煤层气井压裂液和支撑剂

压裂液和支撑剂是煤层气井压裂增产措施的基本材料。通过实验分析了破胶剂的低温破胶效果，亲模拟研究了压裂液对煤的基质渗透率的伤害情况，形成了一整套适合于煤层气井的压裂液体体系和配方，确定了用石英砂作为煤层压裂的支撑剂。     

滇东煤层气井动态渗透率变化特征及其工程优化

滇东地区煤层气资源量丰富,但是一直未能实现大规模商业性开发。为实现滇东地区煤层气井的产能突破,首次引入压力降落试井分析方法,对滇东地区煤层气井饱和水单相流阶段的煤储层动态渗透率进行了反演,并提出了改造初始渗透率和见气前渗透率的概念。研究发现,煤储层的改造效果与累计压裂液的总量、累计支撑剂的总量无关,而与储层改造规模(单位米厚压裂液和单位米厚支撑剂)密切相关。改造规模越大,煤储层改造效果越好。为确保滇东煤层气井能获得商业性开发气流,单位米厚压裂液和单位米厚支撑剂分别大于200m³/m、12m³/m。同时,煤层气井在排采初期降压幅度应小于0.017MPa/d,减少煤储层渗透率损害。     

煤岩对压裂裂缝长期导流能力影响的实验研究

煤层中一般都伴有煤层气,通过压裂可以将煤层气释放出来,一方面能够获得清洁能源,另一方面可以提高煤田的安全开采。煤岩层自身特点决定了其在压裂中应用的实验评价方法及结论应具有特殊性,本文主要针对煤层气井的煤岩层压裂裂缝长期导流能力进行实验评价研究。实验表明,与砂岩地层不同,煤岩的硬度较小,压裂中支撑剂嵌入情况较严重;煤岩易破碎,碎屑颗粒充填到支撑剂中;同时支撑剂存在破碎及吸附伤害等,多种作用导致支撑裂缝的导流能力降低。实验中,以煤岩层闭合压力为一个重要的参数,实验对比分析了在不同闭合压力下,铺砂浓度、支撑剂粒径、支撑剂种类及组合的选择、支撑剂颗粒的破碎与嵌入、压裂液残渣等因素对煤岩层导流能力的影响。本文的实验结论为,嵌入对煤岩层支撑裂缝的导流能力伤害很大,加大铺砂浓度、采用低破碎率支撑剂、降低压裂液伤害能在一定程度上提高煤层裂缝的导流能力,但影响程度随闭合压力的增加而逐渐降低。本文所得出的结论对今后煤层气的开发及设计施工具有一定的指导意义。     

煤层气井压后返排工艺

煤层气井压后返排,是关井待压力扩散一段时间后放喷,还是及时放喷,一直未能形成统一的认识。从压裂液、压力、关井时间等3个方面进行分析,认为煤层气井压裂后应及时放喷返排,建议时间控制在30 min内。同时根据煤层气井压裂后支撑剂立即沉降、颗粒之间出现胶结的特点,建立了压裂液返排模型。计算结果表明:压后返排时先用小油嘴控制放喷,然后逐步更换较大的油嘴放喷或者敞喷,及时返排压裂液,缩短返排时间。在煤层气井压后返排设计时,为定量选择放喷油嘴直径提供了重要的理论依据。      

白云质泥岩水平井分段压裂工艺应用

中原油田濮城油区部分井层岩性类型以白云质泥岩为主,微裂缝及孔洞发育,但总体上孔渗性较差,经分析认为剩余油潜力较大,决定对水平井濮1-FP1井进行分段压裂改造。通过对储层物性研究、测试压裂分析及压裂软件模拟进行压裂参数优化,确定了适合该井的分段压裂施工参数,优选了压裂液和支撑剂,成功地完成了十段压裂施工,注入总液量2975 m3,加入支撑剂308 m3,压后取得了一定的增产效果。该井多段压裂工艺的成功应用为下一步该区块白云质泥岩储层的压裂改造提供了依据和施工经验。     

贵州官寨井田煤层气直井压裂工艺分析

以贵州官寨井田GZ-01井为例,针对地质条件复杂、煤层破碎松软、透气性较差以及煤层单层厚度薄且层数多的特点,分别从目标层(段)、射孔、压裂液配方、支撑剂、压裂方式与规模等方面探讨了适合该井田地质与储层条件的煤层气压裂工艺。结果表明,贵州官寨井田煤层膨胀性较低,加入1.0%的KCl可抑制煤层膨胀;采用高砂比、大液量、中排量的压裂规模进行分段多层压裂。      

煤储层水力压裂支撑剂的优选实验研究

针对我国600 m以深煤层气井采用石英砂支撑剂和活性水压裂液,难以取得商业化开发价值产气量的现状,运用FCES-100裂缝导流能力评价仪,分别测试了石英砂、陶粒和覆膜酸枣仁在不同闭合压力下的导流能力,统计了支撑剂的破碎率,并通过扫描电镜观测支撑剂的圆度和球度。实验结果表明:闭合压力小于15 MPa时,陶粒、石英砂和覆膜酸枣仁均有良好的导流能力;当闭合压力为15~25 MPa时,陶粒和覆膜酸枣仁的导流能力相对较高;当闭合压力大于25 MPa时,只有陶粒保持相对较高的导流能力。在煤层气井水力压裂设计时,可根据煤层埋深选择水力压裂支撑剂。若煤层埋深小于600 m,选用石英砂支撑剂;若煤层埋深介于600~1 000 m,采用木质支撑剂（覆膜酸枣仁）或陶粒;若煤层埋深大于1 000 m,建议用陶粒支撑剂。      

凝胶压裂液的研究及在煤层改造中的应用

煤储层改造施工过程中,压裂液是形成裂缝并将支撑剂有效地带入裂缝的主要载体。本文从国内实际情况出发,研究凝胶压裂液的配制机理。通过室内对比实验,筛选出了组成凝胶压裂液最主要的添加剂有稠化剂、胶联剂、防腐剂、破胶剂和表面活性剂等。同时还对性能以及性能随时间、温度而变化的趋势进行了测试,得到了合理的浓度,为现场实际配制和施工提供了可靠的理论依据。该凝胶压裂液经现场应用,其携砂能力、返排情况、压裂后的导流能力均达到满意的效果,为今后煤层气的勘探开发增添了新的技术支持。      

煤层气井用压裂液技术研究

针对沁水3#煤储层的地质特征,在优选水基压裂液添加剂的基础上,结合压裂工艺的要求,形成了不同类型水基压裂液配方体系,并且较完整地对煤层气井用水基压裂液配方体系进行了测试。通过对优选的不同水基压裂液性能的实验表明,其各项性能较好地满足了煤储层和压裂工艺的要求。      

就XS—02井压裂情况谈煤层气井完井及增产措施

在对XS-02井完井压裂进行总结的基础上,分析了3种完井方式和3种压裂液在煤层气井中的适应性,结合XS-02井压裂施工的具体情况,解释煤层气井压裂时高滤失和高施工压力的原因,为以后各井的工作提供可参考的依据。      

新集一矿地面抽采瓦斯钻井成井技术

地面钻井抽采工作面上覆采动区的煤层瓦斯,能很好地解决低透气性煤层的瓦斯抽采难题,但因钻井的成井率低,严重限制了该技术的推广应用。通过对钻井布置、钻井结构、钻井采气及井底层位、钻井施工技术与管理等影响成井的关键因素的研究,并将地面抽采瓦斯钻井成井技术在新集一矿进行实际应用,发现施工的12个地面抽采瓦斯钻井百分之百成井,为地面钻井法抽采瓦斯的成功应用提供了参考。      

煤层气压裂施工压力与裂缝形态简析

根据煤层气试验井的施工资料，分析了煤层压裂施工压力的特点以及井深、Ro与破压梯度的关系，并根据裂缝监测（测井温法、大地电位法和微地震法）测量的裂缝方位和缝高，对煤层压裂形成的裂缝特点进行了分类和总结，提出了指导性的建议。     

煤层气开发井网优化设计——以新集矿区为例

以新集矿区为例,系统地研究了煤层气开发井网设计的具体内容及工作程序。根据对新集矿区煤储层地质条件分析,确定了煤层气开发的目标煤层以及布井间距设计原则;通过煤储层数值模拟的产能预测,确定了煤层气开发的井网布置样式;在产能预测的基础上,结合经济分析,优化了煤层气开发的布井间距,进而提出了新集矿区首期煤层气开发布井方案,并进行了产能预测。指出新集矿区煤层气开发应采用地面垂直井、采动区煤层气开发以及井下瓦斯抽放等多种开发方式综合并举的形式。      

陆表海背景下障壁海岸体系沉积层序及聚煤模式 ——以渤海湾地区晚古生代太原组为例

渤海湾地区位于华北板块东部,是我国重要的煤炭产区,晚古生代发育多套可供工业开采的煤层,其中以陆表海背景下发育的海相煤层分布范围最广。为研究陆表海背景下障壁海岸体系沉积层序及聚煤模式,本文以渤海湾地区晚古生代太原组为研究对象,结合钻井及野外剖面资料,对该地区展开沉积学及层序地层学研究。在识别岩性及沉积相基础上,开展层序地层研究,在层序地层格架内揭示障壁海岸体系聚煤模式。太原组岩性以黄褐色、灰黑色泥岩及黄绿色、灰白色砂岩为主,夹数层海相灰岩及煤层。沉积相类型主要为潮坪相、潟湖相、障壁岛相及台地相。在障壁海岸体系背景下,基准面与沉积界面基本一致,层序界面多为沉积界面。根据沉积相转换面与下切谷冲刷面两类不整合面(SU)以及海侵方向转换面(TDS)可将太原组划分为3个三级层序Sq1、Sq2及Sq3。通过最大海泛面(MFS)与最大海退面(MRS)将三级层序划分为低位体系域、海侵体系域及高位体系域3个体系域,代表 8个四级层序。Sq1时期,盆地内部地区未能提供稳定聚煤环境,煤层发育厚度较薄。Sq2时期,海平面升降对盆地内部影响增大,聚煤作用达到顶峰,煤层整体厚度增加并连接成片。Sq3时期,聚煤作用相对减弱,聚煤中心分布范围收缩,且孤立发育。统计钻井资料中煤层累积厚度可知,厚煤层发育主要集中在冀中坳陷东部、黄骅坳陷及济阳坳陷等地区。将研究区太原组聚煤模式划分为LST、TST早期、TST中期、TST晚期及HST五期演化过程。受可容空间增长速率及泥炭堆积速率的控制,泥炭坪及潟湖为有利聚煤中心。      

新集一矿水文工程地质特征及开采条件分析

新集一矿煤炭资源储量丰富,内部构造复杂,矿井突水、涌水灾害时有发生。通过收集新集一矿的钻探地质资料,重点分析13煤层及其顶板水文工程地质条件,并对煤层开采条件进行分析。结果发现:新集一矿13煤附近岩石以及13煤顶板岩石性质总体表现为岩质较软,强度低,割线模量小,地质条件复杂程度为中等型,会偶然受到地热和天窗等地质危害和煤层自燃、煤尘爆炸影响。研究结果为13煤的开采打下了坚实的基础。     

贵州织金煤层气非储层水平井开发技术研究

直井开发煤层气钻井和压裂成本高,控制面积小,单井产气量低;煤层内水平井钻进难度大,风险高,薄煤层中井眼轨迹控制难度大,钻井液有害固相对储层伤害严重,采收率低。基于此,分析贵州织金区块煤系地质构造,提出在煤系地层内稳定的非储层内布水平井,通过压裂造缝沟通水平井上下煤层同时开发多层煤层的新思路。与常规开发方式相比,非储层内水平井具有钻井风险小、储层伤害小、单井产量高的优点,同时还可以开发煤系致密气和页岩气,提高非常规天然气利用率。研究非储层内水平井开发贵州织金煤层气技术,为解决贵州煤系地层煤层多而薄、层间距小等特性煤层气开发难题以及综合利用煤系气提供新的方式。     

煤层顶板分段压裂水平井地质适应性分析与施工参数优化

煤层顶板分段压裂水平井是实现碎软低渗煤层煤层气高效抽采的有效技术.依托"十三五"国家科技重大专项课题,围绕煤层顶板分段压裂水平井煤层气高效抽采技术,采用理论分析、数值模拟等手段,对比不同地应力状态下裂缝的穿层扩展形态,研究水平井布井方位与最小水平主应力方向夹角对裂缝转向扩展的影响,分析多簇射孔条件下裂缝的竞争扩展现象....     

织金区块煤层气合采生产特征及开发策略

针对南方煤层层数多、单层薄,煤层气有效开发难度大的问题,以贵州织金区块煤层气井实际生产数据为基础,分析定向井不同煤组合采、薄煤层水平井生产特征及产气影响因素,并提出相应开发建议。分析表明,不同煤组合采产气差异较大,受地层供液能力、解吸液面高度及合采跨度影响,中、下煤组合采效果好于上、中、下煤组合采效果,其中16/17/20/23/27/30号煤层合采是区块最优合采层位;压裂规模显著影响煤层气井产气效果,压裂规模越大产气效果越好,增大压裂规模,提高压裂改造效果是多煤层煤层气有效开发的重要手段之一;水平井产气效果是定向井3~4倍,薄煤层水平井适应性得到证实,根据地质及地表条件采用水平井、定向井组合开发,可提高多煤层煤层气开发效果。综合认为,在地质条件有利的区域优选合采层位,增大压裂规模,优选实施水平井,可提高多薄煤层煤层气开发效果。      

槽波技术在阳泉矿区地质异常体探测中的应用研究

通过回顾近几年槽波地震探测技术在阳泉矿区的发展历程及应用情况,总结阳泉矿区槽波发育特征,详细分析阳泉矿区发育的断层、陷落柱等地质异常体的槽波探测效果,并对各区域矿井槽波特征进行总结,针对发育不同构造的矿井,分析总结相应的槽波传播规律和解释方法。结果表明:槽波探测工作面在阳泉矿区达到200多个,在15号煤层探测应用最多,达到58个工作面,主要解决断层、陷落柱、挠曲、顶底板破碎带等地质异常体的探测问题,探测结果总体准确率在82.2 %以上;阳泉矿区槽波发育特征:3~6 m煤厚槽波发育中等至良好,煤厚小于2 m的晋南地区,槽波发育一般;槽波Airy相速度960~1 000 m/s,不同地区速度相差不大;Airy相频率与煤厚相关,煤层越厚,Airy相频率越低;相同煤层中,槽波Airy相速度与频率相差不大;根据回采验证情况,不同煤层及地区,探测效果差别较大;对槽波探测不同地质异常体的问题,从数据采集、处理与综合解释上给出了建议;今后需进一步加强槽波对构造煤、瓦斯富集区、应力异常等地质灾害的探测研究,深化槽波在地质保障领域的应用范围,为矿井安全生产及工作面透明化提供可靠的地质保障。      

The impact of tectonic deformation upon coal seams in the South Wales coalfield, UK

Observations on the nature and appearance of coal seams, which were deformed during the late Carboniferous Variscan orogeny, have been made over several years within a number of opencast coal sites located across the South Wales coalfield. The deformation of coal seams was dominated by brittle failure and subsequent movement along fracture planes. Examination of hand specimens and smaller-scale samples using a scanning electron microscope reveals the presence of two distinct types of small-scale, tectonic fracture markings within deformed coals. Striated fracture surfaces with prominent ridges and grooves can bear a superficial resemblance to shatter cones in appearance but are unique to coal in their tectonic setting and appear to have formed by static shear failure, whereas strongly polished fracture surfaces result from movement across fracture planes. Deformed coal seams are also affected by distinctive, large-scale, tectonic fracture sets. The extent of fracturing within coal seams can be assessed using different techniques including measuring fracture frequency directly, performing various strength and hardness tests, making relatively simple subjective assessments on the appearance of the coal or monitoring the size distribution of the coal product. By applying some of these methods within working opencast sites, it can be shown that large amounts of abnormally fractured coal were formed along coal-based thrust flats or detachments but that the distribution of fractured coal along detached seams is rarely homogeneous. Enhanced fracturing often occurred in association with the localised thickening of seams along small-scale thrusts or within coal duplexes. Variable seam thicknesses and pockets of structurally thickened coal are seen as the most efficient means by which the presence and location of significant amounts of fractured coal can be predicted from borehole evidence during prospecting.