煤系水平井定向射孔压裂裂缝扩展机制

复杂含煤地层顶板水平井射孔压裂是增加煤层透气性、提升瓦斯抽采效率的关键,而地层结构和射孔位置影响裂缝扩展形态。考虑地层结构特征及射孔位置,建立压裂工程地质模型;基于有限元方法构建数值模型,研究射孔位置、地层条件、垂向应力与水平应力差对裂缝扩展的影响,并进行工程验证,提出施工建议。结果表明:射孔孔眼位置存在全部位于煤层中、全部位于顶板岩层中和部分位于顶板部分位于煤层3种情况。孔眼位于煤层中,裂缝受到界面的“阻隔”作用,对煤层改造有利;孔眼位于顶板,当顶板层理发育,垂向应力与最小水平主应力差大于2MPa时裂缝能够穿越层理和界面进入煤层,而顶板完整时,应力差大于-2MPa裂缝即可在孔眼诱导作用下进入煤层,顶板层理和界面对裂缝垂向扩展具有“阻挡”作用,结构完整地层有利于裂缝的垂向穿层扩展;孔眼部分进入煤层,对裂缝起裂、扩展产生明显诱导作用,形成沿界面的水平缝和进入煤层的垂直缝,无论顶板是否完整,都能形成有效改造裂缝。当射孔孔眼距煤层较远、孔眼与煤层间弱面发育、水平应力大于垂向应力或压裂施工规模不足时,建议采用深穿透射孔、分支孔等能够沟通煤层的工程措施,以保证压裂效果。研究结果在陕西韩城某煤矿的井下分段压裂施工中进行了应用,试验孔瓦斯抽采效果良好,可为类似地质、工程条件下的压裂施工提供借鉴。

跨煤岩界面穿层压裂裂缝动态扩展特征试验研究

针对跨煤岩界面穿层压裂裂缝动态扩展过程,采用相似材料制作煤岩组合体试件,开展三点弯曲试验、真三轴水力压裂物理模拟试验,分别结合数字散斑技术、声发射监测技术,捕捉裂缝的动态扩展特征,分析裂缝扩展形态及影响因素。结果表明:三点弯曲试验中裂缝可从顶板直接进入煤层,裂缝在界面处未转向,增大预制裂缝长度试件断裂所需的峰值应力降低;真三轴水力压裂试验条件下,由于煤层塑性强,顶板内裂缝高度、长度均大于煤层,顶板内声发射事件比例高于煤层;在裂缝穿层扩展的前提下,增大水平井与煤层顶面距离会导致裂缝穿层扩展时间延长,提高压裂液注入排量可增大裂缝进入煤层的穿透深度,但是易导致缝高失控、缝长降低,提出采用变排量压裂施工,初期压裂液大排量注入促使裂缝纵向穿层,随后降排量促进裂缝在顶板和煤层内横向延伸;多裂缝同步起裂时缝间存在竞争扩展现象,部分裂缝可能无法穿层扩展。研究成果可为掌握裂缝跨煤岩界面穿层扩展特点、优化设计压裂施工参数提供理论支撑。

赵固一矿区域地面水平注浆钻井关键技术

为解决赵固一矿地面区域顺L8灰岩层注浆井钻井过程中出现的诸类问题,主要从井身结构设计、导眼地质导向、钻头适用性优选、泥浆配方优化及泵参数优选、钻进参数优化、钻具组合设计等方面进行了关键技术研究,形成了一系列适用于赵固一矿区域地面水平注浆钻井的关键技术。通过现场实例应用表明,基于关键技术指导施工,能够高效提升钻进效率,有效缩短全井施工周期30%。

煤矿地质测量信息系统(MSGIS2.5)

介绍一种专为煤矿地质测量部门设计和开发的软件系统———地质测量信息系统 (MSGIS2 .5 ) ,着重介绍其专业CAD系统的系统结构。

基于ADO技术的煤层气开发项目经济评价系统

介绍了ＡＤＯ技术的工作原理及其对象模型，并以煤层气开发项目经济评价系统为实例，阐述了ＡＤＯ技术在系统开发中的应用。该系统在数据的访问速度、数据交换、系统开放性能及网络支持等方面具有明显优势，大大提高了系统性能。

煤层动态建模技术及应用

从煤层建模的约束条件、建模的特点、模型的选择、模型建立的路线以及平面-剖面对应实现的原理等方面讨论了煤层动态建模技术及其应用.通过将煤层建模的约束条件归纳为广义自然边界和构造地质边界,简化了煤层建模的程序设计,将断层边界的约束问题归结为折线边界的约束剖分,提高了断层的自动处理能力.设计的两条煤层建模路线为煤层动态建模系统的设计奠定了基础,能解决煤矿生产制图中平面剖面特征点的对应与任意切割剖面问题.

煤矿地质测量空间信息系统及其发展趋势

分析了我国煤矿地质测量空间信息系统的研发和应用现状,并从信息采集的多源化、管理的网络化、决策支持的智能化,以及与其他专业系统集成化的角度,分析了煤矿地质测量空间信息系统发展的趋势。

煤矿地质测量空间信息系统及其关键技术

煤矿地质测量工作是煤矿生产最基础和最重要的工作之一 ,对煤矿的安全生产和煤矿生产能力具有重要的影响。分析了煤矿地质测量空间信息系统的框架体系及其相关的关键技术 ,重点介绍了其中的数据采集、平台设计、专业图形的自动化处理及其 3D建模技术。

世界主要产煤国煤田与煤矿开采地质条件之比较

分析了世界主要产煤国家的煤田和煤矿开采地质条件。受东亚晚古生代以来板块构造演化影响,我国煤田(除鄂尔多斯煤盆地外)的地质条件,比美国、印度、澳大利亚、德国、南非、加拿大、俄罗斯近郊煤田和波兰卢布林煤田复杂得多。我国适于露天开采的煤田少,地下井工开采将是煤矿的主要生产方式。以我国目前的开采技术水平,华南、滇藏含煤区的煤田不具备建设大型煤矿的基本地质条件,东北、华北和西北(鄂尔多斯盆地除外)许多煤田的开采地质条件对于建设安全、高产、高效、大型煤矿来说,也面临重大挑战。

煤矿地测信息系统(MSGIS)

本文介绍了一个专门为地测部门设计和开发的软件系统——地质、测量信息系统(MSGIS),并从理论的角度着重介绍了其中的专业CAD系统(MgCAD)的系统结构、3D地质模型、图形数据库和地测图形的自动处理技术。

基于ASP技术的煤矿地测信息远程管理系统研究

在对ASP技术进行分析的基础上,阐述了煤矿地测信息远程管理系统实现的技术路线,并对该系统进行了详细的设计和实现。根据煤矿地测部门的实际生产与管理需要,深入探讨了ASP技术在煤矿地测信息远程管理系统中的应用。

基于GIS的煤矿地质测量信息分类编码技术

综合煤矿地质测量信息的专业特性及信息表示的几何特征(主要包括点、线、面等),按专题图层对煤矿地质测量的实体对象进行分类与编码,形成了一套基于GIS的煤矿地质测量信息分类编码体系。该体系具有遵循矿山基础信息的相关国家标准,兼顾数字绘图和空间分析原则,便于面向对象的程序设计等特点。

地测信息系统及其应用

介绍了一个专门为地测部门设计和开发的软件系统——地质、测量信息系统（ＭＳＧＩＳ）的应用范围、主要功能，并以系统的具体操作为主线阐述了系统的用户界面、输入输出接口、图形生成、地测图形的自动处理和３Ｄ地测模型。

矿井突水水源类型判别模型及其系统实现

系统介绍了矿井突水水源快速识别系统的组成 ,阐述了煤矿突水水源判别的 3种数学模型及其适用条件 ,从应用的角度介绍了该软件的使用步骤。采用该系统软件可高效准确地完成未知样品的水源类型判别 。

阜新刘家区井田地质构造对煤储层影响及有利区块预测

煤层气开发的有利区块研究重点是构造预测及评价，地质构造一方面决定或改变了煤层气的保存条件，另一方面改善了煤储层特性一本文以平均整旋角（θ）的梯度作为基本特征量，研究了井田构造变形转动场及其破坏规律，对井田煤层气赋存地质条件及开发有利区块进行了初步预测及评价。所得结论为本区煤层气开发布扎提供了科学依据。

基于下石节井田煤层气井位选择原则探讨

通过分析下石节井田地质构造条件、煤层发育特征、瓦斯含量、施工工程条件、地形等影响煤层气勘探开发的因素,结合实际情况确定了本区井位选择的一般原则,并据其进行井位优选,确定最终井位,为下一步该区进行煤层气勘探开发提供一些借鉴。

射线交点法在煤矿地测信息系统绘制任意切剖面时的应用

将点在多边形内的检测常用算法———射线交点法 ,应用到封闭区域钻孔的搜索中 ,并对任意切剖面时钻孔的搜索技术进行了深入的探讨。

碎软煤层水平井布置层位分析及钻完井设计优化

根据煤层特征归纳了煤层气水平井开发主要原则,讨论了水平井不同布置层位的优缺点,优选出了适应层位,提出井型和配套钻完井设计优化方法。结果表明:碎软煤层水平井应将水平段布置在煤层顶板中,采用U型井施工;采用大斜度导眼探煤能够更加准确地了解着陆点附近地层信息,利于着陆点设计,将入靶点设计在二开井段可以降低三开钻进难度;深穿透下向定向射孔工艺是顶板水平井开发的重要技术。现场应用取得了较好的产气效果,为后续技术推广提供工程技术手段和思路。

我国煤矿区煤层气地面开发现状及技术研究进展

回顾了我国煤炭企业组织实施和合作开展的煤矿区煤层气勘探开发进程。经过三十多年攻坚克难、不懈努力,我国煤矿区煤层气地面开发技术研究、工程试验和产业发展均取得了可喜的成绩,不仅在山西晋城矿区首次取得国内外无烟煤的煤层气开发成功,实现了煤层气规模化商业化生产,而且在安徽淮北矿区取得了碎软低渗煤层顶板水平井开发煤层气技术的重大突破,实现了碎软低渗煤层的煤层气水平井单井的高产稳产;煤矿区采动区煤层气井开发在安徽淮北、淮南,山西晋城等矿区实现了规模化工程应用。同时,梳理总结了依托“十一五”—“十三五”国家科技重大专项项目,在煤矿区煤层气地面开发理论及技术研究方面取得的主要成果及其应用效果,包括:煤层气井密闭取心技术与设备、碎软低渗煤层地面煤层气垂直井强化增产技术、碎软低渗煤层顶板和煤层水平井分段压裂开发技术、多煤层分层控压合层排采技术、低煤阶低气含量煤层地面煤层气开发技术、煤层气井极小半径多孔旋转射流侧钻水平井技术,以及煤矿采动区煤层气产量预测技术等。在此基础上,根据全国煤矿区煤炭开采发展趋势和需求,提出今后煤矿区煤层气研究应重点关注3个方向:穿浅部采空区/采动区的深部煤层气与煤炭资源协调开发、低煤阶低气含量厚煤层矿区煤层气与煤炭资源协调开发和废弃/关闭矿井煤层气开发等。

煤层顶板水平井分段压裂瓦斯治理模式研究

针对煤矿碎软低渗煤层,提出了煤层顶板水平井分段压裂瓦斯治理模式。通过建立应力-渗流-损伤耦合的理论模型,运用数值模拟的方法模拟了煤层顶板水平井水力压裂裂缝扩展过程,结果表明紧邻煤层顶板岩石的裂缝能够延展至煤层,且在顶板岩石的撕裂作用下,煤层内的裂缝能够快速延展。应用产能模拟的方法对分段压裂水平井的产能进行了模拟,分析瓦斯抽采的效率,优选了分段压裂的压裂缝长度、压裂段数,认为在淮北矿区祁东煤矿的地质条件下,压裂裂缝的长度为80 m,裂缝间距为63 m,抽采效果最佳。通过工程验证,说明煤层顶板水平井分段压裂技术是国内碎软低渗煤层地面瓦斯高效抽采的有效模式。