五点法井网CO2-N2驱前置CO2段塞尺寸优化

为了优选五点法井网条件下CO₂-N₂驱前置CO₂段塞的尺寸,类比YS油田的实际情况,用CMG油藏数值模拟软件进行了低渗特低渗油层CO₂-N₂驱数值模拟研究。结果表明,在低渗特低渗油层五点法井网中,CO₂-N₂驱的前置CO₂段塞尺寸均以0.4PV为宜,按照极限日产油量约束条件结束采油生产不仅可以获得较高的采收率,且其吨油气体成本也最低,是最佳的生产方式;衰竭期的原油采收率增幅很小,但注入气回采率较大,且所回采的注入气经处理后仍可继续注入油层提高采收率。     

低渗透油藏注CO2驱提高采收率预测方法

CO2驱油技术在低渗透油田中的研究已经越来越深入,无论室内实验还是现场试验证明都是可行的,不论是在高含水油藏还是低渗、特低渗油藏,注CO2能够降黏膨胀,降低界面张力,改善地层渗透率,从而提高原油采收率。该技术能够有效解决低渗油藏注水开发难的问题。国内在该技术领域的研究也越来越多,研究还发现,工程上常利用水驱特征曲线方法预测CO2驱动态指标,但水驱和CO2驱在驱油机理、开发动态特征等方面存在明显差异,导致预测结果不准确。为了增加低渗透油藏注CO2方案可靠性,根据油藏工程基本原理建立气驱采收率计算公式,并利用采出程度、采油速度和递减率的相互关系提出了气驱增产比概念,建立气驱提高采收率增幅图版,形成了低渗透油藏注CO2驱提高采收率指标预测方法。通过该油藏工程方法预测白豹油区吴26-75井区,注CO2驱油20年可提高采收率8.12%。同时,对目标区块进行三维地质建模及数值模拟研究,通过数值模拟软件计算,预测区块CO2注气速度20、30、40 t/d的情况下,20年可累计增油20.56万、22.48万、24.13万m3,可分别提高采收率7.82%、8.55%、9.18%。该油藏工程方法预测结果和数值模拟方法预测结果误差较小,可用于低渗透油藏CO2驱油产量预测和开发方案优化设计。该方法可以简单快捷计算CO2提高驱采收率指标,对区块下一步的开发及评价具有指导意义。     

利用数值模拟技术模拟室内物模驱油实验可行性研究

室内物模驱油实验由于本身的局限性,实验时间长,天然岩芯昂贵,而数值模拟具有灵活性、可控性等特点,运用更为方便,运用数模技术作为室内物模驱油实验提前预测,节省物模实验运行成本。通过Chem EOR软件进行驱油模拟实验,进行了强碱和弱碱三元体系的驱油效果对比,模拟段塞组合优化研究,模拟不同注入方式对驱油效果的影响,通过对比得出,数值模拟结果与室内物模驱油实验结果基本一致,利用数值模拟技术模拟室内物模驱油实验可行。     

三元复合体系室内驱油实验研究

经过不同降解程度的三元复合体系在均质岩心上进行驱油实验,并对比不同降解程度三元复合体系对二类油层驱油效果的影响.结果表明:未降解三元体系驱油效果好于降解三元体系,随着降解程度的增大,三元复合体系的采收率降低;对于相同渗透率岩心,未降解的三元体系注入压力高于经过降解的三元体系,渗透率越低,差异越大.对于二类油层的小渗透率层,使用经过降解的三元体系驱油是可行的.     

HPAM/酚醛树脂弱凝胶体系注入参数优化实验研究

HPAM／酚醛树脂弱凝胶体系由于其良好的抗温抗盐性,目前已经广泛地应用于稳油控水。根据合适HPAM／酚醛树脂弱凝胶体系,通过物理模拟实验,研究了该弱凝胶体系的主剂浓度、段塞尺寸、注入量、注入速度、注入方式、段塞组合方式等对采收率的影响规律,并优选出实现较高采收率时的最佳参数,即主剂浓度为1500mg／L,段塞尺寸为O．20倍孔隙体积,注入量为200mg／L·PV,注入速度必须低于10mL／h,采用多段塞式注入方式施工,段塞组合方式应为高浓度前置段塞、中浓度主体段塞、低浓度后续段塞。     

水驱低渗油藏井网密度计算的新方法

油藏工程理论及现场实践均表明,注水开发低渗油藏其注水方式和注采井数比对注水波及体积及水驱采收率有较大影响,通过对注水井水驱控制面积、单井控制面积与注采井数比进行了试探性回归分析,再结合谢尔卡乔夫公式,推导出了水驱采收率、驱油效率、井网指数、注采井数比与井网密度的关系式,从而建立了水驱油藏宏观井网密度公式.实例分析表明,该方法简单、实用,具有较高的准确性,不失为一种有效的方法.     

SX油田注温室气体细管实验研究

温室气体（CO₂）驱油及埋存技术寻找出传统化石能源开发与环境保护的重合点,既实现了CO₂的捕集与利用,又使实施区域的原油采收率提高,在经济与环境保护上展现出共赢。SX油田为有效动用油层及实现温室气体埋存,开展了CO₂气驱目标地层原油细管实验,分析了在地层温度恒定地层压力不同的条件下CO₂驱油效率变化规律。实验结果表明:原油采收率随着注CO₂气量的增加而增加;在同等注气量条件下,原油采收率随着实验压力的升高而升高。CO₂细管实验最小混相压力为46.05 MPa,高于原始地层压力7.72 MPa,呈现出非混相驱特征。     

热力作用下煤层注CO_2驱替CH_4试验研究

为研究体积应力和温度对于煤层注CO2条件下CH4驱替量的影响规律,利用自制三轴吸附解吸试验装置,对煤试件开展考虑煤层体积应力和温度热力作用影响的与煤层等孔隙压注CO2驱替CH4试验研究。试验结果表明:相同温度条件下,气体吸附量随体积应力增加逐渐减小,下降梯度明显;体积应力是煤层CH4驱替量的主要影响因素,拟合得出20~50℃区间内煤层CH4驱替量随体积应力变化的计算公式。在相同温度条件下,随着体积应力增加,CH4驱替效率逐渐减小,近似于线性变化规律;随着温度升高,CH4驱替效率上升显著且梯度明显。在相同温度条件下,随着体积应力增加,置换体积比相应增加;随着温度升高,置换体积比减小,近似呈等梯度下降规律。     

煤层处置二氧化碳模拟实验研究

为了研究CO2在煤层中的储存能力与置换驱替CH4特性,利用沁水煤田潞安矿区3号煤层大尺寸(100 mm×100 mm×200 mm)煤样,在确定应力约束条件下,开展了CO2在煤体中的吸附特性与其在含甲烷煤试样中的驱替实验,并对含甲烷煤和不含甲烷煤中CO2的储存特性做了对比分析。结果表明:在模拟真实地应力(围压=轴压=8 MPa)条件与0.5 MPa注入压力作用下,180min内试验煤样中储存CO2量达11.03 L,CO2在测试煤体中的渗透率随其吸附量的增加而减小;在既定的地应力条件和近于14.93 cm3/g煤层平均瓦斯含量条件下,当CO2注入压力由0.5 MPa提高到1.0 MPa时,CO2在试验煤体中的储存量可提高93.00%、储存率提高13.50%、相应CH4的解吸量提高了18.13%;在实验初期,CH4的解吸量高于CO2的吸附量,随注入过程的持续,煤体中CH4的解吸量逐渐趋于平缓且远小于CO2的吸附量;同等条件下,含CH4煤比不含CH4煤可多储存59.29%的CO2,储存率提高了12.51%。     

不同阶煤超临界CO2驱替开采CH4试验研究

由于地质成因与孔裂隙结构的差异,不同阶煤的渗透性与驱替开采CH 4效果不同。为研究超临界CO 2在不同变质程度煤体中驱替开采CH 4的效果,利用尺寸为100 mm×100 mm×200 mm的原煤试件,在恒定的温压(50℃,25 MPa)条件下,以10 MPa超临界CO 2驱替压力对4种不同变质程度的煤(弱黏煤、气煤、1/3焦煤和无烟煤)展开试验研究,结果表明:①不同煤阶煤体的孔隙形态与发育程度有较大差异,弱黏煤孔隙类型以墨水瓶型为主,无烟煤孔隙为狭缝型,而气煤与1/3焦煤则为楔形或平行板孔;对比孔隙比表面积,无烟煤与弱黏煤相对较高,分别为259.6510,154.0669 m 2/g,而气煤与1/3焦煤较低,分别为71.2359,41.4201 m 2/g;②煤渗透率受成矿地质环境和构造活动等导致的煤体结构、变质程度、裂隙发育程度、煤岩组成等多种因素的影响,在相同的有效应力下,4种测试煤样渗透率随变质程度升高而逐渐降低,驱替过程中CO 2注入量也随变质程度升高而降低,在25 MPa围压、10 MPa注入压力条件下,弱黏煤、气煤、1/3焦煤和无烟煤的渗透率分别为4.58×10-18,2.75×10-18,0.91×10-18和0.05×10-18 m 2,驱替实验结束时,CO 2注入量分别为18.13,6.45,5.01和0.78 mol;③4种煤试件的CH 4产出率和CO 2储存量均表现为气煤>1/3焦煤>弱黏煤>无烟煤,孔隙以楔形或平行板孔为主、比表面积较低、渗透率中等的气煤与1/3焦煤驱替置换效果相对较好,反映了超临界CO 2驱替开采CH 4效果是不同变质程度煤孔隙形态、发育程度以及渗透率的综合表现。     

堰塞湖下特厚煤层综放开采安全性及采动影响研究

针对彬长矿区火石咀煤矿七采区地表堰塞湖下特厚煤层综放安全开采问题,采用现场实测、工程类比等方法研究分析了特厚煤层综放导水裂缝带发育高度,验算了水体下采煤防水煤岩柱尺寸,并类比开采案例分析了堰塞湖下采煤安全性。采用概率积分法计算了堰塞湖地表沉陷变形,预测了湿陷性黄土开采地表裂缝极限发育深度和采动扰动坡体稳定性。研究结果表明:彬长矿区特厚煤层综放导水裂缝带发育异常剧烈,裂采比达到20倍;堰塞湖下煤层顶板基岩厚度远大于所需安全防水煤岩柱尺寸,采取合理的技术措施可以实现地表水下安全开采;地表沉陷不会使堰塞湖淹没面积大幅增加。目前堰塞体稳定性良好,短期不会出现湖水漫坝情况。预测地裂缝最大发育深度达12.8 m,受地形影响堰塞体及湖底地裂缝发育受到抑制,不会导致堰塞湖水体渗漏。采动影响会扰动地表特别是东侧塬体的稳定性,地表沉陷和地裂缝会对临空坡体的崩落滑坡产生促进作用。     

煤层气水平对接井钻井技术研究

水平对接井 ( SIS) 由水平井与垂直井对接组成,并可根据地质条件和需要,设计成多口水平井与 1 口直井对接的多 "U"型组合; 其井身结构简单,尤其是完井后可下入一根高强度PVC 筛管,克服因煤体坍塌、煤粉沉淀等原因可能造成的水平井段堵塞,还可对水平段井眼进行双向冲洗,保证采气阶段井眼的畅通。煤层气开发实践证明水平井可有效地导通煤储层的裂隙系统,增加气、水导流能力,大幅度提高单井产量和采收率,是开发低压、低渗地区煤层气资源的有效手段,而水平对接井以其合理的井身结构和独特的完井方式,更适宜于中国大多数煤储层条件的煤层气开发。     

注能(以CO_2为例)改性驱替开采CH_4理论与实验研究

在简述煤层气开采技术发展历程基础上,针对煤层气抽放开采率低的问题,提出了注能改性驱替开采煤层气技术,并从有效应力与热力学原理,能量平衡理论等方面进行了可行性分析。通过自主研发系列实验设备,对大尺寸、低渗透煤样进行了不同应力与温度条件下的渗透与驱替置换实验,揭示了注CO_2驱替开采煤层气的机理、规律与特征。研究结果表明:CO_2在煤体表面的吸附势大于CH_4,CO_2吸附引起的煤体表面自由能变化和吸附热均强于CH_4,注能(CO_2)有助于煤层气采收率提高;在一定的约束应力条件下,注入压力升高,CO_2吸附引起的煤体表面自由能变化和吸附热升高,同时作用在煤体上的有效应力降低,煤体的渗透性增强,CO_2驱替置换效果提高,反之,注入压力不变约束应力增大,有效应力增加,煤体渗透率降低,驱替置换效果变差;煤体对超临界态CO_2有很强的吸附性,在较大的有效应力和较低渗透率条件下,依然能保持较高的CO_2/CH_4置换率;提高注入CO_2温度,有助于部分吸附CH_4解吸,但同时煤体对CO_2吸附能力也减弱,导致CO_2/CH_4置换率有所降低。     

碎软低渗煤层顶板水平井分段压裂煤层气高效抽采模式

碎软低渗煤层的煤层气高效抽采一直是制约我国煤层气产业化发展和煤矿瓦斯灾害防治的技术瓶颈。以安徽淮北矿区芦岭煤矿8号碎软低渗煤层为研究对象,通过开展现场调研、分析测试、理论分析、水力压裂物理模拟和数值模拟等工作,提出了碎软低渗煤层的煤层气顶板岩层水平井分段压裂高效抽采模式,揭示了该模式下水力压裂裂缝的扩展延伸规律及控制机理,构建了该模式实施的主要工艺流程。研究结果表明:顶板岩层相对脆性、裂缝扩展压力较高,碎软煤层相对塑性、裂缝扩展压力低。在顶板岩层水平井进行套管射孔和水力压裂,顶板岩层中产生的压裂裂缝,在垂向上向下扩展伸延并穿入碎软煤层;同时在水平方向上也快速扩展延伸,由此产生的牵引作用撕裂下部碎软煤层形成较长的压裂裂缝。数值模拟结果显示,在给定的压裂施工参数条件下,顶板岩层中压裂在碎软煤层中形成的压裂裂缝长度,是直接在碎软煤层中压裂形成的压裂裂缝长度的6.7倍。碎软煤层和顶板岩层中形成的这些压裂裂缝在后续加砂压裂过程中被充填,成为煤层气从下部煤层向顶板岩层水平井运移的导流通道。显然,采用这种抽采模式,碎软低渗煤层可以获得良好的压裂改造效果。研究成果应用于淮北矿区芦岭煤矿煤层气顶板岩层水平井抽采示范工程,取得了很好的产气效果,水平井单井曾连续3,6,12个月平均日产气量分别为10 358,9 039,7 921 m3,截至2017-11-16,已累计产气500万m3,日产气量仍在3 200 m3以上,创造了我国碎软低渗煤层的煤层气水平井气产量的新记录。     

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。     

锚杆支护沿空掘巷合理位置的确定

根据张集煤矿1213(3)工作面的地质条件,首先运用模尔库仑准则建立了计算塑性区宽度的力学模型,得到厚煤层沿空侧煤体的塑性区宽度,并根据锚杆作用机理建立了锚杆支护沿空掘巷合理窄煤柱理论宽度公式,并指出合理煤柱尺寸为5 m;然后,应用大型有限元程序ANSYS,对不同尺寸煤柱条件下掘巷及回采时围岩应力、变形进行了分析,指出厚煤层沿空掘巷锚杆支护合理的煤柱尺寸以5 m左右为最佳.最后,将所得结论应用于实践,取得较好的效果,说明煤柱尺寸是合理的.     

三塘湖-吐哈盆地富油煤赋存特征与资源潜力分析

富油煤是焦油产率≥7%且具备煤、油、气属性的特殊煤炭资源,是煤炭清洁利用的重要资源和开发方向,对缓解国家油气资源紧缺、推动煤化工突破性发展具有重要的科学价值。新疆东部盆地蕴藏着大量富油煤资源,为探明富油煤的赋存特征与分布规律,通过沉积环境分析,结合煤工业分析、元素分析、格金低温干馏测试等手段研究东疆富油煤聚煤规律与赋存特征,采用地质块段法估算富油煤资源量。结果表明：三塘湖盆地富油煤层主要分布于八道湾组上段(J₁b₂)、三工河组(J₁s)以及西山窑组下段(J₂x¹)3个层位,焦油产率约13.67%,总体属高油煤;吐哈盆地富油煤发育在西山窑组中段(J₂x²),焦油产率约7.6%,总体为含-富油煤。区内富油煤总体特征为特低-中低水分、低-中低灰分、中高-高挥发分,焦油产率高,富含镜质组和壳质组等生油组分,煤化程度低,形成于湖泊-三角洲的沉积环境。研究区富油煤资源潜力大,估算三塘湖盆地2 000 m以浅的富油煤资源量约670.83亿t,吐哈盆...     

煤矿开采特高压线塔保护煤柱设计与合理留设研究

文中统计分析了11座特高压线塔所处位置煤层的埋深、松散层厚度等地质采矿条件;结合《规范》经验值、两个工作面的地表移动变形实测值,并综合考虑山体采动滑移附加影响,分析得到了地表移动角值参数;采用垂线法,理论计算了保护煤柱尺寸,并通过地质块段法对煤柱压煤量进行了估算.     

低效煤层气井多次压裂增效开发技术研究

延川南煤层气田经过6年多开发实践,认识到储层改造体积小导致的缝控储量规模不足是煤层气井低产主因之一。气田呈现出低效井井数占比高、贡献产量小的生产特征。为改善气田开发形势,急需开展低效井增效开发技术攻关。理论研究表明,水平应力差异系数(K)越小,水力压裂越易形成复杂缝网;压裂施工产生的诱导应力能够改变储层应力状态,降低K值;多次压裂施工能够多次诱导储层主应力重定向,有助于低渗煤层形成复杂缝网系统。以鄂尔多斯盆地东南缘延川南煤层气田稳产期短、剩余储量丰富的低产气井为研究对象,开展以梯次提高排量、逐渐增大前置液量、组合加入支撑剂为主要特征的多次压裂增效开发技术现场试验。应用后,监测的裂缝缝长是单次施工产生的缝长3倍以上,裂缝形态由单一裂缝转向复杂缝网,有效扩大储层改造体积;通过多次组合加砂实现缝网有效支撑,在深部煤储层建立高效导流通道。复产后,试验井气液平均日产出量分别提高5倍、7倍,评估最终可采储量增加5倍左右,提高煤层气单井产量和最终采收率,实现低效煤层气井高效治理,增产效果显著。在随后推广应用的22口煤层气井中,实现单日平均产量和最终累计产量的双突破,证实多次压裂增效开发技术能够提高深...     

碎软煤层条带瓦斯地面高效抽采技术研究

为了提高碎软煤层条带瓦斯抽采效率和效果,基于目前地面瓦斯抽采主要采用垂直井或从式井的方式抽采效果差、效率低的现状,通过理论和实验分析论证了穿岩层压裂改造煤储层的可行性,提出了在目标煤层顶板岩层中钻水平井,并通过垂直向下射孔以及采用泵送桥塞分段进行压裂的方式进行地面瓦斯抽采。试验结果表明:顶板分段压裂水平井单井产量高、高稳产期更长、产量衰减更慢;有效水平井段控制区域内瓦斯下降均匀,更有利于进行条带瓦斯抽采;相同投资条件下,采用水平井的方式瓦斯抽采效率和投入产出比更高。