低透气性煤层的点式水力压裂增透试验研究

针对煤层透气性低,抽采效果不佳的问题,开展水力压裂增透试验。利用数值模拟软件模拟单孔和三孔孔压裂情况下的起裂压力和裂纹扩展规律。基于数值模拟研究结果,确定水力压裂现场试验工艺参数,利用点式水力压裂装置进行了压裂试验。压裂后试验结果表明:煤层的透气性系数、单孔抽采量、抽采浓度分别是压裂前的18.9倍、2倍和2倍。     

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。     

综采工作面水力压裂试验研究与应用

阳煤集团新景煤矿为了降低沿空留巷巷道围岩高应力,在3107辅助进风巷进行了水力压裂试验。试验结果表明:水力压裂对巷道浅部围岩不进行预裂,仅对巷道顶板深部围岩进行预裂与软化,没有破坏巷道浅部煤岩体完整性,对巷道锚杆锚索支护体受力影响较小;水力压裂区域巷道变形较大,巷道高度逐步变高;压裂区域变化较非压裂区域巷道变形相对较小,压裂后,有效弱化了顶板岩层水,改善了巷道变形情况。     

煤层定向分段水力压裂增透装置应用试验研究

煤层定向分段水力压裂技术是增加煤层透气性的有效方法,通过介绍定向分段水力压裂增透技术的基本原理,在实验室内试验了考察所研制的分段水力压裂关键装置的特性,并在淮南潘四东煤矿进行了现场工业试验,结果表明:高压封孔胶囊具有良好的膨胀性和抗收缩性,封孔效果良好,注水器的端堵扭矩在现场应用中应设定在3 N·m以上,13-1煤层的起裂压力在28～30 MPa,单段压裂10 m距离所用的时间为1 h,耗水量10～13 t,压裂时间和耗水量均远小于全孔段水力压裂工艺;实施定向分段水力压裂增透措施后,煤层的平均瓦斯体积分数提高了1.72～3.04倍,平均混合流量提高了2.00～4.04倍,平均日抽采量提高了2.94～10.87倍,能够有效增加煤层透气性。     

采空区下伏煤层水力压裂试验研究与应用

采空区下伏煤层气资源储量丰富,长期未能有效开发。水力压裂技术是一种提高煤层气采收率的有效手段,上覆煤层的开采与重新压实会直接影响采空区下伏煤层水力裂缝的扩展行为。通过大尺寸(300 mm×300 mm×300 mm)真三轴水力压裂试验,分析了不同加卸载应力扰动程度下煤体的力学与声发射响应特征,提出了表征煤体损伤程度的损伤变量T,明晰了损伤与水力裂缝起裂与扩展规律之间的关系。结果表明：采空区下伏煤体垂向应力加载阶段引起的损伤显著大于卸载阶段,垂向加载应力不超过11 MPa时,煤体处于弹性阶段,损伤极少;加载至11～15 MPa,处于屈服阶段,损伤大幅增加;加载至15～18 MPa,处于强化阶段,煤体孔裂隙逐渐被压实。损伤变量T可以有效表征煤体内部损伤程度,Tc为煤体未经过加卸应力扰动时的损伤变量。T=Tc时,煤体内部的损伤程度与未经过加卸载应力扰动的煤体损伤程度相当;T> Tc时,煤体呈应力损伤态,T越大,损伤程度越高;T 相似文献   

新型水力压裂钻孔密封材料的试验研究

针对当前各种密封材料无法满足水力压裂钻孔密封抗高压要求的现状,研发了适用于水力压裂技术的抗高压密封材料。通过与膨胀水泥和聚氨酯进行性能对比,该种改性树脂膨胀均匀,解决了膨胀水泥因弱面而无法有效对水平压裂钻孔进行密封的问题,并且材料固化后的强度显著高于聚氨酯,能够满足抗高压的要求。     

水力喷射分层压裂技术研究与应用

水力喷射压裂是集射孔、压裂、隔离一体化的新型增产改造技术,适用于低渗透油藏直井、水平井的增产改造,是低渗透油藏压裂增产的一种有效方法。依据水力喷砂分段压裂的技术特点开展了水力喷砂分层压裂优化设计,重点对水力喷砂射孔喷嘴个数与直径、磨料浓度与射孔时间、油管与环空排量等参数及以高速剪切后粘度恢复能力强和携砂性能好为目标对压裂液体系进行了优化,并成功在吐哈油田三塘湖区块应用15井次,增产效果显著。在此基础上,进行了该技术的适应性和局限性分析,为吐哈油田下一步自主广泛开展水力喷射分层压裂奠定良好的技术基础,对提高低渗透油气藏增产改造效果具有指导意义。     

井下水力压裂检验技术的研究与应用

分析了煤层压裂的示踪剂硫氰酸铵的检测原理,提出了井下水力压裂示踪剂监测技术,并成功地将应用于中平能化集团十矿,取得了理想的效果。     

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。     

掘进工作面水力压裂技术的研究与应用

为了解决余吾煤业N1202回风巷掘进过程中的瓦斯问题,保证安全生产,采用水力压裂技术增加煤体透气性,提高瓦斯抽采效果。实施水力压裂后,对瓦斯解吸量指标K1值以及瓦斯抽采效果进行了考察,结果表明:在压裂影响范围之内K1值大幅降低,一般在0.28⁰.34 mL·(g·min1/2)-1之间,最大降低幅度达到38%,基本降低或消除了掘进工作面瓦斯突出的危险性;抽采浓度最大达到61%,抽采纯流量最大达到0.4 m3/min,瓦斯抽采量提高了4倍以上。掘进速度得到提升,安全掘进得到了保证。     

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。     

水力压裂周围煤层应力变化试验研究

为得到压裂阶段煤层应力与注水压力的变化规律,通过相似材料模拟试验,在试验室现场还原水力压裂的发生过程,确定压裂时裂隙的发育情况、注水压力与煤层应力的变化规律。试验结果表明:地应力越高,注水压力的升高和煤体破裂的速度越缓慢;距注水孔75 mm范围是水力压裂的卸压区域,注入高压水后,煤体应力转移到深部区域;裂隙以水力压裂孔为中心开始延伸,卸压范围的裂隙发育分为3个等级,40 mm以内裂隙最大,40～6 mm次之,65～80 mm裂隙最小;调整注水孔的压裂方案后,瓦斯浓度同比常规压裂提高20%;钻孔抽采流量同比常规压裂提高40%。     

沿煤高压水力压裂试验与效果

为了进一步探索防治冲击矿压的治理方法,减少冲击矿压对千秋煤矿的威胁,千秋煤矿在研究煤矿井下钻孔高压水力压裂技术时,通过采用电磁辐射仪、微震系统、钻屑法等监测技术,分析得知,高压水力压裂过程中,煤体不断破裂,应力不断释放,应力集中区域应力得以解除,从而达到了冲击矿压的有效防治,同时该技术具有增透、消突、降尘、阻止自然发火等多项功能,实测证明高压水力压裂是煤矿灾害综合治理技术的一种行之有效的方法。     

新义煤矿水力压裂试验与效果分析

新义矿是煤与瓦斯突出矿井,煤层构造发育齐全,煤厚变化较大,破坏严重,构造煤全层发育,煤层松软,煤层透气性差,瓦斯预抽困难,抽放钻孔成孔质量较差。为提高抽放效率,确保煤巷安全快速掘进,通过水力压裂增透技术试验,取得了较好效果,达到了预期目的,为新义煤矿探索出了有效的瓦斯治理方案。     

水力喷射压裂技术在火山岩油藏的研究与试验

吐哈油田牛东区块是一个典型的溶孔、溶洞、微裂缝发育的火山岩油藏,压裂改造采用"深穿透"的思路达到沟通更多储集空间的目的.针对常规压裂工艺存在缝高难以控制、缝长难以保证的问题开展了水力喷射压裂研究与试验,牛东平2井成功实施一次分两层水力喷射压裂,压后初期产油量由1.6t/d增加到18.9t/d,稳产10.8t/d,增产6.8倍,取得了较好的增产效果.     

基于水力压裂技术的煤层应力试验研究

为得到压裂阶段煤层应力与注水压力的规律,通过相似材料模拟试验,在试验室现场还原压裂过程,得到压裂过程中注水压力、煤层应力及煤层裂隙扩展的变化规律。试验结果表明:注水压力的增长和煤体破裂的速度均受地应力影响,地应力越大,注水压力的增长和煤体破裂的速度越慢;距注水孔75 mm为钻孔水力压裂试验的卸压范围,注水后,煤体应力往深部方向转移;裂隙以水力压裂孔为中心开始延伸,卸压范围的裂隙发育分为3个等级,40 mm以内裂隙最大,40～60 mm次之,65～80 mm裂隙最小;调整注水孔的压裂方案后,瓦斯浓度比常规压裂提高20%;钻孔抽采流量比常规压裂提高了40%。     

煤层水力压裂增透技术研究与应用

为了解决坦家冲煤矿2264-1N-S采煤工作面回风巷瓦斯浓度频繁超限问题,提高本煤层钻孔瓦斯抽采率,降低煤与瓦斯突出危险性,提出采用水力压裂增透技术提高煤层透气性.通过对压裂孔周围煤体环向拉应力进行分析,结合环向最大拉应力理论,计算得到煤体裂纹起裂临界水压为15.7 MPa.采用研制出的水力压裂设备进行现场试验后表明:单孔瓦斯抽采流量及抽采浓度均有明显提高,且煤层瓦斯流量衰减系数较低.     

底抽巷水力压裂增透试验研究

针对谢桥矿1351(3)工作面煤层存在的瓦斯抽采困难问题,提出并试验了底抽巷水力压裂增透技术。试验结果表明:单元抽采纯量平均提高1倍,缩短预抽达标时间2~3个月;水力压裂后钻孔抽采半径扩大,由原来的5 m增加至11 m;煤体透气性系数与增透之前相比增加了4.94倍。通过对底抽巷进行水力压裂增透技术的应用,提高了煤层的透气性,达到了瓦斯增透的目的。     

煤层水力压裂增透范围理论分析与试验研究

为了确定煤层水力压裂增透的影响范围,根据水力压裂原理,在分析煤层水力裂缝几何形态和滤失系数的基础上,以连续性方程为基础构建了煤层水力压裂增透影响范围理论模型,然后通过五阳煤矿井下水力压裂生产实践进行了验证。结果表明:模型计算结果与生产实践基本一致,五阳煤矿水力压裂增透的影响范围为20m,水力压裂钻孔间距以15m为宜。     

煤岩水力压裂物理试验研究综述及展望

水力压裂物理模拟是对压裂过程中裂隙演化及其动力学过程的近似再现,成为了煤岩压裂机理研究的重要手段。相似理论是现场原型与试验模型转换的理论基础,试验装置和相似材料是物理模拟试验的物质前提,监测方法及检测技术是评价水力压裂致裂效果的关键部分,从以上3点对水力压裂物理试验的相似理论发展、试验材料和装置的演变、常用监测检测方法的特点和适用范围等方面进行了总结。分析认为：水力压裂的相似准则已经初步成形,但需要结合煤岩物理力学特性进一步修正,并利用数值模拟手段探究相似准则推导中忽略的次要因素影响程度,提高经验方程的可靠性与适用性;针对煤岩的多种物理力学性质,现阶段已得出许多相似材料的经验配比方程,但仍需要一套详尽的配比试验规范及大量试验尝试,提升试验的可重复性,以建立更具普适化的相似材料配比经验方程数据库;压裂装置正向着模拟条件更多、模拟范围更广、模拟尺度更大的多场耦合方向发展,压裂方法也随着工程应用逐渐多样化,但压裂装置三轴加载精度有待进一步提高,以保证高应力条件下压裂试验的有效进行,降低试验操作对最终结果的影响;监测方法与检测技术对水力压裂致裂效果的评价各有优势,相似材料对监测方法与检测技术的...