沁水盆地深煤层注入CO_2提高煤层气采收率可行性分析

探讨CO2注入深煤层提高煤层气采收率可行性对于解放我国丰富深部煤层气资源具有积极意义。分析了沁水盆地不同深度条件下储层参数的变化规律,开展了CO2注入煤层增产效应的数值模拟研究。结果显示,煤储层参数随埋深呈非线性变化且各参数显著变化深度具有较好的对应性,存在500~600 m,950~1 150 m两个关键转折界限,据此将煤层划分为浅部、过渡、深部三带。随着埋深增加煤储层强非均质向均质转换,即所有参数在浅部较为离散而深部收敛。通过不同深度煤层的CO2注入生产效果模拟显示,注入CO2后煤层气采收率均得到不同幅度提高;注入CO2提高煤层气采收率效果由过渡带、浅部、深部逐步递减;注入时间越早和越长,提高采收率效果越显著;要实现深部煤层气采收率显著增加必须保证一定的CO2注入量;深部CO2封存优势显著。     

沁水盆地南部煤层注CO_2后矿物溶解作用模拟

以沁水盆地南部煤层注CO_2过程中矿物的溶解作用为研究内容,运用PHREEQC进行数值模拟。研究表明:方解石和白云石在地层水中的溶解度随温度增加而降低,随CO_2分压增大而增大;一定盐度区间内,盐效应可增加矿物的溶解度;同离子效应会降低矿物的溶解度,当地层水中部分阳离子含量高时不利于煤层气开采,但对煤层进行碳封存有利。     

沁水盆地深煤层储层特征及压裂改造技术

大量搜集煤层气相关资料,在前人研究基础之上,分析了沁水盆地深煤层(埋深1 000 m)地应力、煤层压力、温度特征、含气特征、吸附/解吸特征、孔渗特征及岩石力学特征。结合深煤层储层特征,提出深煤层压裂过程应用泡沫压裂液;使用低密度支撑剂;采用变排量、大排量、段塞多目数加砂的压裂工艺。     

遥感技术探测煤层渗透性的方法和实践

本文以沁水盆地中5个煤层气富集区块为例，从遥感图像解译、地表岩层节理观测、并下煤层裂隙统计三个层次，对遥感线性要素、地表岩层节理、井下煤层裂隙的排列方向、组合方式进行了系统统计分析和研究，预测了煤层裂隙的优势方位和发育区，进一步选出了煤层渗透性相对较高的有利区块。     

浅埋深煤层开采顶板活动规律相似模拟试验研究

运用实验室二维相似材料模拟试验,通过对煤层模拟开采,得出浅埋深条件下顶板活动规律及覆岩运动特征。分析表明:随着直接顶的断裂和失稳,老顶形成"砌体梁"结构;老顶周期来压步距平均约10.94 m;上覆岩层移动破坏后形成"三带",垮落带范围为煤层上方4~6.3 m,裂隙带最大发育高度为煤层上方19.8 m;弯曲下沉带范围为裂隙带以上直至地表。     

浅埋薄基岩煤层回采巷道支护参数优化设计

针对榆家梁矿44305回风顺槽局部地区顶板岩层破碎、难以支护等问题,采用钻孔窥视仪,对巷道顶板岩性及裂隙发育情况进行分析。并通过建立FLAC3D数值计算模型,对巷道受采动影响后围岩垂直应力和塑性区范围进行模拟,得出巷道顶板最大破坏深度达到1.3 m。根据最大破坏深度并结合悬吊理论,进行巷道支护参数设计。现场工业性试验结果表明,支护参数优化后,巷道顶板下沉量有所减小,局部冒顶得到有效控制,取得较好的应用效果。     

煤层深孔聚能爆破裂隙扩展数值模拟

在煤层深孔聚能爆破现场试验的基础上,应用非线性动力分析有限元软件ANSYS/LS-DYNA对煤体致裂过程进行了模拟,探讨聚能爆破作用下煤体力学行为及裂隙扩展机理。研究表明,爆破改变了煤体应力状态,聚能效应导致煤体力学性质在聚能方向发生显著变化。此外在聚能方向上煤体粉碎区范围相对较小,而裂隙扩张半径明显大于非聚能方向。     

近距离煤层群条带开采关键参数的确定

为了对里彦煤矿建筑物下的煤炭进行合理地开采,针对该区域两煤层间距小、地面建筑物密集等特点,提出了采用条带开采方法保护地面建筑物并回收部分煤炭资源的方案。首先运用山东科技大学自主研发的"地表移动变形预计计算系统"软件确定里彦煤矿的条带开采的采出率应该小于60%;然后应用威尔逊理论确定出上层煤条带开采关键参数为采40m留30m;最后应用数值模拟研究了两层煤条带开采时条带煤柱相互作用的规律,确定下层煤条带开采时应采用与上层煤相同的关键参数。论文分析了上部煤层条带开采对下煤层的应力分布影响,充分考虑了下煤层条带开采前的应力环境,并在此基础上研究了下煤层条带开采工作面的位置的选择及关键参数的确定方法,这是在之前的近距离煤层群条带开采中没有涉及的,对近距离煤层群条带开采设计具有指导作用。     

煤层液态CO_2深孔爆破增透技术

为提高低透气性高瓦斯突出煤层瓦斯抽放率,将液态CO2深孔爆破增透技术运用于煤矿低透性高瓦斯突出煤层,考察CO2爆破对煤层透气性、百米钻孔瓦斯流量、瓦斯抽放量、抽放浓度以及突出预测敏感指标的影响。采用液态CO2爆破增透技术后,增大了钻孔瓦斯有效抽放半径和高瓦斯煤层透气性,显著地提高了瓦斯抽放放率。     

深、浅部煤层底板采动破坏规律研究

采用FLAC~(3D)数值模拟软件对潘北矿11113工作面浅部3~#煤层和潘谢外围深部设计首采工作面3~#煤层开采进行模拟,并从破坏深度、岩体应力场特征方面对二者进行对比研究。     

沁水盆地深、浅煤储层物性差异对比研究

以沁水盆地为主要研究目标,把研究深度划分为800 m以浅和800 m以深2段。通过对深部和浅部储层对比研究发现:在埋深小于800 m时,孔隙度主要分布在4%~13%;在埋深450~800 m时,储层处于伸张状态,渗透率在0.01~10 m D;储层压力与埋深呈现线性增加的关系;在1 000~1 500 m时,吸附量随着深度增大增加得很小。分析表明在800 m以深煤层气的开采难度加大,建议采用增温或驱替等技术开采深部煤层气。     

长沟峪煤矿煤层注水参数设计及数值模拟研究

为了降低工作面煤尘,煤层注水为有效方法,根据长沟峪煤矿-140m水平4槽1工作面的地质特征,确定了煤层注水方式与注水参数以降低煤尘。建立了煤层长孔注水的渗流动态数学模型,利用多物理场耦合分析软件COMSOL,对不同工况下注水侵润半径进行了数值模拟,结果表明该煤层注水方案的可行性和有效性。     

煤层群分组上行开采相似材料模拟和数值模拟

通过理论分析计算,得出上下2组煤开采后的导水裂隙带发育高度以及理论破坏形态预计。通过计算机数值模拟、实验室相似材料模拟,研究分析了上下2组煤开采后覆岩破坏规律及顶底板应力分布规律、覆岩沉降规律,得出导水裂隙带最大值。数值模拟下煤层开采后的覆岩破坏高度,得到模拟的导水裂隙带高度,并与理论值、模拟计算结果对比,综合分析了分组上行开采覆岩破坏与运动规律。     

煤层群分组上行开采相似材料模拟和数值模拟研究

通过理论分析计算,得出上下两组煤开采后的导水裂隙带发育高度以及理论破坏形态预计。通过计算机数值模拟、实验室相似材料模拟研究分析上下两组煤开采后覆岩破坏规律及顶底板应力分布规律、覆岩沉降规律,得出导水裂隙带最大值。数值模拟下煤层开采后的覆岩破坏高度,得到模拟的导水裂隙带高度,并与理论值,模拟得出的结果对比,综合分析分组上行开采覆岩破坏与运动规律。     

煤层气物性参数随埋深变化规律研究

针对深部煤层煤层气的"高地应力、低渗透性"特性导致开发难度大的问题,分析了沁水盆地南部煤层气井岩心试验数据和测井、试井、压裂、生产等实际资料,研究了主要储层物性参数与埋深的关系。研究结果表明:不同储层物性随埋深变化规律各不同,具有跃变式变化特征;拐点变化值并不是一个确定埋深。利用BP神经网络模拟物性参数变化拐点的结果表明:选取的关键参数不同,得到的物性随埋深变化拐点值是不一致的。以力学参数为关键参数的深部煤层埋深拐点为1 043 m;侧重物性参数的埋深拐点为659~950 m;以产能因素为关键参数的埋深拐点为927~1 171 m。     

基于CCUS的深部煤层煤层气采收及CO_2封存效果

针对我国深部煤层气资源丰富,但因经济和技术条件有限,很难对其进行常规开采的问题,提出了CO2捕获、利用与封存(CCUS)技术,采用该技术不但可提高深部不可采煤层中CH4的采收率,而且可将CO2有效地封存在深部煤层中,从而达到减排的目的。研究发现:煤阶、煤层压力、煤层渗透率、注入时间、注入气体的组分等都会对生产井中CH4的采收率产生影响,储层的盖层、埋深、构造发育情况、地震活动情况以及地下水条件等会对CO2的封存产生一定的影响。因此,在实施CCUS技术前,要对选区进行合理的评价,以提高项目实施的可行性。     

葡462区块氮气驱试验提高致密储层采收率研究

大庆葡462区块属于低孔特低渗致密储层,注水难度大,无法建立有效驱替体系,2012年底产油量低,含水高,已全部关井.结合致密储层提高采收率技术及建立有效驱替体系的需求,优选葡462区块,通过对区块油藏地质概况、氮气驱油机理及可行性、地面注采工艺、数值模拟等进行研究,开展了氮气驱油现场试验,本次试验取得了一定效果,截至2...     

多煤层条带开采模拟理论研究

采用相似材料模型实验、有限元数值模拟相结合的综合研究方法,对不同层间距的3层煤条带开采进行了系统的理论研究.揭示了多煤层条带开采的移动变形规律,岩层内波浪沉降发育规律及与层间距、条采尺寸、采出率的相互关系等,提出了多煤层条带开采煤柱的留设方法,为工程实践提供了理论依据.     

高瓦斯低透性煤层深孔松动爆破卸压增透影响参数的数值模拟

建立了高瓦斯低透性煤层深孔松动预裂爆破的力学模型，采用ANSYS有限元模拟软件模拟了爆破孔径、爆破孔和导向孔间距以及装药耦合系数对深孔松动预裂爆破卸压增透效果的影响情况。数值模拟结果表明：爆破孔径、爆破孔和导向孔间距和装药耦合系数是影响深孔松动爆破卸压增透效果的3个主要因素。根据巷道断面情况，适当增加爆破孔和导向孔间距；增大爆破孔径；爆破孔采用完全耦合装药结构，可提高卸压增透效果，从而提高钻孔瓦斯涌出量和抽放量，起到防止煤与瓦斯突出的作用，保证工作面安全生产。