突出煤层回采面CO_(2)致裂二次增透后高效回采技术研究

天池煤矿15号煤层瓦斯含量高,难抽采,在回采割煤时,存在瓦斯超限隐患,且一个割煤循环需要6h以上,严重制约了工作面的回采速度。为提高开采效率,利用CO_(2)致裂煤岩的技术方法,提出了突出煤层回采面CO_(2)致裂二次增透高效回采技术。通过试验发现:CO_(2)致裂后,瓦斯涌出量平均减少了16.7%,并能实现密集钻孔条件下的瓦斯高效抽采,提高回采速度。割煤速度从致裂前2.11~2.91刀/d提高到3.38~4.59刀/d,平均提高了1.63倍。

回采面CO_(2)致裂增透与煤体注碱同步治理硫化氢技术研究

针对低透气性煤层的硫化氢治理问题,采用液态CO_(2)相变致裂煤层强化增透技术,通过分析致裂增透效果,确定增透范围内的应力变化和渗透率变化情况,增加煤层裂隙及透气性,同时在注液孔中注入碱液,使碱液进入到煤层裂隙,从而与更多的硫化氢反应,达到降低硫化氢体积分数的目的,硫化氢体积分数降低比例为65.67%,为工作面的安全生产提供保障。

注CO_(2)改善河南双河油田低渗储层注水能力机理研究

针对双河油田低渗储层注水能力差、注水水质不达标和高凝原油蜡沉积等问题,通过自主设计的水-CO_(2)储层注入能力评价装置,开展流动性实验、CO_(2)驱油实验,结合岩心扫描电镜等测试手段,明确双河低渗储层注水能力差的主要机制,探索CO_(2)改善低渗储层注入能力的主要机理。结果表明,产出水中的悬浮颗粒和油中蜡晶等组分的沉积可导致孔隙堵塞,从而降低储层的注水能力。CO_(2)对产出水中无机悬浮颗粒及岩石碱性矿物、碳酸盐岩矿物有明显溶蚀作用,是显著提高储层注水能力的主要机理。CO_(2)可溶解在岩石表面的原油蜡质组分沉积,有效改善储层注水能力。同时,CO_(2)驱提高采收率效果明显,采收率提高13.01%~21.51%,后续水驱进一步提高5.40%~6.04%。研究表明:注CO_(2)可显著改善双河油田低渗储层注入能力,为CO_(2)增注驱油技术在现场应用提供理论支撑。

基于防突指标下降视角的CO_(2)气相压裂增透技术应用分析

在煤矿开采过程中,因掘进面煤层透气性差导致无法抽采效果不佳。为解决这一问题,实际作业中,要以降低防突指标为基准,运用CO_(2)气相压裂增透技术处理工作面。文章以某试验为例,详细阐释钻孔布置和压裂工艺应用情况,并就试验效果予以分析。经分析,应用CO_(2)气相压裂增透技术能够显著提高抽采效果,快速降低防突指标,大幅缩减抽采达标时间。提出具体应用实践,证明技术能够在开采中发挥防突作用。

突出煤层回采面CO_(2)致裂二次强化增透瓦斯抽采技术研究

天池煤矿15号为突出煤层,15604回采工作面在回采过程存在瓦斯超限隐患。为工作面保证安全回采,提出了低渗难抽煤层密集钻孔条件下CO_(2)致裂二次强化煤层增透瓦斯抽采技术,得到以下试验结果:经CO_(2)致裂后,煤层瓦斯浓度有大幅度提升,平均提升4.36倍,瓦斯抽采纯量提高了44%。试验数据表明,CO_(2)致裂技术能显著提高瓦斯抽采纯量及瓦斯抽采浓度,进而有效降低瓦斯涌出量,消除回采过程存在的瓦斯超限隐患,实现高效回采。CO_(2)致裂技术对于保障煤矿工作面的安全生产和提高回采效率具有重要意义。

CO_(2)驱微粒运移堵塞机理及解堵技术研究

针对物性差油藏注水困难的问题,通过开展CO_(2)驱微粒运移堵塞规律及有机垢解堵实验,优化CO_(2)驱油技术。实验结果表明:CO_(2)驱引起无机垢、有机垢和微粒积聚成团堵塞,导致储层渗流能力变差,岩心渗透率损失65.1%;经过甲苯和无水乙醇清洗后,储层渗流能力有所恢复,岩心渗透率恢复47.2%;CO_(2)驱油过程中通过加注甲苯等可解决有机垢的问题,同时也可以减小由于微粒运移和微粒积聚成团引起的地层堵塞,该研究对于注水井解堵与降压增注具有指导意义。

超高压水力割缝和CO_(2)相变致裂联合增透技术研究与应用

针对鲁班山北矿14采区8^(#)煤层地质构造复杂、瓦斯抽采难的问题,提出了超高压水力割缝和CO_(2)相变致裂联合增透技术,并分析其泄压增透原理,同时进行了不同增透方案条件下的现场抽采效果对比试验。结果表明,该联合增透方案的平均单孔瓦斯体积分数分别是普通抽采和超高水力割缝的1.79倍和1.20倍;单孔瓦斯抽采平均纯量分别是普通抽采和超高压水力割缝的3.2倍和1.9倍,90d抽采时间瓦斯抽采影响半径分别是普通抽采和超高压水力割缝的4.58倍和1.38倍,在同等条件下施工钻孔时间分别比普通抽采和超高压水力割缝缩短50.5%和40.6%,瓦斯达标抽采时间分别比普通抽采和超高压水力割缝缩短了66.7%和50%。相较于常规治理技术方案,超高压水力割缝和CO_(2)相变致裂联合增透技术对瓦斯灾害治理的应用效果更为理想。

CO_(2)驱注采耦合提高采收率技术

应用物理模拟与数值模拟相结合的研究方法,明确了注采耦合在气驱中的作用机理和开发规律。通过微观可视化实验,明晰了CO_(2)驱注采耦合扩大波及的主要机理是溶解扩散与弹性膨胀,其避免了注采井间流线直接沟通,消除了注采井间的高压差条带,使得注采井控制区域压力均匀上升,CO_(2)均匀扩散,从而边角区的油更容易得到动用。利用数值模拟方法建立了CO_(2)驱注采耦合的技术界限,初期耦合、高压力保持水平、短注长采是最优开发模式,可提高目标区块采收率约6.3%。研究结果可为注采耦合技术应用于气驱矿场实践提供理论依据。

低透煤层液态CO_(2)压裂增透理论与成套技术

低透煤层液态CO_(2)压裂兼具裂隙改造和驱替置换的双重瓦斯强化抽采作用,是一项易于与其他技术联合使用,具有规模化应用潜力的增透技术。提出了低透煤层液态CO_(2)压裂增透理论体系及成套技术框架;依据应力叠加原理和最大拉应力准则,考虑压注过程液态CO_(2)相态变化和低黏强渗透性,建立了液态CO_(2)压裂起裂压力确定模型;以I型断裂准则为裂缝扩展判别条件,建立了恒定注液流量下压裂孔口压力与裂缝扩展距离之间的量化表征关系,阐明了注液压力、压裂液黏度、裂缝产状对裂缝扩展的影响规律。依此为基础,提出了决定液态CO_(2)压裂增透煤层成套装备性能的4个关键参数及其计算方法,研制了国内首套井下压裂增透成套装备,研发了压裂增透施工工艺,分别在淮南矿区、彬长矿区等进行了推广应用。

高压CO_(2)预裂增透解吸技术在松软厚煤层的应用

为了提升霍尔辛赫煤矿松软厚煤层钻孔瓦斯抽采效果,采用数值模拟分析论证了CO_(2)预裂增透技术在松软煤层中的可行性,现场应用后煤层瓦斯含量降低了45.6%,瓦斯抽采浓度提高了3.63倍,瓦斯抽采纯量提高了2.53倍,相较于传统本煤层预抽技术,每个回采工作面可节约成本46.96万元,实现了矿井的本质安全和降本增效。

基于CO_(2)深孔预裂爆破增透技术研究

针对我国煤矿区煤层透气性差,开展CO_(2)深孔预裂爆破增透技术,研究了爆破应力波在煤体中传播、致裂过程,以及爆生气体在煤体裂隙开裂过程中的传播特性,形成CO_(2)气体爆破煤层增透机理;完善的CO_(2)气体爆破工艺流程;采用CO_(2)爆破致裂后煤层透气性系数提高为原来的27倍,流量提高4.2~6.9倍,瓦斯预抽率提高3.87倍;能大幅度增加煤层瓦斯的涌出量与抽采量,改善煤层瓦斯抽采效果。

超临界CO_(2)/H_(2)O混合流体吞吐提高页岩油采收率实验研究

针对页岩储层压裂后一次衰竭开发原油采收率低的问题,基于页岩储层的低孔、超低渗透特征,提出了超临界CO_(2)/H_(2)O混合流体吞吐提高页岩油采收率实验方法。通过自主设计的室内岩心实验评价超临界CO_(2)/H_(2)O混合流体吞吐页岩油的效果,并对实验过程中注入介质、焖井时间、注入压力、吞吐轮次对提高采收率的影响规律进行研究,同时通过核磁共振技术明确超临界CO_(2)/H_(2)O混合流体对不同孔隙类型中原油的动用程度。结果表明:超临界CO_(2)/H_(2)O混合流体吞吐可以有效提高页岩油采收率;对于物性较差的页岩岩心,焖井时间对提高采收率有较大影响;注入压力与超临界CO_(2)/H_(2)O混合流体的扩散速度和渗流能力密切相关,混相条件下提高采收率效果显著;增加吞吐轮次大孔隙中的原油动用效果较好,但无法通过增加吞吐轮次动用更多微小孔隙中的原油。

新型低渗储层CO_(2)增稠剂的静态悬砂性能及悬砂机理分析

合成了一类高效CO_(2)硅氧烷增稠剂NBC,以环己烷配制超临界CO_(2)压裂液体系,分析了硅氧烷增稠剂含量、体系温度、增稠剂侧链分数及支撑剂粒径对支撑剂在CO_(2)压裂液的静态悬砂影响。实验表明,NBC含量2%、35℃、18 MPa和100 s^(-1),可使超临界CO_(2)压裂液黏度达1.22 mPa·s,远大于二甲基硅油PDMS增稠的CO_(2)压裂液的黏度0.53 mPa·s。NBC增稠剂含量、支链分数及较小支撑剂粒径利于提高CO_(2)压裂液的支撑剂颗粒悬砂,而静态悬砂随温度升高和支撑剂粒径增大而减弱,压裂液黏度和颗粒性质成为显著影响超临界CO_(2)压裂液静态悬砂的根本原因,并以分子模拟技术从分子角度研究了超临界CO_(2)压裂液静态悬砂机理。

CO_(2)预裂爆破技术在马兰矿的应用

依据CO_(2)预裂爆破技术原理,马兰矿在12408工作面、12505工作面采用CO_(2)爆破方法增加煤层透气性,结果表明:爆破后,2个工作面的瓦斯抽采量均有不同程度的提高,取得了预期效果。

CCUS-EOR工程技术进展与展望

“双碳”目标背景下,二氧化碳捕集、驱油与封存(CCUS-EOR)可实现温室气体的资源化利用和提高原油采收率双重目的,是现实可行的规模化减碳技术。我国CCUS-EOR经过技术攻关和矿场试验,形成了注采工程技术体系,主要包括单管、双管分注工艺技术,防气工艺单独应用或组合应用的高气液比举升技术,材质、药剂、监测组合的腐蚀防护技术,水气交替注入控窜、化学封窜的延缓气窜技术,带压作业或无固相压井液和胶塞暂堵剂的压井工艺技术,预防为主、化学或物理解堵为辅的井筒解冻堵技术,井筒安全风险评价技术等。为推动CCUS-EOR规模有效应用,建议强化CCUS战略规划研究,确定技术发展重点和关键环节;统筹考虑CCUS-EOR全流程,打造油田特色CCUS模式;依托示范工程攻关核心关键技术,实现CCUS-EOR产业化;建立学术研究与交流平台,促进工程技术一体化发展。

模块化联合增透抽采技术在高河能源的应用

为解决高河能源瓦斯难抽采的问题,结合该区域地质构造和瓦斯赋存情况,在W2307工作面本煤层预抽实施CO_(2)气相压裂+水力造穴+普通预抽孔模块化联合增透抽采技术。经现场应用证明,采用联合增透抽采技术试验区较单一抽采方法显示出更高的抽采效率。

水力压裂技术的近期发展及展望

水力压裂技术经过 5 0多年的发展 ,在裂缝模型、压裂井动态预测、压裂液、支撑剂、压裂施工设备、应用领域等方面均取得了惊人的发展 ,不但成为油气藏的增产增注手段 ,也成为评价认识储层的重要方法。近期水力压裂在总体优化压裂、重复压裂、大型压裂、高砂比压裂 ,端部脱沙压裂、CO2 泡沫压裂及特殊井 (斜井、水平井、深井、超深井、小井眼井等 )压裂技术方面有了进一步的完善和发展 ,压裂的单项技术也有了很大进展。国内压裂酸化技术在设计软件、压裂酸化材料、施工技术指标等方面 ,已接近国际先进水平。介绍了国内不同储层类型所适用的压裂技术 ,展望了在新型压裂材料、试验技术研究、滤失伤害和返排机理研究等方面的发展方向 ,对更好地发挥水力压裂技术在油气田勘探与开发中的作用具有重要意义。

液态二氧化碳灭火技术在综放工作面的应用

以山西大同和尚嘴煤矿8615综放工作面采空区煤层自然灭火为背景,对自然发火原因、液态CO_(2)防灭火机理以及工艺进行了分析,并进行了现场应用。结果表明,对8615综放工作面采空区灌注液态CO_(2)后,采空区温度由29.6℃下降到16.0℃,O_(2)浓度由16.7%降到7.8%,CO含量由0.0044%下降到0.0007%,CH4浓度由1.24%下降到0.65%,并最终趋于稳定。充分证明液态CO_(2)防灭火技术对于采空区煤层自燃效果显著。

气相压裂技术在掘进巷道中的应用与研究

为解决掘进工作面掘进期间煤层突出性问题,新景矿在掘进工作面采用“5个造穴孔+2个CO_(2)气相压裂孔”,选用间替造穴,经过气相压裂后,预抽钻孔瓦斯抽采流量提高1.27~2.91倍;瓦斯抽采量是压裂前的1.56倍。采用循环造穴增透与气相压裂增透后,掘进过程中回风巷瓦斯在1%以下,保证了掘进工作面的工作安全。

自生二氧化碳络合酸化体系的性能研究

针对河南油田老区块酸化增注效果逐渐变差的问题,以长链二元羧酸和碳酸盐为主剂开展了自生二氧化碳深部解堵技术研究。在评价回注污水、模拟油对多段岩心的水相渗透率影响的基础上,研究了自生CO2对无机物、有机物的解堵效果,以及CO2与酸液配合使用顺序对长岩心渗透率的影响。结果表明,污染物注入量越大,水相渗透率越低,注入10PV以后,渗透率降低30%～70%;注入自生CO2段塞可以有效清除有机物的堵塞,使水相渗透率提高3～4倍。CO2与酸液配合使用可大幅提高渗流能力和有效作用深度,对重复酸化的储层也具有较好的增注效果。还讨论了酸与CO2的注入顺序所适应的条件。