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国家科技重大专项煤层气开发成果特刊

来源：《煤炭科学技术》2018年第6期

行业视野: 煤层气
类别; 110个
关键词; 127位
专家; 31篇
论文; 24574IP
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煤层气U型水平井定向井远端连通钻井工艺研究

作者(Author)：王海, 杨兆中, 李岳

摘要：针对煤层气U型水平井与定向井远端连通工艺不完善、对接难度大、煤层洞穴坍塌等难题,开展了钻井工艺研究。在P15试验井组中,采用镶嵌暂堵钻井液、地质导向控制等关键技术钻井,并创新使用外管屏蔽、内管作业的屏蔽洞穴技术处理洞穴。实践表明,这一系列技术可以保障水平井与定向井远端连通,但洞穴内作业需提前建立屏蔽,P15井组完成水平段进尺724 m,煤层进尺668 m,煤层钻遇率92.3%,水平井在1 242.5 m处与定向井成功实现一次远端连通,屏蔽洞穴技术建立了捞砂作业和后期排采的新通道,完成了洞穴捞砂,解决了煤层气井洞穴坍塌的技术难题,完善了煤层气水平井定向井连通工艺,为煤层气的低成本高效开发提供了新途径。

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煤炭科学技术

2018年第06期

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深部煤层气T型井钻井技术

作者(Author)：杨刚, 孟尚志, 李斌, 李孝勇, 张林强, 马腾飞, 陈小波

摘要：为解决常规侧钻窗口大、曲率半径大,水力喷射径向水平井钻头尺寸小、煤层中进尺短等问题,研发了以柔性钻具为核心的T型水平井技术,其侧钻窗口仅20 cm,曲率半径1.8、2.5 m,借助叠加式斜向器可以实现多目的层分支水平井;Ф139.7 mm套管内侧钻Ф112 mm井眼,实现了大尺寸超短半径水平井钻进。井壁稳定性分析论证了清水+2%KCl可以满足深部煤层造斜段及水平段钻进要求。摩阻转矩分析表明,旋转钻进、起钻及下钻3种工况下柔性钻具不会发生弯曲破坏,可以安全钻进100 m。水力参数分析表明,泵排量0.5~0.7 m~3/min可以同时满足井眼清洁和快速破岩要求。在临兴-神府气田试验成功了国内第一口深部煤层气6分支T型水平井,2个煤层内各部署3个分支,目的煤层深约1 900 m,煤层中累计水平进尺达478 m,其中4个分支水平进尺超100 m。

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煤炭科学技术

2018年第06期

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煤矿区智能化顶管掘进装备研制与应用

作者(Author)：王雷, 王冠雄, 王新铭, 王启明

摘要：为解决现有煤矿高抽巷施工方式掘进速度慢、工作环境恶劣、施工成本高等难题,基于顶管施工工艺,采用全断面大直径破岩技术,研究矿用顶管机滚刀破岩机理,对刀具进行合理化布置;采用智能控制技术,实现矿用顶管机自动导向、自主开关机及自动顶进等功能。研制了ZDG1500型矿用智能化顶管掘进装备,在淮南张集矿进行了国内首次煤矿顶管施工的工业性试验,验证了智能化顶管掘进装备的各项参数和性能,试验结果表明:一次成孔直径为1 500 mm,单次掘进长度≥500 m,掘进速度为10~20 mm/min,并得出矿用顶管掘进机岩层阻力分布规律,可解决高抽巷施工难题。

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煤炭科学技术

2018年第06期

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煤层气井压裂缝壁面稳定性研究

作者(Author)：陈万钢, 王力, 杨宇, 孙晗森

摘要：为了揭示煤层气压裂井在排采过程中裂缝壁面剪切失稳产生煤粉的机理,根据叠加原理,采用弹性力学和渗流力学理论,构建了排采过程中压裂缝的总应力场计算模型。基于D-P剪切破坏准则,提出了一种计算井底流动压力安全窗的方法,以有效避免煤岩压裂缝壁面失稳。研究结果表明:井底流动压力越小,压裂缝壁面净压力越大,在压裂缝壁面附近产生的诱导应力也越大;另外,井底流动压力越小,由于孔弹效应影响,形成的诱导应力也越大。在排采过程中,保证井底流动压力在安全窗口内,可以避免压裂缝壁面剪切失稳形成煤粉。

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煤炭科学技术

2018年第06期

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煤储层速敏伤害机理及防速敏试验研究

作者(Author)：宋金星, 于世耀, 苏现波

摘要：为了探索煤储层速敏伤害的控制方法,采用质量分数1.5%KCl溶液为基液,在其中加入不同浓度的阴离子型表面活性剂AS和非离子型表面活性剂NS,配置出35种溶液,对河东煤田柳林地区沙曲矿的焦煤进行煤粉沉降试验、直剪试验,最终优选出用于防速敏的最佳表面活性剂体系为质量分数0.05%AN复配溶液(AS和NS的比例为9∶1),由此构成了表面活性剂压裂液(1.5%KCl+0.05%AN)。研究结果表明:表面活性剂压裂液能润湿煤粉,增大煤粉颗粒间的黏聚力,导致水力压裂产生的煤粉经润湿后迅速沉降、固定,从而减少悬浮煤粉的数量,进而减少孔喉或裂缝狭窄处受到堵塞的机会,实现对煤储层速敏伤害的有效控制。

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煤炭科学技术

2018年第06期

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煤岩微观结构分析及其与压裂液设计的关系研究

作者(Author)：管保山, 刘玉婷, 梁利, 崔丽

摘要：为了更直观和量化分析煤岩微观结构,以指导压裂液设计,提高压裂液效率和降低煤储层伤害,采用显微光度计、环境扫描电子显微镜和CT扫描等微观结构分析方法,得到了不同维度和角度的煤样裂隙结构图,并定量分析了煤样裂隙参数。结果表明:不同区块煤样的主裂隙长度、主裂隙宽度有很大不同;割理有明显的同向性,容易产生沟通的裂缝;裂缝的排布在微观尺寸上很复杂,使得裂缝对复杂的应力剖面和压裂过程中应力场的变化很敏感;裂缝具有各向异性和非均质性,提高了压裂液伤害的概率。通过定量分析可知:不同区块煤样的成分不同,其源于不同的地质作用,同时也导致了不同的压力液作用效果;CT软件可以通过统计计算受测样品的孔隙度和渗透率,试验样品的孔隙度为2.68%,渗透率为6.65×10-3μm2,与孔隙度-渗透率试验结果数值相近,印证了煤层低孔低渗的显著特点。润湿-吸附试验等数据证明不同的煤结构和成分是导致压裂液作用性能不同的原因,通过对煤岩微观结构分析能够指导压裂液的研究,为压裂液设计提供依据。

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煤炭科学技术

2018年第06期

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基于微震和瞬变电磁法的煤层气井水力压裂监测技术

作者(Author)：段建华, 汤红伟, 王云宏

摘要：为了获取井下煤层气水力压裂影响范围,根据压裂时煤层及其围岩的物性变化特征,结合微震监测技术与矿井瞬变电磁法的勘探原理和应用范围,提出了采用微震监测技术和瞬变电磁法联合对井下煤层气水力压裂效果进行监测的方法,采用该方法对兴隆煤矿2个孔的压裂影响范围进行了监测,并且利用传统的打孔法对监测结果进行了验证。研究表明:由于煤层较软,地震波衰减大,压裂区围岩或煤层破碎严重不利于产生新的破裂,接收到的微震事件较少,微震监测技术圈定的压裂影响范围较小;压裂区围岩或者煤层破碎严重,压裂液顺着原有裂隙扩散,瞬变电磁法获取的压裂影响范围较大;微震监测技术与瞬变电磁法进行综合解释,提高了解释成果的可靠性和精度,检验孔中的水压也验证了该方法的可靠性好和精度高。

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煤炭科学技术

2018年第06期

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基于脉冲衰减法的煤岩渗透率应力敏感性研究

作者(Author)：陈浩, 秦勇, 李贵中, 陈振宏, 庚勐, 邓泽, 田文广, 桑广杰

摘要：为了弄清不同应力加载条件下的煤岩渗透率应力敏感性关系规律,采用脉冲衰减方法通过分别改变围压和孔压条件下观察煤岩渗透率随应力的变化,并对应力敏感的产生机理从孔隙结构角度进行分析。研究结果表明:脉冲衰减法较适合于较低渗透率煤岩渗透率应力敏感性试验;煤岩随着不同应力变化都表现出强的应力敏感性,整体呈指数衰减,煤岩对围压变化比孔压变化的应力敏感性更强。在围压先升再降过程中,升压过程较降压过程表现更强敏感性。煤岩渗透率应力敏感产生机理主要是由于应力的变化引起煤岩割理与孔隙吼道的变化;相对渗透率大样品主要以割理和大孔隙为主,渗透率小样品主要为小孔和吼道发育;当所受应力变大时,后者更易孔隙压缩、通道受阻、渗透率急剧变小、敏感性更强。

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煤炭科学技术

2018年第06期

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