余吾矿煤/岩层组合类型划分及压裂措施

为了划分煤/岩层水力压裂组合类型,以潞安矿区余吾矿3#煤层为研究对象,通过测井解释及力学测试得出顶板岩性及力学特征;采用取心井与测井相结合识别出煤层段的煤体结构;根据水力压裂计算地应力方法结合密度测井得出了地应力状态;由此划分出水力压裂煤/岩层组合类型,并提出了不同组合类型下的水力压裂措施建议。结果表明:研究区水力压裂煤/岩层组合类型可以划分为硬岩硬煤、软岩硬煤、硬岩软煤、软岩软煤组合的过渡型和拉张型等7种类型;硬岩硬煤组合类型时,采用大排量、多液量、低/中砂比、逐级加砂方式能营造出较长裂缝并能有效支撑;软岩硬煤组合时,应避射部分煤层,防止水力压裂裂缝进入煤层与软岩交界面,影响压裂效果;硬岩软煤拉张组合时,建议采用顶板水力压裂;进行硬岩软煤过渡型水力压裂时,根据水平应力与垂直应力的差值优化压裂参数;软岩软煤组合时,不建议采用水力压裂方式进行改造。

不同水力压裂顺序下煤层气井组应力干扰效应研究——以沁水盆地柿庄南区块为例

煤层气井常采用井网布置方式进行开发,不同的水力压裂顺序引起不同的应力干扰效应。为了查明不同水力压裂顺序下煤层气井间应力干扰效应,本文以沁水盆地柿庄南区块3组煤层气井网15口井为研究对象,应用ABAQUS有限元模拟软件,模拟了煤层气井网中3种水力压裂顺序(先周围后中心、对角、先中心后周围)的应力分布特征及干扰效应,提出了相应的水力压裂顺序建议。结果表明:当施工排量为6.00~8.00 m^(3)/min,液量为430.00~580.00 m^(3)时,(1)先周围后中心、对角、先中心后周围压裂时,距中心井、对角线井、周围井不同距离,依次分为应力释放区、集中区和原始应力区。先周围后中心压裂时,中心井三区范围依次为≤15.00 m、15.00~140.00 m、>140.00 m。对角压裂时,对角线井三区范围依次为≤60.00 m、60.00~150.00 m、>150.00 m。先中间压裂时,周围井三区范围依次为≤60.00 m、60.00~144.00 m、>144.00 m。(2)煤层气井网采用四点法布置,井间距超过300.00 m,可有效避免煤层气井之间的应力干扰,降低煤层气井压裂时的施工难度。

煤中不同尺度裂隙钻井液污染程度定量评价

煤层气钻井时,钻井液会对煤层孔–裂隙造成污染堵塞。为了查明钻井液对煤中不同尺度孔–裂隙的污染程度差异及不同尺度孔–裂隙对渗透率的贡献率,以晋城矿区长平矿井的煤为研究对象,应用扫描电镜(SEM)与Image Pro Plus(IPP)图像处理技术,定量表征煤中不同尺度裂隙污染前后的平均长度、平均宽度、总面积、总周长等参数;基于分形理论构建了污染前后不同尺度孔裂隙的渗透率数学模型,定量评价了污染前后渗透率变化,并与实验测试的渗透率结果进行对比,验证计算方法的可行性。结果表明:污染后不同尺度裂隙的平均长度和平均宽度均有所减小。减少程度从大到小依次为:毫米级>纳米级>微米级。不同尺度裂隙被污染程度不同,从大到小依次为:毫米级>微米级>纳米级;不同尺度裂隙对渗透率的贡献不同,一般情况下,毫米级裂隙是压裂液优先渗流通道,对渗透率的贡献最大,所占比例为46%~72%;微米级次之,所占比例为27%~53%;纳米级的贡献微乎其微,一般不超过2%。当煤中毫米级和微米级裂隙较多,且弯曲度、宽度非均质性较强时,可能存在大尺度向小尺度转化、小尺度裂隙增加现象。不同注入条件(如注入压力、注入时间)及钻井液类型对煤中不同尺度裂隙污染程度需要进一步深入研究。