基岩水井压裂增水机理分析

基岩地层压裂增水与岩层性质密切相关,不同岩性其力学性质及其裂隙构造不同,压裂机理与工艺方法就不同。根据基岩地下水岩层特点,结合水力压裂增水试验,着重分析了水力压裂的形成机制,探寻了不同岩层及其力学性质与压裂的关系。     

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。     

潘北矿分段水力压裂增透技术研究

在潘北矿开展了分段水力压裂增透技术试验,通过设计分段水力压裂钻孔组与未采取水力压裂的考察钻孔组进行对比试验研究,结果表明:采用了分段水力压裂钻孔组其关键指标参数远高于未采取水力压裂的考察钻孔组,试验取得了预期效果,极大地有利于矿井的瓦斯治理。     

水力压裂卸压增透技术研究及应用

通过理论分析和现场模拟验证的方法来对井下穿层钻孔水力压裂卸压增透进行研究,通过现场水力压裂效果和现场仿真模拟相对比,证明了井下穿层钻孔水力压裂卸压增透的可靠性,同时也可以运用模拟的方法对井下压裂现场的工艺参数进行优化。     

井下点式水力压裂增透技术研究

为提高煤层透气性和瓦斯抽采效果,研究井下点式水力压裂增透工艺,用低流量水流达到增透效果,从而减小压裂设备体积、质量,以适应煤矿井下受限的空间条件。利用RFPA2D-flow软件,建立符合现场环境条件的三孔数值模型,对点式水力压裂过程进行了数值试验,揭示煤体破坏、裂纹的萌生、发展直至贯通的整个过程。研究了剪应力、水压力、水流量等参数的分布与演化,并通过现场实验进行验证。数值试验与现场试验均表明井下点式水力压裂技术能提高瓦斯抽采量,可使压裂设备实现小型化。     

水力压裂增水技术在青海卤盐矿开采中的试验

针对青海大盐滩地下钾盐矿开采难题,尝试利用水力压裂技术增加卤水井单井产能。从水力压裂技术原理、压裂井布置、压裂与座封段确定、器具安装、压裂施工、抽水试验等方面介绍了卤矿区水力压裂试验。试验结果表明,4眼试验井平均增产559.25%,获得良好的压裂增产效果。首次将水力压裂技术引入到了卤矿区盐田增产领域,填补了国内卤盐矿井压裂增产的技术空白。     

低透气性煤层水力压裂增透技术应用

 针对大兴煤矿煤层透气性差、瓦斯抽采效率低、钻孔施工量大等问题,提出了水力压裂增透技术。研究了水力压裂增透机理,分析了水力压裂提高煤层透气性的过程。结合理论研究与现场经验,进行了高压钻孔密封,确定了工艺参数,完成了现场实施。应用效果证明：实施水力压裂后,水力压裂孔及影响区域内瓦斯抽采孔保持了较高的抽采水平,相对于普通抽采孔瓦斯抽采量提高了7.2倍,水力压裂影响区域内煤层透气性系数提高了79~272倍。     

本煤层顶板水力压裂增透技术的研究与应用

义马煤业集团孟津煤矿二2煤-11031工作面属于弱突出危险性煤层,为了提高11031工作面瓦斯的抽采效率,有效治理瓦斯问题,减少瓦斯事故的发生,对11031工作面实施顶板水力压裂的卸压强化增透措施。实施该措施后,煤层透气性大大增加,单孔瓦斯抽采体积分数和流量大幅提高,煤层瓦斯含量和瓦斯压力大幅降低,保证了该工作面及被保护层采掘工作的安全采掘。     

定向水力压裂增透消突技术研究与应用

针对低透气性突出煤层瓦斯抽采难的问题,提出了定向水力压裂增透消突技术。在研究低渗煤体水压致裂机理的基础上,采用FLAC^3D数值模拟软件分析了煤体应力和位移变化情况,揭示了定向水力压裂区域整体卸压机理。对比压裂前后的各项试验参数,认为定向压裂增透消突技术能够达到消突、增透和降尘的效果,增加了瓦斯抽采量,提高了掘进速度,最终实现了煤与瓦斯安全高效共采。     

深孔水力压裂增透技术在石门揭煤中的应用

利用深孔水力压裂煤层增透技术,能够短时、高效抽出煤层瓦斯,在揭煤前消除煤与瓦斯突出危险,达到安全揭煤的目的。结合焦作矿区的煤层赋存特点,焦作中马村矿在两帮钻场进行集中卸压抽采的同时,根据煤层的具体条件设计采用了增透技术。应用该技术不仅使抽出量大幅度增加,而且使煤体透气性得到明显提高,大大降低了煤层突出危险性。     

水力压裂技术在豫西基岩地热井增产中的应用研究

地热资源是清洁能源,其开发利用主要通过钻井工程来实现。地热资源量(水量)大小决定着开发利用的价值。实际中,因地层等条件的复杂和不确定性,导致地热井出水量和温度不能达到预期的目标。特别是在山区基岩缺水地区地热资源开发,由于水量和温度指标偏低,严重影响了清洁能源的开发利用。本文结合工程实例,首次在豫西基岩严重缺水地区通过压裂车和钻井泵分段水力压裂技术,使低产地热井出水量增加3倍,达到了预期的目的。为今后基岩地区地热和地下水资源开发利用增产提供了借鉴。     

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。     

定向水力压裂技术在7806切眼的应用

中厚煤层多采用综采放顶煤开采方式。在初采过程中,随着回采工作面的不断推进,老空区的悬顶面积不断增大,初次来压前,容易出现压架现象。潞安五阳煤矿7806工作面老顶为细粒石英砂岩,难以冒落,采用定向水力压裂技术应用在该工作面。实施压裂后工作面推进大约9 m时,观测到直接顶开始垮落;推进12 m时,部分老顶垮落;推进16 m时,老顶全部垮落。通过定向水力压裂顶板预裂试验,缩小了顶板初次垮落步距,有效防止了大面积顶板垮落带来的隐患,实现了工作面初采期间安全、高效生产。     

煤层压裂中微裂缝支撑作用的研究

由于煤层自身物理特性，在煤层水力加砂压裂中将产生众多的微裂缝，选择合适粒径的支撑砂充填并支撑微裂缝，即可以达到降滤的目的，又能促进裂缝压降的传导，对提高压裂增产效果有积极意义。本文就此观点进行了论述，并对压裂工程提出了合理建议。     

煤层水力裂缝参数对煤层气井产气量的影响

基于水力压裂增产机理,构建了水力压裂后煤层气井产气量计算模型,编制程序模拟了裂缝参数对煤层气井产气量的影响。结果表明:水力压裂后煤层气日产气量曲线在形态上表现出低-高-低-高-低的特征;随着裂缝长度的增加,日产气量和累计产气量明显增加;当水力裂缝的导流能力小于临界导流能力时,产气量随导流能力的增大而增加,大于临界导流能力时,产气量将保持为临界导流能力时的产气量;增加裂缝的长度比增加裂缝的导流能力更有利于产气量的增加。     

水力压裂消突技术的研究与应用

 为防止煤巷掘进过程中突出事故的发生,实现安全高效掘进,对水力压裂消突技术进行了研究。基于水力压裂消突技术原理的重要性,提出了在平煤十三矿己15-17-11111回风下山掘进工作面实施水力压裂技术。研究对比了措施前后瓦斯相关参数、煤岩体相关参数、掘进速度等参数的变化,结果表明水力压裂消突技术不仅在低透气性突出煤层能起到明显的增透、消突、降尘作用,而且提高了掘进速度,最终实现了煤与瓦斯安全高效共采。     

松软低透气性煤层水力压裂技术研究

针对新安煤矿二1煤层松软低透气性的特点,为增强煤层透气性,提高抽采效率,降低突出危险性,研究了水力压裂技术在松软低透气性煤层中的消突工艺及应用效果。研究表明,实施水力压裂后,煤层透气性显著增加,抽采瓦斯浓度增大105倍,抽采瓦斯流量增大86~204倍,瓦斯的抽采浓度和流量曲线呈现"升-降-升-稳定"的趋势,且稳定抽采持续时间长。     

煤层气井水力压裂液氮伴注与CO2驱替技术研究

在我国煤层气的开发中普遍面临煤层具有的低压、低渗、低饱和度等自然属性问题,针对此问题,提出利用液态气体伴注辅助水力压裂改造煤层技术。文章阐述了液氮伴注技术提高煤层临界解吸压力机理和CO2驱替煤层甲烷机理,结合芦岭煤矿地面煤层气工业试验,进行了液氮伴注辅助水利压裂、液态CO2驱替煤层甲烷试验以及效果分析。结果表明:注入液氮后氮气分子会挤占煤层甲烷分子的空间,为甲烷气体提供外部能量,同时能够降低煤层甲烷分子分压,提高其临界解吸压力,促使煤层更快的解吸出甲烷气体,提高产气量,试验2号井,达到产气峰值3145.2m^3/d仅用190d,稳产期平均产气量为1400m^3/d;CO2具有的强吸附性能够与吸附态煤层甲烷发生置换作用,促使煤层甲烷更快的由吸附态变为游离态,实现煤层甲烷大量解吸的效果,同时CO2在等压条件下还能够降低游离甲烷分压,进一步提高产气量,试验3号井,实际/理论临界解吸压力比值为3.29,达到产气峰值3351.9m^3/d仅用了124d,稳产期平均产气量为800m^3/d。对比可知:液氮伴注技术优势明显,且在后续煤矿工作面回采过程中无新的CO2突出风险。