煤层气地面井压裂-井下长钻孔抽采技术效果分析

针对单一地面井或井下钻孔抽采瓦斯效果不理想的问题,提出了在地面井煤层压裂增渗的同时,结合井下长钻孔部署的局部范围卸压增渗的方法,使煤层渗透性得到双重提高,进而取得较好的抽采效果。评价了人工裂缝监测技术对地面井煤层压裂的裂缝形态和有效半径,考察了试验区瓦斯含量、百米钻孔瓦斯流量、瓦斯抽采量及浓度等相关参数。结果表明:地面井压裂影响范围呈椭圆区间,长半轴一般为70~100 m,短半轴20~30 m;压裂影响区瓦斯抽采量及浓度明显提高,但随着时间的推移压裂效果逐渐降低。     

煤层气垂直压裂井在彬长大佛寺井田的应用

介绍了彬长大佛寺井田首次应用垂直压裂井开采煤层气。在钻井过程中采用低固相钻井液及变密度固井的方式,减小了对煤储层的伤害;压裂时采用以套管注入、高排量、活性水携砂为主的清水压裂配套工艺技术,能够满足该区煤层气井储层改造的要求;并在排采中尝试将液面降至煤层顶板位置生产,取得了理想的效果。     

煤矿区煤层气地面井抽采技术适用性评价

在地面钻井过程中,由于准备工作不充分,对区域客观条件考察不明确等问题导致井身损毁或产能不达标的情况时有发生,为解决这一问题,对影响煤矿区煤层气地面井抽采技术适用性的因素进行了深入分析,得出其主要影响因素为：煤层气可采资源量(煤层厚度、含气面积、含气量),水文、地质条件(水动力条件、地质构造条件),井眼稳定性(煤体结构、地应力、化学因素),以及地形地貌特征。建立了以层次分析法+模糊综合评判法为基础的煤层气地面井适用性评价指标体系,并以寺河煤矿为例,对影响地面井抽采技术适用性的主要因素进行评判,实例验证了此种方法的可靠性,可为煤层气井上下联合抽采技术的适用性研究提供参考。     

煤层气抽采地面压裂与井下钻孔衔接时空关系研究

基于晋城矿区所采用“三区”联动抽采模式,结合生产区地面压裂作业与井下钻孔抽采在时间和空间上衔接相对紧密交叉影响大的特点,提出了生产区地面压裂与井下钻孔抽采两种时间衔接模式,即“压裂前后布置井下抽采钻孔”和“井下钻孔滞后地面压裂布置”。通过微地震法和井下钻孔揭露法研究,得出煤层中的裂缝主要为北东向开度较小的水平裂缝,裂缝长158~203 m。根据裂缝展布规律,设计了2种模式的压裂考察方案,通过工程实践,初步确定了地面压裂作业与井下抽采钻孔合理的时间衔接关系,在地面压裂前后布置钻孔抽采,对目标煤层的增透、减小煤层瓦斯异常涌出和煤与瓦斯突出危险性等方面效果明显,井下钻孔滞后地面压裂3个月以内施工,联合抽采效果显著。     

成庄煤矿采空区煤层气地面井抽采试验

山西晋城矿区主采3#煤层,一般为大采高高强度回采,由此造成工作面瓦斯涌出量大、瓦斯治理压力大等问题。因此,利用采动卸压作用和采空区瓦斯抽采的运移规律,在成庄煤矿施工了采动区地面抽采试验井抽采本煤层采动影响区和采空区煤层气,并运用地面井逐级优化设计方法对试验井的布井位置、井型结构进行了优化。抽采试验结果表明:采空区瓦斯抽采浓度高达50%以上,有效地降低了工作面瓦斯治理压力,试验效果良好。     

采动影响下地面井煤层气抽采技术研究

建立覆岩移动变形模型,分析了覆岩各岩层沉降变形及剪切变形特征,给出了套管在覆岩作用下的剪切、拉伸变形破坏形式,建立地面井"S"型剪切变形数学模型函数及离层拉伸变形数学模型;通过对采煤后覆岩裂隙形态的分析,根据采煤工作面瓦斯流动特征,获得了采动影响下瓦斯地面井布井基本原则,设计了采动影响下瓦斯抽采地面井结构,在晋煤集团成庄矿、寺河矿应用该技术,取得很好的抽采煤层气效果,解决了采煤工作面瓦斯治理难的问题,抑制了瓦斯超限,保障了煤矿回采的安全,取得了很好社会经济效果。     

新景矿地面井压裂强化瓦斯抽采技术

为了提高瓦斯抽采的效率,保证巷道的掘进速度,新景矿15121工作面进行了地面钻井压裂强化抽采.在进行压裂时,采用水砂作为支撑剂来维持压裂后裂缝的形态.现场试验结果表明,在实施压裂抽采后,巷道的掘进效率相对于未压裂区域提高了1.73倍,可在一定程度上缓解采掘接替紧张问题.     

采动区远程卸压煤层气地面直井抽采机理分析

以淮南矿区为实例,以实现远程卸压煤层气地面直井高效抽采为目的,研究了远距离保护层开采对被保护层的卸压增透作用及远程卸压煤层气解吸、渗流、运移及富集机理。结果表明研究区位于弯曲下沉带内远程卸压煤层气主要来自被保护层中的充分卸压区及部分卸压区,采动造成的层外卸压作用使吸附于煤层中煤层气得到解吸,同时通过采动增加裂隙和减小有效应力的双重作用大幅增加了被保护层渗透性。卸压煤层气采动初期富集于采空区中部的上覆被保护层中;采动后期富集于采空区四周由采动影响线和压实线确定的O形圈内。     

湖南煤层气地面钻井抽采技术展望

在煤层气地面抽采技术日趋成熟的今天,湖南高瓦斯煤矿因"先抽后掘、先抽后采"生产停滞不前。将矿井瓦斯作为一种洁净能源开发利用,既解决了制约煤矿生产的安全问题,又为社会提供了新的能源。文章从煤层气生成、储存理论及抽采技术的发展入手,探讨了科学理论与具体实际的有机统一,以省内高瓦斯矿区煤层气开发利用为目的,以求煤层气地面抽采技术有一个新的提高,以加速湖南煤炭工业的发展。     

压裂井开发煤层气技术及其应用

介绍了铁法煤田煤层气赋存的基本情况及压裂井开发煤层气技术,总结了以往铁法煤田煤层气的开发及利用情况,指出压裂井开发煤层气技术将在铁法煤田煤层气开发中发挥重要作用,以及应用中应当注意的问题。     

煤层气井水力压裂段塞技术多因素风险分析

基于大量现场作业和水力压裂裂缝扩展理论,提出了煤层气井水力压裂施工中支撑剂段塞存在引起早期砂堵的风险。针对煤层气井压裂施工,着重分析了施工液量、排量、裂缝转向、多裂缝等对裂缝几何尺寸的影响。采用理论分析结合模拟计算的研究方法,阐述了上述多种因素对裂缝几何尺寸、压裂液效率、尤其是缝宽的影响规律。针对不同因素的影响,提出了相对应的施工措施:提高排量、增加段塞前泵注液量有利于支撑剂进入裂缝;提高液体黏度、排量,沿最大主应力方向定向射孔等措施降低裂缝转向带来的砂堵风险;采用细砂或粉砂作为段塞支撑剂,有利于进入人工裂缝、降低滤失量、提高施工压裂液效率,进而降低多裂缝带来的影响。     

煤层气井水力压裂伴注氮气提高采收率的研究

最大限度地提高CH4气体初始解吸压力是提高其采收率的重要途径之一。针对我国"低压"煤储层的临储压力比小、初始解吸压力低、活性水压裂效果不甚理想的现状,系统分析了水力压裂伴注N2增能压裂提高采收率的机理,结合施工现场情况,设计了水力压裂伴注N2增能压裂煤储层工艺参数。屯留井田水力压裂伴注N2增能压裂与常规活性水压裂的临界解吸压力对比表明:水力压裂伴注N2能提高煤层气井排采初期的临界解吸压力,在其他条件相同的情况下,一定程度上能提高煤层气井的采收率。     

大倾角地层煤层气钻井施工中的防斜工艺

大倾角地层煤层气钻井施工中易发生井斜现象。针对这一问题,在安徽省宿州市埇桥区芦岭井田Ⅲ102区WLG02煤层气井施工中,采用了石油钻井在大倾角地层中的钟摆、螺杆复合钻进的防斜工艺,达到了预期效果,保证了完井质量,取得了较好的经济效益和社会效益。     

CO_2气相压裂技术应用及效果分析

本文主要针对高河能源CO_2气相压裂技术的应用进行了分析,以高河能源E2303工作面、掘进工作面、千米钻机长距离钻孔等方面CO_2气相压裂技术应用为例,进行了CO_2气相压裂效果分析,增强瓦斯钻孔抽采效果。     

基于瓦斯地质信息平台对瓦斯赋存及分布的探讨性分析

煤层的瓦斯赋存及分布条件主要由聚煤期前后的沉积环境及其演化过程、区域性及局部地质构造条件所控制,矿区、煤矿直至煤层范围内的沉积环境及构造条件受到整体的沉积体系、地质演化过程及板块构造所控制。利用全国瓦斯地质信息平台,从各级别的沉积环境、瓦斯地质以及各煤矿区煤矿基本情况专题图,对瓦斯赋存及分布进行探讨性分析及评价,实现了对地质沉积在沉积、层序地层演化、构造等进行时空上的图形及关联信息综合展现,并通过对大构造区域范围到煤层局部范围内影响煤矿区瓦斯赋存因素的综合分析,有效地对煤层瓦斯赋存特征进行探讨性的预测评价。     

原料气浓度对低浓度含氧煤层气吸附分离效果的影响

利用变压吸附的方法对低浓度含氧煤层气的分离效果进行了实验,研究了原料气浓度不同时的均压时间对吸附分离效果的影响,结果表明,存在一个最佳均压时间使得解吸气中甲烷浓度达到最大值,原料气甲烷浓度不同,其最佳均压时间不一样。同时还研究了原料气甲烷浓度变化对吸附分离效果的影响:在循环时序不变的情况下,原料气甲烷浓度的变化对解吸气中甲烷影响比较大,当甲烷体积分数从16.1%增加到20.0%时,解吸气中甲烷体积分数从20.9%增大到30.4%;原料气甲烷浓度变化对氧气影响比较小;原料气甲烷体积分数从16.1%增加到20.0%不会导致变压吸附过程中混合气进入到爆炸界限。     

地面井预抽瓦斯运移规律数值模拟研究

基于气固耦合理论,建立了地面井预抽瓦斯的气固耦合力学模型和数值计算模型,并分析了地应力、储层压力等因素对地面井预抽瓦斯效果的影响。计算结果表明:地应力与煤层产气率之间呈现非线性负相关关系。抽采前期瓦斯的产出速率随地应力的增大而显著变小,随着抽采的进行,地应力对产出速率控制性逐渐减弱;储层压力与瓦斯产气率呈正相关关系。煤层瓦斯压力越大,初始瓦斯抽采效率越高,抽采产量越大,随着抽采时间的增加,煤层瓦斯压力下降,瓦斯抽采效率迅速降低;瓦斯产出速率由煤体渗透率和储层瓦斯压力梯度两者共同决定,抽采初期前者对瓦斯产出速率的控制性占主导地位,随着抽采的进行前者对其控制性要逐渐小于后者。     

基于静态压裂的瓦斯排放钻孔间距的数值模拟

利用静态压裂钻孔,可以有效促进孔壁周围煤体裂隙发育,解决低透气性煤层瓦斯排放效率低、工程量大的问题。针对钱家营矿-600m7煤层,通过数值模拟研究其静态压裂过程中煤体破裂范围,确定了最优的瓦斯排放钻孔间距。研究结果表明:静态压裂影响范围分为破损区和弹性区,其中破损区范围约为压裂孔直径的2倍,而弹性区的形成主要决定因素为应力强度;静态压裂孔与排放孔的最优孔间距为6~8m。通过静态压裂技术可有效降低掘进工作面排放钻孔数量,减少施工量和作业时间,提高瓦斯排放效率。     

基于混源气计算模型的煤油气共存采空区瓦斯定量分析

为了查明黄陵二号煤矿203工作面采空区煤层气与油型气混源瓦斯的构成比例,通过分析采空区瓦斯涌出来源,建立了煤层气与油型气混源构成比例同位素的计算模型,并利用该模型计算得出:203工作面采空区中油型气占比为77.61%,煤层气占比为22.39%。模型计算结果与统计法获得的油型气和煤层气构成比例相比误差为1.9%,验证了混源天然气比例计算模型的合理性。