平推压井法排量优化新模型及泵压分析

目前平推法压井井筒压力按照单相流计算,计算结果不准确,造成现场压井施工的盲目性。文章考虑井底压力差、温度、渗透率等因素,建立了压井液排量优化新模型,新模型计算结果与现场实测泵注压力最大峰值误差为7.119%。通过对模型计算分析,得到了排量、渗透率、压井液密度对平推法压井井筒压力的影响,绘制了平推法压井因素影响图。结果表明:(1)随压井液密度及排量的增大,泵注压力呈现先增大后减小趋势;排量增大压井时间缩短,存在高套压反弹风险;(2)压井第一阶段(t≤15 min)井底有效压力主要受摩擦阻力的影响,压井第二阶段(t>15 min),井底有效压力主要是受静液柱压力影响;(3)随地层渗透率增大,井口泵注压力呈现减小趋势;压井施工排量对井底压差影响较大,压井排量800 L/min同1000 L/min比较,井底压差从2.06 MPa升至8.22 MPa;(4)对于超低渗地层,如果采取大排量平推法压井可能面临井筒压力过大引发管柱及地层破裂的风险,地层渗透率越大对平推法越有利;该模型对压井施工单制定和压井作业具有指导作用。

煤岩体高压磨料水力割缝基本规律的试验研究

采用定向水力致裂技术控制坚硬顶板的效果随水力割缝预割缝槽长度的增加而增强,为进一步研究添加磨料后的水力割缝效果,采用高压磨料水力割缝试验系统,对煤岩体磨料水力割缝基本规律进行了试验研究,分析了泵注压力、割缝时间、磨料浓度和岩性变化对磨料水力割缝效果的影响规律。试验结果表明:割缝深度随泵注压力基本呈线性增加;随着割缝时间延长,割缝深度不断增大,但超过有效割缝时间T后,割缝深度不再变化;特定割缝参数条件下,磨料浓度越接近3.4%时,割缝深度越接近极限深度;同一材料不同影响因素下割缝宽度基本无变化;割缝效果(割缝深度、宽度)随岩石强度、结构致密性的增大而变弱。研究结果可为优化现场磨料水力割缝施工参数设计提供参考。

高压水载荷下煤体裂缝的起裂判据及延展规律

为对水力压裂煤体裂缝的起裂判据作定量计算,根据弹性力学理论,分析了注水钻孔周围的应力状态,给出了水平和垂直裂缝产生时注水压力的计算模型;探讨了裂缝扩展的方向以及其扩展所需要的泵注压力;采用自制的高水载荷下煤体裂隙生成及延展模拟装置在实验室模拟了不同围压和轴压加载下条件下煤体起裂的临界注水压力及裂隙生成和延展的方向.实验研究表明:泵注压力克服最小主应力与煤体的抗拉强度之和时,煤体开始破裂;裂隙总是沿着最大主应力的方向发展.实验模拟结果和理论分析相吻合.

煤层气水平井负压循环改造的离散元分析

针对压裂过程中压裂液增黏剂的活性较低、破胶不完全、滤饼、残留以及对产层的污染等问题,基于颗粒流平行粘接模型、煤岩力学参数以及负压循环改造过程,构建了欠平衡条件下的煤岩井眼离散元数值模型,在不同泵注压力、环向割缝数量、割缝宽度以及井眼直径下,对5次增压放喷后井筒周围煤岩形成的破碎带进行数值模拟。分析了煤岩井眼周围的破碎状态,论证了负压循环改造技术的产层改造效果。研究结果表明:增加氮气的泵注压力、环向割缝数量以及割缝宽度可以增大负压循环改造形成的破碎带半径,但随着泵注压力、环向割缝数量以及割缝宽度的不断增加,破碎带半径增大幅度会发生不同程度的指数衰减;可以通过优化负压循环改造的施工参数及割缝筛管参数,来优化煤层气水平井负压循环改造的施工技术方案。研究结果可为负压循环技术的现场应用提供指导。