煤层气井水力压裂伴注氮气提高采收率的研究

最大限度地提高CH4气体初始解吸压力是提高其采收率的重要途径之一。针对我国"低压"煤储层的临储压力比小、初始解吸压力低、活性水压裂效果不甚理想的现状,系统分析了水力压裂伴注N2增能压裂提高采收率的机理,结合施工现场情况,设计了水力压裂伴注N2增能压裂煤储层工艺参数。屯留井田水力压裂伴注N2增能压裂与常规活性水压裂的临界解吸压力对比表明:水力压裂伴注N2能提高煤层气井排采初期的临界解吸压力,在其他条件相同的情况下,一定程度上能提高煤层气井的采收率。     

晋城无烟煤CO2-ECBM数值模拟研究

基于晋城无烟煤储层地质条件下的储层和煤岩参数,结合晋城无烟煤煤层气藏直井生产必须压裂增产的实际,使用澳大利亚联邦科工组织的煤层气储层数值模拟软件（SIMED Win）模拟了不同生产井和注入井井距（116m、200m、300m）条件下的煤层气增产和二氧化碳埋存过程。研究结果表明,煤储层注CO2增产煤层甲烷效果明显;CO2-ECBM过程中煤层气生产井的气、水产量呈现联动变化;煤储层的割理孔隙度在甲烷解吸、二氧化碳吸附、煤岩有效应力改变的综合效应下呈现增高-降低-增高-降低的变化趋势。综合考虑煤层甲烷产量和CO2的封存能力,选择200m产注井距具有较好的注入增产效果。     

成庄井田西部15号煤储层物性对煤层气井产气量影响研究

基于成庄井田西部15号煤储层物性资料和煤层气生产资料,开展了煤储层物性对煤层气井产气量影响研究。结果表明:煤储层物性对煤层气产出特征和煤层气井产气量具有重要影响,不同的煤储层物性参数对煤层气井产气量的影响和作用机理各异。煤层厚度越大、煤层气含量越高,煤层气资源量、资源丰度及含气饱和度越高,有利于煤层气井高产和提高累计产气量;煤储层压力、煤层渗透率越高,越有利于驱动煤层气渗流高效产出、煤层气井高产和提高采收率;煤的高变质,提高了煤的孔渗性、吸附性和煤层气储集性能,有利于煤层气井高产稳产。但延迟了煤层气井产气高峰期时间,对缩短煤层气开发周期亦不利。     

煤层气垂直井压裂优化系统的设计与实现

为了合理确定压裂泵注参数,以提高煤储层导流能力和煤层气产气量,根据目前煤储层特点,建立了影响煤储层支撑剂评价体系,应用多层次模糊综合评价方法建立了支撑剂优选系统;对压裂液性能、配伍性等性质参数对比,建立了压裂液优选系统;根据压裂的地质和工程影响因素,对不同水力压裂施工参数分类,建立了不同储层渗透率下的泵注参数优化系统。这一系统成功地应用于指导沁水盆地潘庄区块煤层气垂直井的现场水力压裂施工设计。     

煤层气井低产原因及二次改造技术应用分析

我国多数煤层气储层低孔低渗、构造煤发育,储层改造效果难以保障,单井产气量和采收率低。选择高效的储层改造和增产技术,提高低效井产量,是当前煤层气产业发展的关键任务。本文系统剖析“地质储层条件、工程施工改造和排采管理控制”影响的低产原因,分析煤层气井二次改造相关技术及应用效果,为不同类型低效井针对性改造提供建议。煤层气井可二次改造的低产原因主要包括压裂裂缝扩展不足、裂缝/管柱煤粉堵塞和压降面积受限等,改造中需考虑煤体结构分布、初次裂缝形态、储层渗透性、产气产水量变化、排采及控制设备适用性等因素。二次改造技术分为物理法、化学法、微生物法和其他方法,物理法中二次水力压裂、间接压裂和无水压裂技术以及化学法中酸化增透和泡沫酸洗技术运用较广泛。二次改造应根据地质条件、初次改造效果、工程排采情况选择针对性技术,避免储层再次伤害,以实现有效改造,提高煤层气单井和井网产气量。     

不同煤储层渗透率下煤层气直井极限产气量的确定

为了查明不同煤储层渗透率条件下煤层气井极限产气量,保障煤层气井持续稳定高产,根据煤储层几何模型、启动压力梯度与渗透率关系及气体试井、渗流理论,结合实验室测试,构建了不同煤储层渗透率条件下煤层气直井极限产气量的数学模型。柿庄区块勘探开发资料的验证结果表明:当极限产气量与产气高峰的平均产气量接近时,产气控制合理,稳产期能够保持持续、高产;其他条件相同时,极限产气量随渗透率增加呈乘幂型增加,随单相水流阶段产水时间的延长呈指数型增加;煤储层渗透率相对较低时,尽量延长单相水流阶段的排采时间是提高煤层气井产气量的一项关键措施。     

潞安矿区煤层气增产方式研究

通过对潞安矿区煤层气井生产历史分析,结合国内外煤层气增产技术,对研究区煤储层特性、煤岩体力学性质进行了研究,重点分析了煤岩体力学特征对压裂技术的影响,提出了适合于本区的煤层气增产措施,包括垂直井与中半径水平井组合技术,空气、泡沫钻井技术,氮气泡沫压裂技术等。     

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。     

赵庄井田煤层气水平井产能影响因素敏感性分析

以赵庄井田3#煤为例,参考X-01井的储层参数,利用数值模拟软件,研究了煤层厚度、煤层气含量、储层渗透率、吸附性、储层压力、压裂段数等因素对煤层气水平井产量的影响。研究结果显示:产气量与煤层厚度、煤层气含量、储层渗透率和压裂段数呈正相关关系,随其增大而增大;随Langmuir体积的增大而减小,呈负相关关系;储层压力对产气量大小无影响,只影响煤层气井的产气时间。     

液氮伴注辅助水力压裂技术在构造煤储层煤层气增产中的应用研究

在系统分析总结构造煤储层物性特征的基础上,结合液氮伴注辅助水力压裂复合增产的技术原理与优点,提出了基于构造煤储层特点的液氮伴注辅助水力压裂复合增产技术,并进行了现场实际应用。应用结果显示: 实施该复合增产技术后,压裂液排出迅速,增产效果达 50%,有效地减少煤层污染,提高煤层气井单井产量,高产稳产时间长,表明液氮辅助水力压裂复合增产技术能够有效提高煤层在煤储层中解吸、扩散、运移速度缓慢问题,对构造软煤具有很好的适应性。     

实施综合抽放 提高瓦斯抽放率

通过对芦岭矿瓦斯抽放的实践认识到根据矿井瓦斯的不同来源进行多种抽放方式相结合的综合抽放,是芦岭矿解决瓦斯问题的根本出路,也是保证矿井安全生产提高瓦斯抽放率的一个重要途径.     

淮北煤田芦岭矿区次生生物气地球化学证据及其生成途径

从煤储层甲烷碳氢同位素组成、甲烷与水的氢同位素值的定量关系、煤层气田产出水的来源3个方面探讨了淮北煤田芦岭矿区煤层气的成因,结果表明：煤层气组分中甲烷气占绝对优势（达97%以上）,且明显显示出极干气的特征;甲烷碳和氢同位素值范围分别为-67.6‰~-64.2‰,-206‰~-224‰,属于生物成因气的分布范围;甲烷氢同位素值（δD（CH4））和水氢同位素值（δD(H2 O)）定量关系表明,煤层甲烷气主要是二氧化碳还原作用生成的次生生物成因气;煤层水样品点同位素值均落在大气降水线附近,说明煤层水的主要来源为大气降水,符合生物成因气生成需有雨水补给的条件。综合3个方面定性和定量分析结果,并结合研究区构造-热演化史,认为现今淮北煤田芦岭矿区的煤层气主要为次生生物成因气。     

芦岭煤矿东风机启用对通风系统影响预测模拟研究

针对芦岭煤矿南风机系统无法满足安全生产需求的现状,分析了通风系统存在的问题,提出了开启东风机的改造方案,并预测了东风机开启对通风系统的影响;根据其矿井的生产规划和生产布局,利用计算机模拟了通风困难时期各主要通风机的通风能力,从而为芦岭煤矿通风系统的安全可靠性和主要通风机的安全经济运行提供有力的保障。     

生产过渡时期通风系统改造

介绍了芦岭煤矿生产过渡时期一水平西轨大巷报废前的通风系统状况,以及改造后的通风系统状况,改造后的通风系统解决了过渡时期瓦斯涌出对矿井的危害问题。     

郭家河煤矿CO2深孔预裂爆破钻孔间距优选

二氧化碳致裂器致裂煤层增透技术是一种基于液态二氧化碳经气化膨胀做功的新型卸压增透技术，合理的爆破钻孔间距能够显著降低爆破成本。以郭家河煤矿1302工作面为例，采用现场试验方法，开展了不同钻孔间距(2.5，3，3.5，4 m)的试样研究。研究表明：钻孔间距越小爆破后瓦斯抽采纯量及浓度越高，当钻孔间距减小至3 m时，钻孔间距进一步减小，对瓦斯抽采效果影响较小，依据试验结果将该工作面爆破钻孔间距确定为3 m。     

芦岭矿断裂构造特征及对生产影响研究

利用钻探、井下实际揭露等资料对芦岭井田断裂构造进行了分析研究,给出了芦岭井田断层、褶曲等构造的性质、特征和发育的一般规律,总结出了断裂构造对芦岭矿安全生产的影响规律。     

芦岭煤矿特厚低透气性煤层瓦斯综合治理技术与实践

阐述了芦岭煤矿瓦斯抽放基本方法，分析了芦岭煤矿的瓦斯综合治理技术、现场使用条件和技术参数，提出了矿区瓦斯治理技术上的发展方向。     

玉溪煤矿CO2气相压裂煤巷防突快速掘进技术

玉溪煤矿首采工作面在煤巷掘进过程中,突出指标参数频繁超标,瓦斯异常涌出,瓦斯超限,导致被迫停产、掘进速度慢。为解决安全快速掘进的生产技术难题,玉溪煤矿开展CO2气相压裂消突快速掘进技术研究和试验。结果显示,采取气相压裂措施后,平均每百米巷道掘进K1值超标0.15次,较压裂前降低了11倍;掘进过程中瓦斯涌出趋于均匀化,瓦斯涌出浓度峰值相对降低,有效避免了瓦斯超限;巷道掘进日均进尺5.38m,较气相压裂前(日均进尺2.79m)巷道掘进速度提高了1.92倍。CO2气相压裂消突快速掘进技术有效保障了矿井安全和高效生产。     

唐山矿注水压裂工业试验研究

 瓦斯一直是制约煤矿企业安全生产的主要危害之一,瓦斯抽采已成为治理矿井瓦斯的主要手段和未来趋势。论文设计并实施了唐山矿T3286工作面注水压裂增透抽采工业试验,实践验证了注水压裂增透对提高抽采效果的有效性。对于唐山矿T3286工作面,优选注水压裂的相关技术参数：注水压力为12MPa时注水影响半径为20m。研究结果对于煤矿企业,特别是唐山矿提高瓦斯抽放率具有重要意义。