碎软煤层顶板水平井穿层压裂裂缝扩展规律及敏感因素分析

顶板水平井是实现碎软煤层煤层气高效抽采的有效技术途径,穿层压裂是决定顶板水平井成败的关键工程手段,对顶板水平井穿层压裂裂缝扩展行为的深刻理解是穿层压裂方案优化设计的基础。通过交叉偶极子声波测井解释得到碎软煤层及其顶板岩石力学组合特征,建立基于岩石力学强度的“顶板-煤层”胶结物理模型,开展顶板水平井穿层压裂物理模拟试验,研究顶板水平井穿层压裂裂缝扩展规律及穿层压裂效果的敏感性因素。结果表明：水平井位置、注入排量、射孔方式及垂向与水平应力差是影响顶板水平井穿层压裂裂缝扩展形态的4个重要因素。穿层压裂效果随水平井与煤层间距和注入排量的增加而减弱,随垂直与水平应力差的增大而增强,定向射孔具有诱导裂缝向煤层扩展延伸、提高穿层压裂效果的作用。穿层压裂效果对垂向与水平应力差因素最敏感,定向射孔和注入排量影响因素次之,对水平井与煤层距离的敏感性最低。研究结果可为碎软煤层顶板水平井穿层压裂参数优化设计及效果评价提供依据。     

煤层顶板水平井分段多簇穿层压裂数值模拟

煤层顶板水平井分段压裂技术是实现碎软低渗煤层煤层气高效抽采的有效技术。文中基于流-固耦合原理,考虑分段多簇压裂时缝间应力干扰作用和射孔簇裂缝间压裂液动态分配,建立三维裂缝穿层扩展计算模型,研究了多簇射孔条件下裂缝动态延伸情况。结果表明：单簇射孔压裂形成的裂缝半长和宽度均较大,且裂缝尖端位于煤层顶板内,顶板内裂缝向前延伸后,由高应力顶板向低应力煤层中穿层扩展;三簇射孔条件下,当射孔簇间距小于15 m或压裂液排量低于8 m³/min时,中间裂缝不能获得有效的压裂液分配而发育不充分;对于煤层顶板水平井,射孔簇增多会导致压裂液分流,部分射孔簇将无法形成有效裂缝或无法穿层扩展,导致射孔簇效率降低。因此,对于多簇施工,应综合考虑压裂液排量、簇间距,以促进裂缝均匀扩展。研究成果可为煤层顶板水平井分段压裂施工优化设计提供依据。     

高阶煤的孔隙结构特征及其对煤层气解吸的影响

以沁水盆地高阶煤3^#煤层为研究对象,借助高压压汞实验对高阶煤的孔隙参数进行测试,研究了高阶煤的孔隙结构特征,采用解吸速率实验对高阶煤的解吸速率和解吸量进行分析,并探讨了孔隙结构对煤层气解吸产出的控制规律。结果表明:3^#煤层的孔隙半径较小,煤层孔隙结构复杂;煤层主要以气体吸附孔和气体扩散孔为主,气体渗流孔占比很少,煤层的吸附气体体积大、吸附性能强、气体的扩散、渗流条件差。3^#煤层孔隙结构分形特征曲线呈"两段型",孔径大于940.7 nm时,不具有分形特征;孔径小于940.7 nm时,分形维数介于2.67~2.76之间,具有很好的分形特征。高阶煤的煤层气解吸特征具有快速解吸和慢速解吸2个阶段,快速解吸时间短,解吸量占比低;慢速解吸时间长,解吸量占比高,煤层气解吸困难。煤层的孔隙结构对煤层气的解吸具有重要影响,高阶煤较差的孔隙结构控制着煤层气解吸速率慢、解吸量低、产出程度低,煤层气井生产实践中表现为开始阶段产气量增长快,产气高峰时间短,稳产气量低、生产时间长,煤层气开发难度大。研究结果为高阶煤的煤层气抽采效果评价提供参考依据。     

低渗透裂缝性油藏微生物调驱室内研究

低渗透油藏主要开发技术是在强化地质认识基础上,以酸化压裂、完善井网、细分开采、丛式井配套为主的水驱技术,由于天然裂缝发育,在注水开发过程中呈现出油井产水快速上升、产能下降、供液能力差、低产低效的局面.为改变这种局面,对延长油田唐80区从54井组微生物调驱进行室内评价研究.微生物采油是一种经济有效的技术,是油田开发后期一种重要的提高采收率技术.针对井组油藏的特点, 根据微生物驱提高采收率技术路线,对菌种进行筛选及评价,对初步筛选的2种微生物菌种在室内进行了基本性能评价,并进行微生物菌液物理模拟实验,综合评价和研究驱油技术提高采收率的能力.实验结果表明,利用微生物对该类油藏进行调剖驱油,能明显改善注采状况,对区块起到降水增油的作用.为更好地在低渗透性油田应用微生物采油技术,提供了经验和依据.     

基于虚拟现实的立管横焊机器人辅助焊接工艺设计与实现

焊接工艺参数的选择对焊接质量有重要影响。针对立管J型铺设窄坡口横焊熔池下淌特性,提出基于横焊焊道厚度及热输入恒定策略的焊接工艺参数匹配算法。基于Unity3D开发平台和工艺参数匹配算法,通过C#开发了立管横焊CAPP模块,扩展了虚拟现实人机交互系统的功能模块;开展立管横焊计算机辅助焊接工艺实验,焊后焊缝成形良好,无焊接缺陷。实验结果表明：CAPP模块可有效获取匹配的焊接工艺参数,能缩短焊接工艺开发周期,降低工艺开发成本,有效提升系统的智能化水平。     

构造煤储层煤粉产出机理及防治对策

煤层吐粉是煤层气排采中普遍存在的问题,特别是构造煤储层吐粉更加严重,已成为影响煤层气井高效开发的关键问题之一,为此,本文根据构造煤储层的实际情况,从影响构造煤储层出粉的地质因素和开采因素对煤粉成因及排出过程进行系统分析,进而阐述构造煤储层煤层气井的煤粉产出机理,在借鉴国内外其他煤层气井煤粉防治技术的基础上,提出了适合构造煤储层煤层气井的煤粉防治对策,建立科学的控制煤粉产出的技术方法,为构造煤储层煤层气井高效开发中的煤粉防治提供有效的技术途径。     

构造煤储层CO_2辅助水力压裂复合增产技术及应用评价

在系统分析总结构造煤储层物性特征的基础上,结合CO_2辅助水力压裂复合增产技术原理与特点,提出了基于构造煤储层特征的CO_2辅助水力压裂复合增产技术,并对该复合增产技术进行了实际应用。应用结果与储层数值模拟显示:实施该复合增产技术后,压裂液返排迅速彻底,临界解析压力、临储比提高明显,增产效果达55%,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,有效解决构造煤储层气在煤层中解吸、扩散、运移困难问题,表明CO_2辅助水力压裂复合增产技术对构造煤储层具有很好的适应性。     

低渗透油藏空气泡沫复合驱油室内实验研究

针对低渗透油藏注水开发过程中存在着油井含水上升快,污水处理难度大,产量下降快,油藏采出程度低,生产成本高等问题,对低渗透油藏空气泡沫复合驱提高采收率技术的可行性进行了探讨。通过室内实验对泡沫剂的发泡性、稳泡性、泡沫与原油界面张力性能和稳泡剂的稳泡性能进行评价,优选出最佳泡沫配方;通过驱油实验分别从注入量、气液比、注入压力等方面对低渗透油藏空气泡沫复合驱油工艺参数进行研究。实验结果表明,当气液比在1：1～3：1范围变化时,采收率随气液比增加而升高,随着注入泡沫液量的增加而增大,当注入量增加到0．4PV时增加不明显;同时当气液比为3：1时,采收率随着注入压力增加而增大,直至趋于平稳。因此,空气泡沫复合驱是一种很有前景的提高低渗透油藏采收率方法。     

软硬煤复合的煤层气水平井分段压裂技术及应用

针对软硬煤复合煤层的煤层气抽采效率低、煤层纵向剖面上抽采不均衡等问题,为了实现大面积快速、整体高效抽采煤层气,以沁水盆地赵庄井田3号煤层为例,对软硬煤分层特征进行精细评价,优化了软硬煤复合煤层中的局部硬煤段,研究了硬煤层中不固井水平井分段压裂开发煤层气技术方法,在对水平井压裂裂缝扩展规律研究的基础上,研究了分段压裂水平井开发煤层气技术对策。研究结果表明:3号煤层软硬煤结构分层明显,软硬煤存在明显的自然伽马和电阻率测井响应特征;硬煤层中水平井压裂能形成一条复杂不规则的垂直裂缝,裂缝易于沿脆性较强的顶板岩层扩展延伸,裂缝能够扩展延伸进入软煤层,提高软硬煤的压裂增产效果;硬煤层中水平井位置和压裂施工排量是影响裂缝扩展效果的两个因素,压裂施工排量影响程度较大、水平井位置影响程度较小。针对这一特点,进一步研究了硬煤层中不固井水平井分段压裂开发煤层气4个关键技术:①水平井射孔、压裂段优选工艺技术;②油管拖动大排量水力喷射防窜流工艺技术;③"大排量、大规模、中砂比"的段塞式清水携砂压裂工艺技术;④气/水分井同步生产精细化排水采气技术。工程试验证明,该技术能大幅度提高煤层气水平井单井产量,突破了软硬煤复合煤层低产技术瓶颈,为软硬煤复合煤层的煤矿区煤层气抽采和瓦斯灾害治理提供了技术途径。