 5, pp. 28–33, September–October, 2005.     

基岩水井水力压裂专用压裂液试验研究

为了开发高粘、低滤失、抗水敏性好的基岩水井专用压裂液,通过胶凝剂、交联剂、破胶剂、防腐剂选配,以及配方试验等方法,确定了以田菁粉为主剂,辅以交联剂、防腐剂、破胶剂等添加剂的基岩水井水力压裂专用压裂液。该压裂液具有成本低、性能稳定、环保无污染等特点。作为基岩水井水力分段压裂技术的关键技术之一,压裂液研究为实现基岩水井水力分段压裂技术整体突破奠定了基础。同时,积累了针对不同岩性岩层压裂液研究的经验,供同行参考。     

穿层压裂抽采一体化钻孔封孔长度研究

针对穿层水力压裂抽采一体化钻孔封孔技术现场施工难度大、封孔长度不合理等问题,在原有的瓦斯抽采"两堵一注"封孔技术基础上,提出改进的适用于压裂抽采一体化钻孔的封孔技术;建立水力压裂条件下囊袋力学模型。通过确定首山一矿己_(15-17)煤层合理的最大水力压裂压力,计算此压裂压力条件下合理的封孔长度;通过FLAC~(3D)数值模拟分析瓦斯抽采条件下的合理封孔长度,最终确定合理的封孔长度为10 m,并在底抽巷布置不同封孔长度的穿层钻孔进行对比验证。结果表明:最大水力压裂压力为25 MPa的条件下,采用10 m的封孔长度能满足水力压裂与瓦斯抽采要求,取得良好的技术经济效果。     

pH值对适于页岩气储层的SDBS压裂液性能的影响研究

在低渗、低孔隙率页岩气储层压裂改造过程中,压裂液体系的pH值直接影响地层中的造缝、稳缝效果。pH值对阴离子表面活性剂压裂液的粘度、表面张力和页岩膨胀抑制性影响很大。通过改变阴离子表面活性剂的浓度,测定了在不同pH值条件下压裂液体系基本性能的变化。研究表明:SDBS压裂液体系的粘度随着pH值的增加先增大后减小,在pH值=9时达到最大;体系在pH值=5时降低体系表面张力的能力最好;页岩的膨胀量随着pH值的增大逐渐增大,在pH=7时膨胀量最大,且随着pH值的进一步增大,页岩膨胀量先减小后增大,在pH值=9时膨胀量最小;当体系的pH值一定时,SDBS在临界胶束浓度状态能够最大程度抑制页岩的膨胀。从化学微观角度上分析了pH值对SDBS压裂液性能的影响,有利于SDBS压裂液体系配方优化。     

应用水力压裂技术提高单一低渗煤层瓦斯抽采效果

针对单一低渗煤层瓦斯抽采困难的问题,提出采用水力压裂技术压裂煤层增大其透气性,提高瓦斯抽采效果。以鹤壁中泰矿业33071抽放巷为试验点,考察了压裂前后百米钻孔瓦斯流量、瓦斯抽采浓度、抽采流量等参数变化情况。试验结果表明:百米钻孔瓦斯流量提高了1.80～2.68倍,单孔抽采浓度和流量比压裂前分别增大了7.5倍和95倍,煤层透气性系数增加了9～18倍,衰减系数减小了210%～280%。     

国内页岩气分析测试技术评价方法

目前全球范围的页岩气开发已经展开。页岩气开发的第一步是了解页岩的特性,只有通过对页岩储层进行详细的勘探评价,充分了解页岩储层特征,找出有利的页岩气勘探开发区域,才能进行页岩气的商业性生产,因此页岩气分析测试技术评价方法体系的建立为页岩气的勘探开发提供有力的依据。本文叙述了中国页岩气5大体系:(1)岩石学分析体系;(2)地球化学分析体系;(3)含气性分析体系;(4)等温吸附实验;(5)特殊岩心分析体系。     

水力压裂技术在煤矿瓦斯治理方面的应用

为了提高煤层的透气性,改善瓦斯抽采效果,许多煤矿对水力压裂技术进行了研究和应用实践。介绍了水力压裂技术原理及工艺,分析了该技术的煤体增透、改变煤体强度、平衡地应力等多重效应。通过实施水力压裂技术,平煤十矿单孔瓦斯抽采时间由原来的7~9d延长到80多d,单孔瓦斯抽采量最大提高120多倍;神火集团梁北矿"三软"煤层单孔瓦斯抽采浓度由4.4%提高到95.0%,瓦斯抽采总量由237.9m3/d提高到1404.4m3/d;贵州六枝工矿2372机巷、1470中巷实施10次水力压裂后,瓦斯抽采时间大幅延长,抽采效率明显提高,消突效果达到预期目标。