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“低渗透性煤储层增透技术”专题

来源：煤炭科学技术

专题来自于《煤炭科学技术》2017年第6期，共14篇研究成果。

行业视野: 采矿
类别; 53个
关键词; 53位
专家; 14篇
论文; 8378IP
点击量; 5497次
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煤层气储层压裂现状及展望

作者(Author)：路艳军, 杨兆中, ShelepovV.V., 韩金轩, 李小刚, 韩威

摘要：为了深入研究煤层压裂,提高煤层压裂效果,总结分析了煤层压裂液、压裂支撑剂、压裂裂缝数值模拟、裂缝监测、煤层压裂设计及施工工艺的现状。通过对比分析得出,活性水与石英砂组合是浅层煤层气压裂的主要组合方式,但随着深度的增加,储层地质复杂性的增强,该组合压裂后的效果逐渐变差;传统的二维和拟三维裂缝模拟方法在煤层应用中具有局限性,需要根据煤储层地质特征对裂缝模拟方法进行优化;多种裂缝监测方法在煤层应用中的结果表明,煤储层压裂后主要呈现出贯穿煤层的垂直裂缝、垂直裂缝与水平裂缝组合的复杂裂缝和非对称网络裂缝3种形态。我国已探索出以活性水直井压裂为主,水力波及压裂和间接压裂等多种压裂工艺为辅的压裂工艺技术。最后对煤层压裂提出了展望,即在低成本和高效环保的前提下,从增加煤层改造体积和增大解吸面积的压裂机理出发,结合煤岩工程地质特征,优选压裂材料及配套压裂技术,为煤层气的合理高效开发提供理论指导。

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煤炭科学技术

2017年第06期

372

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煤岩缝网改造关键因素分析及应用研究

作者(Author)：刘晓, 张帆, 马耕, 苏现波

摘要：为提高低渗煤层瓦斯抽采效率,在分析页岩气"缝网压裂"基础上,提出了煤矿井下煤岩储层缝网压裂的技术思路。通过分析影响缝网形成的关键因素,采用Mshale模拟水力压裂脆性指数-泊松比-单一水力裂缝体积三者关系,判断天然裂缝发生张性断裂和剪切断裂的力学条件,试验模拟不同地应力差水力裂缝特征。研究表明:在注入量一定条件下,随着脆性指数增加,单一水力裂缝体积减小,水力裂缝数量增加;随着主应力差的增大,试样破裂面表面积增加且渐为粗糙,裂缝张开度减小;水力裂缝和天然裂缝相交角越小,水力裂缝越易沿天然裂缝剪切破坏;主应力差较小时,水力裂缝易出现转向、分叉等。在鹤壁中泰矿业有限公司进行了缝网压裂试验,压裂有效面积达21 666 m2,钻孔日抽采量是缝网压裂前的13倍,是常规水力压裂的2.6倍,采用CYT探测了水平剖面和垂直剖面视电阻率的变化,证实了水力压裂缝网的存在。

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煤炭科学技术

2017年第06期

299

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煤层气返排水配制压裂液用稠化剂的研制及应用

作者(Author)：管保山, 刘玉婷, 梁利, 王玲

摘要：为实现煤层气井开采过程中压裂返排水的重复利用——配制压裂液,设计合成了含苯环的双子表面活性剂GM,考察了GM质量浓度对体系黏度、耐温耐剪切性能及杀菌性能的影响。试验结果表明:当GM质量分数达到2%时,黏度可达114 m Pa·s,形成的交联冻胶在剪切速率49 s-1条件下剪切500 s,黏度维持在80 m Pa·s不变,当GM质量分数为0.05%时,杀菌率达到98%以上。GM与其他添加剂配伍性良好,冻胶破胶彻底,对储层伤害小。

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煤炭科学技术

2017年第06期

247

389
地应力对煤储层渗透性影响及其控制机理研究

作者(Author)：刘大锰, 周三栋, 蔡益栋, 姚艳斌

摘要：针对地应力对煤储层初始渗透性及水力压裂裂缝扩展研究,从煤储层地应力状态影响因素、地应力对渗透率的影响规律及控制机理方面进行分析,总结了国内外地应力对煤储层渗透性影响规律及机制研究的最新进展。研究结果表明:煤储层地应力状态影响因素包括构造作用、埋藏深度和煤岩类型3个方面,其中构造作用和埋藏深度占据主导地位。目前捕获地应力大小多利用水压致裂法和物理试验测试,当前主要研究了现代地应力场特征、实验室模拟、数值模拟不同地应力对煤储层渗透率影响,其实质是对煤储层孔隙-裂隙结构产生变形。区域应力场产生区域性的裂隙系统,控制着煤储层渗透性区域性分布,而局部构造地带控制着不同区块渗透率的非均质性分布。渗透率随着有效垂直应力、有效最大水平主应力和有效最小水平主应力增加均呈负指数减小。相对于地应力差,应力差系数才是影响水力裂缝沿着最大主应力方向扩展的主要因素。

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煤炭科学技术

2017年第06期

695

335
煤岩体水力压裂动态演化物理模拟试验研究

作者(Author)：许江, 马天宇, 彭守建, 冯丹, 张超林, 武雪锋

摘要：为了掌握煤体水力压裂过程中压裂孔附近应力场、水压力场的时空演化规律,利用多场耦合煤层气开采物理模拟试验系统进行试验研究。试验结果表明:水力压裂全过程可以分为4个阶段,分别为应力积累阶段、微破裂发育阶段、裂缝失稳扩展阶段、破裂后阶段;在水力压裂过程中压裂孔径向应力会发生显著变化,而平行于压裂孔方向的应力变化不明显,且在裂缝扩展范围内距离压裂段越远的位置发生应力升高的时间越晚;水力压裂过程中水压力场的演化与裂缝的发育、扩展有着密切的联系,水压力等值线更倾向于沿着裂缝扩展的方向发展,且水压力等值线沿最大主应力方向的扩展速度明显大于沿中间主应力和最小主应力方向的扩展速度,表明水力压裂裂缝主要沿最大主应力方向扩展。

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煤炭科学技术

2017年第06期

402

329
深部煤层渗透特征及首采关键层卸压改造技术

作者(Author)：王亮, 陈大鹏, 郭品坤, 张锐

摘要：针对我国煤层开采地质条件复杂、含煤地层中煤层群广泛发育、突出煤层群瓦斯灾害严重的特征,采用理论分析、数据统计和工程实践相结合的方法,系统分析了我国深部煤储层渗透特征,即深部煤体呈天然粉化结构,微、小孔发育,渗透率通常小于10-6μm2;提出了应依据安全性、经济性和统筹规划的首采关键层选择内涵和首采关键层"钻孔卸荷"的理论模型,确定在埋深大于800 m时,吨煤钻孔长度、钻孔间距等定量化关键指标;在此基础上,介绍了我国采用地面井压裂、井下顺层钻孔和穿层钻孔改造首采关键层的技术途径,配合邻近层卸压瓦斯抽采方法构成立体瓦斯抽采模式,实现了高瓦斯突出矿井煤与瓦斯2种资源的安全高效开采。

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煤炭科学技术

2017年第06期

1185

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低温循环致裂煤体孔隙结构演化规律试验研究

作者(Author)：翟成, 孙勇

摘要：针对我国单一低透气性煤层常规钻孔瓦斯抽采困难的问题,提出了低温循环致裂增透方法。该方法将液氮等低温介质注入煤体,实现煤体的降温冻结;之后冻结煤体从周围煤岩吸热融化,循环地注入低温流体可使煤体产生交变的冻结-融化现象,从而改变煤体的孔隙结构和渗透性。采用冻融机对饱水煤样进行了共20次循环的冻融试验,并利用核磁共振测试方法,分析了低温循环冻融作用下煤体孔隙结构特征的演化规律。研究结果表明:随着冻融次数的增加,煤样的中、大孔占比、总孔隙度、有效孔隙度和渗透率显著增加,表明多次冻融能使煤体孔隙数量增加,尺寸变大,连通增强,从而形成交织贯通的孔裂隙网络,使煤体透气性大幅增强。

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煤炭科学技术

2017年第06期

231

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焦煤和无烟煤的液氮冷冻致裂效果对比试验

作者(Author)：张春会, 刘泮森, 王锡朝, 于永江, 郭晓康, 王来贵

摘要：为了分析煤阶对液氮冷冻致裂效果的影响,对高阶无烟煤和中阶焦煤开展了液氮冷冻试验,利用超声波测试仪测试液氮冷冻致裂前后的波速变化,分析了煤阶、饱水对液氮冷冻效果的影响。结果表明:无烟煤饱水后波速下降,焦煤饱水后波速增长;对于干燥煤样,液氮作用后无烟煤的损伤程度要比焦煤的损伤程度严重;饱水煤样液氮冷冻致裂效果更好;饱水无烟煤液氮作用后,波速平均下降19.8%;饱水焦煤液氮冷冻致裂作用后,波速平均下降27.6%;在饱和状态下,液氮作用后焦煤的损伤程度比无烟煤更显著。

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煤炭科学技术

2017年第06期

672

347