煤粉在支撑裂缝中的运移与沉积规律

针对煤储层压裂过程中易产生大量煤粉问题,应用LD-1A导流能力测试系统进行了支撑裂缝中不同流速、不同煤粉含量的流体流动物模实验,分析了流体在变流速、恒流速和间断流动下,煤粉在支撑剂充填层中的运移、沉积及产出规律。实验表明：煤粉运移具有一定的临界流速,不同条件下,临界流速差别较大,在20~40目石英砂支撑裂缝中,过60目煤粉临界流速可达5.20 cm/min,而过140目煤粉临界流速为2.01 cm/min;流体流速、支撑剂粒径、煤粉粒径、煤粉含量、排采制度等多重因素共同控制煤粉产出量;煤粉容易沉积在支撑裂缝中堵塞支撑剂构建的孔隙,对支撑裂缝导流能力的伤害严重。压裂后有效排出煤粉,可减小堵塞伤害;排采过程中控制流体流速,有利于减少煤粉运移及产出。

单相流驱替物理模拟实验的煤粉产出规律研究

为研究煤层气井排采过程中煤粉的产出机理及其影响因素,开展了单相流驱替状态下煤粉产出物理模拟实验。通过改变单相流驱替流速及煤砖样品上、下围压的大小,分析不同实验条件下煤粉产出量、煤粉粒度分布特征以及裂隙导流系统的渗透率变化等参数,归纳煤粉的动态产出规律。实验结果表明:在围压稳定的实验条件下,煤粉的产出具有一定的启动运移速率;煤粉的产出量与驱替液流速呈正相关、与围压呈负相关;煤粉在裂隙系统中的存在与运移会对其渗透率产生显著的影响;间断后重启单相流驱替作用会使煤粉产出量瞬间剧增。根据模拟实验结果可以认为,优化煤层气井的排采制度、控制井底流压降压速率的变化、稳定控制排水强度,将会有效地控制煤粉的产出量。

煤层气排采中煤粉产出量动态变化及影响因素

为了解煤层气排采过程中煤粉产出动态变化规律,对沁水盆地南部投产后的煤层气井不同排采阶段煤粉产出量进行记录和统计,分析了煤粉产出影响因素,并通过实例研究了煤粉产出量动态变化与产气量的关系。结果表明:产水阶段和产水产气两相流阶段是最易产出煤粉的阶段,其中产水产气两相流阶段煤粉产出量总体较高,且煤粉产出明显不稳定、不连续。导流裂缝发育特征、储层构造软煤带发育特征及其与导流裂缝的配置关系,地层流体携粉作用以及排采工作制度是影响煤粉产出量变化的主要因素。最后,提出了加强煤储层地质研究,避开原生煤粉源,研制便携式煤粉产出定量测定装置,制定煤粉预警措施,以及合理优化排采工作制度以减少煤粉对煤层气排采的危害。

煤层气裸眼洞穴完井造成的应力集中带与煤粉产出的关系

通过对煤层气洞穴完井周围应力分布特征分析,基于弹性理论基础,建立了极限平衡方程,进而推出因造穴而产生的应力集中带峰值点至洞穴壁的距离R。从材料力学理论和施工作业统计观测实据出发,解释了煤层气洞穴井中应力集中带R值与煤粉产出量之间的关系:即同等地质环境下,煤层气开采地质参数若无大的差异时,则煤层气裸眼洞穴完井煤粉产出量的多少与应力集中峰值点距井壁值R的绝对值大小呈正相关关系。由此证实了"应力状态改变导致煤基质破裂是煤粉产生的可能原因",该认识对于煤层气工业生产具有一定的实际意义。

煤层气井排采过程中煤粉运移规律研究

研究煤粉运移规律并以此制定减少煤粉产出的措施是保证煤层气井高产、稳产的关键。基于煤粉颗粒在煤岩通道中的运动学和动力学分析,建立了煤储层中煤粉随流体运移的数学模型,并依据现场调研资料研究煤粉粒径、通道孔径等因素对煤粉运移的影响。实例分析结果表明,煤储层中煤粉颗粒运移的临界流速表征了煤层气井开始产出煤粉的特征值,当流体流速达到临界流速时煤粉即发生运移。随煤粉颗粒和通道(喉道)半径不断减小,煤粉运移临界流速逐渐降低,颗粒更容易运移,将加重煤层气井的煤粉产出量。骨架煤粉颗粒的增大和相邻颗粒质心连线与通道方向间夹角的减小使得通道孔壁变得更加粗糙,煤粉运移临界流速逐渐提升,这会减轻煤层气井的出煤粉问题。该研究首次系统而定量的分析了煤储层中煤粉运移规律,为控制煤层气井出煤粉量和采取合理的排采作业方法提供了重要依据。

煤层气水平井煤粉产出及运移特征

煤粉是煤层气水平井排采中的不利因素,影响煤层气的产能。根据沁水盆地南部樊庄区块煤层气水平井的排采数据,分析了煤粉产出特征;通过煤粉在支撑裂缝中运移的物模试验,揭示了煤粉在支撑裂缝中的运移和伤害规律;利用流体迁移规律研究装置,进一步研究了煤粉在水平井筒的流动规律,建立了煤粉运移模型。研究结果表明:煤粉主要来源为钻井过程中钻具对煤层的研磨及压裂过程中大排量携砂混合流体对裂缝煤壁的摩擦和冲刷;煤粉对支撑裂缝中导流能力伤害率达90%,且排采速度越大,出煤粉量越多;煤粉在水平井筒中运移的流型为层流流动,通过控制压力、流量和煤粉含量,可在排采初期实现对煤粉的控制。

1025t/h劣质烟煤锅炉掺烧褐煤改造方案

针对通化地区煤源严重不足,在2×1025 t/h锅炉进行最大限度掺烧褐煤并能单烧当地劣质烟煤的技术改造。采用在转向室抽取中温炉烟加入制粉系统干燥介质,同时对热风送粉系统加入调温风的改造方案,以降低制粉系统末端氧量以及送粉系统输送介质的温度,提高制粉、送粉系统防爆能力和制粉系统的干燥能力,并将双通道煤粉燃烧器改造为水平浓淡燃烧器,改造后,锅炉具备掺烧褐煤50%的能力,适应煤种能力增强。

粗粉分离器细度调节特性的试验研究

分析磨煤机煤粉细度对锅炉运行安全性经济性和环保指标的影响,介绍了煤粉细度调节试验。试验结果表明,当分离器转速在500~900 r/min时,煤粉细度与分离器转速之间存在较好的线性调节关系;在分离器转速不变的情况下,随着磨煤机出力的增大,煤粉细度R90值逐渐增大,煤粉细度与磨煤机出力之间存在着二阶函数关系。通过煤粉细度调整试验可得到磨煤机在不同出力下的分离器转速控制曲线,可有效提高锅炉运行经济性。

锦界热电制粉系统出力调整试验分析

根据锦界热电#3、#4炉制粉系统运行情况,通过运行试验调整分析,调整系统通风量至最佳运行工况,解决了制粉系统出力低等问题,降低了制粉系统电耗,提高了制粉系统经济效益。

喷煤系统的低成本优化

针对河钢承钢在较低维修投入的情况下,喷煤系统不能满足高炉生产需要的现状,对现有设备进行一系列优化改造。通过将磨煤机风道改为一体式,台时产量由24 t/h提高到29 t/h,检修周期延长到24个月;通过在喷煤车间地面修筑整体排水沟实现水冲清扫积尘,提升了粉尘防爆的安全等级;通过铺设超长输粉管道,实现了新老制粉系统之间煤粉的合理调配。优化措施的实施整体降低了生产成本,提高了喷煤系统的喷煤能力和运行稳定性,满足了高炉生产的需要,有利于生产组织的进行。