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Investigation of influence factors on CO_(2) flowback characteristics and optimization of flowback parameters during CO_(2) dry fracturing in tight gas reservoirs
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作者 Xiao-Mei Zhou Lei Li +4 位作者 Yong-Quan Sun Ran Liu Ying-Chun Guo Yong-Mao Hao Yu-Liang Su 《Petroleum Science》 SCIE EI CAS CSCD 2023年第6期3553-3566,共14页
CO_(2) dry fracturing is a promising alternative method to water fracturing in tight gas reservoirs,especially in water-scarce areas such as the Loess Plateau.The CO_(2) flowback efficiency is a critical factor that a... CO_(2) dry fracturing is a promising alternative method to water fracturing in tight gas reservoirs,especially in water-scarce areas such as the Loess Plateau.The CO_(2) flowback efficiency is a critical factor that affects the final gas production effect.However,there have been few studies focusing on the flowback characteristics after CO_(2) dry fracturing.In this study,an extensive core-to-field scale study was conducted to investigate CO_(2) flowback characteristics and CH_(4) production behavior.Firstly,to investigate the impact of core properties and production conditions on CO_(2) flowback,a series of laboratory experiments at the core scale were conducted.Then,the key factors affecting the flowback were analyzed using the grey correlation method based on field data.Finally,taking the construction parameters of Well S60 as an example,a dual-permeability model was used to characterize the different seepage fields in the matrix and fracture for tight gas reservoirs.The production parameters after CO_(2) dry fracturing were then optimized.Experimental results demonstrate that CO_(2) dry fracturing is more effective than slickwater fracturing,with a 9.2%increase in CH_(4) recovery.The increase in core permeability plays a positive role in improving CH_(4) production and CO_(2) flowback.The soaking process is mainly affected by CO_(2) diffusion,and the soaking time should be controlled within 12 h.Increasing the flowback pressure gradient results in a significant increase in both CH_(4) recovery and CO_(2) flowback efficiency.While,an increase in CO_(2) injection is not conducive to CH_(4) production and CO_(2) flowback.Based on the experimental and field data,the important factors affecting flowback and production were comprehensively and effectively discussed.The results show that permeability is the most important factor,followed by porosity and effective thickness.Considering flowback efficiency and the influence of proppant reflux,the injection volume should be the minimum volume that meets the requirements for generating fractures.The soaking time should be short which is 1 day in this study,and the optimal bottom hole flowback pressure should be set at 10 MPa.This study aims to improve the understanding of CO_(2) dry fracturing in tight gas reservoirs and provide valuable insights for optimizing the process parameters. 展开更多
关键词 co_(2)fracturing Tight gas reservoir fracturing fluid flowback Parameter optimization
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基于CT扫描的CO_(2)相变致裂煤裂隙演化特征
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作者 刘高峰 关文博 +3 位作者 张震 李宝林 刘欢 司念 《矿业科学学报》 CSCD 北大核心 2024年第3期342-350,共9页
为进一步揭示CO_(2)相变致裂煤的裂隙改造机理,开展了CO_(2)相变致裂煤体实验,基于CT扫描和三维裂隙重构,分析了CO_(2)相变致裂前后的煤样内部裂隙结构参数,查明了CO_(2)相变致裂煤的三维裂隙结构演化特征。结果表明,致裂后煤样的裂隙... 为进一步揭示CO_(2)相变致裂煤的裂隙改造机理,开展了CO_(2)相变致裂煤体实验,基于CT扫描和三维裂隙重构,分析了CO_(2)相变致裂前后的煤样内部裂隙结构参数,查明了CO_(2)相变致裂煤的三维裂隙结构演化特征。结果表明,致裂后煤样的裂隙总数量减少,裂隙总体积和裂隙总表面积增加;CO_(2)相变致裂产生了裂隙扩张转化效应,在致裂压力的扩张作用下,小尺度裂隙转化为更大尺度的裂隙;长度小于1000μm的裂隙数量减少、裂隙体积和表面积明显减小,长度大于1000μm的裂隙体积和表面积明显增大,且裂隙之间扩张贯通而引起其数量减少;CO_(2)相变致裂大幅度改善了煤体三维裂隙的连通性,有利于气体的运移和产出。此研究为CO_(2)相变致裂效果提供新的分析评价方法,也可为其他非常规天然气储层及其改造的裂隙演化特征研究提供参考和借鉴。 展开更多
关键词 co_(2)相变致裂 CT扫描 煤储层 三维裂隙演化
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裂缝内CO_(2)压裂液相态分布特征的数值模拟研究
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作者 徐智颢 杜博 李东东 《中国资源综合利用》 2024年第4期41-43,共3页
CO_(2)干法压裂工艺利用纯液态CO_(2)进行携砂压裂施工,对储层进行改造,该技术已实现大量现场应用。但是,CO_(2)压裂液在裂缝内的相态分布尚未进行系统的研究。运用流体模拟软件,建立二维裂缝的物理模型,分析CO_(2)压裂液在造缝过程中... CO_(2)干法压裂工艺利用纯液态CO_(2)进行携砂压裂施工,对储层进行改造,该技术已实现大量现场应用。但是,CO_(2)压裂液在裂缝内的相态分布尚未进行系统的研究。运用流体模拟软件,建立二维裂缝的物理模型,分析CO_(2)压裂液在造缝过程中的相态分布。研究结果表明,在造缝过程中,CO_(2)压裂液以液态CO_(2)和超临界CO_(2)两种相态存在,并且以超临界CO_(2)的分布为主;CO_(2)压裂液充满裂缝时,随着测点与井口距离的增加,CO_(2)温度先增加,然后趋于稳定;CO_(2)压裂液进入裂缝内,压裂施工完成20 min时,裂缝内CO_(2)的温度达到地层温度;地层温度越低,液态CO_(2)吸热越慢,达到超临界相态所需时间越长,超临界CO_(2)分布区距离缝口越远。 展开更多
关键词 裂缝 co_(2)压裂液 相态 分布特征 数值模拟 液态co_(2) 超临界co_(2) 干法压裂
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CO_(2)相变致裂煤的显微构造特征与成因机制 被引量:4
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作者 曹运兴 张新生 +2 位作者 张军胜 郭帅房 孟兵兵 《煤田地质与勘探》 CAS CSCD 北大核心 2023年第2期137-145,共9页
CO_(2)相变致裂是一种高效增渗、增抽和消突的新型煤矿瓦斯治理技术,应用效果显著。该技术的核心是高压动力载荷作用于煤层的强化造缝及其卸压增渗效应。然而,新生裂缝的形貌特征以及破坏成因机制研究薄弱。目前井下厘米—米级尺度裂缝... CO_(2)相变致裂是一种高效增渗、增抽和消突的新型煤矿瓦斯治理技术,应用效果显著。该技术的核心是高压动力载荷作用于煤层的强化造缝及其卸压增渗效应。然而,新生裂缝的形貌特征以及破坏成因机制研究薄弱。目前井下厘米—米级尺度裂缝的观察和描述,主要用于揭示煤层的造缝增透机理。更小尺度的微米级显微裂隙研究,可更系统和全面描述裂缝的形貌和发育规律,揭示CO_(2)相变致裂作用下煤的破坏机理。应用自行研制的高压CO_(2)冲击大型物模试验装置系统,对无烟煤试件进行了120 MPa高压CO_(2)冲击,基于场发射扫描电镜(FESEM)的观察,研究了微米级裂隙特征、发育规律及其形成机理。结果表明:(1)致裂后煤样的割理系统充分沟通,形成多尺度的复杂微裂隙网络。(2)煤基质破碎并发育大量微米尺度的新生显微构造,发现了3种典型显微构造是“损伤坑”“三翼型”裂隙和“页理状构造”。(3)CO_(2)的超临界相、气相、或者二者的混合相态冲击破碎近喷孔端煤样,冲击波可能是试件远端破坏造缝的主要力学机制。(4)显微构造的形成和损伤演化机制为:在煤基质表面形成损伤坑,并以损伤坑为中心形成“三翼型”张性锯齿状分支裂隙,多个“三翼型”裂隙组合形成复杂的微裂隙网络系统。强化造缝形成的复杂网状裂隙系统,是煤层卸压、增渗、增抽和高效消突的内在原因。 展开更多
关键词 co_(2)相变致裂 显微构造 网状裂隙 瓦斯治理 消突机理
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吉宁矿CO_(2)气相压裂条件下抽采半径时变规律 被引量:1
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作者 杨鹏 薛傲 +5 位作者 王杰 潘辉 陈嘉慧 任旭朗 程志恒 陈亮 《华北科技学院学报》 2023年第5期43-54,共12页
针对低渗厚煤层瓦斯抽采难度大,抽采效率低的问题,以华晋焦煤吉宁矿为工程背景,运用CO_(2)气相压裂技术对煤层进行增透,增大煤层的渗透性。采用数值模拟,构造吉宁矿2#煤层煤体抽采半径本构模型,运用COMSOL数值模拟软件对CO_(2)气相压裂... 针对低渗厚煤层瓦斯抽采难度大,抽采效率低的问题,以华晋焦煤吉宁矿为工程背景,运用CO_(2)气相压裂技术对煤层进行增透,增大煤层的渗透性。采用数值模拟,构造吉宁矿2#煤层煤体抽采半径本构模型,运用COMSOL数值模拟软件对CO_(2)气相压裂增透前后抽采半径进行模拟,并通过与现场实测的华晋吉宁煤矿2#煤层原始煤体瓦斯抽采半径和CO_(2)气相压裂增透煤体的瓦斯抽采半径进行对比分析验证CO_(2)气相压裂技术的增透效果。现场工程实践表明:华晋吉宁煤矿2#煤层原始煤体的抽采半径为2.5 m,CO_(2)气相压裂增透煤体的抽采半径为5.5 m,是原始煤体抽采半径的2.2倍,增透效果显著,误差在10%以内。 展开更多
关键词 低渗厚煤层 瓦斯增透 co_(2)气相压裂 抽采半径 数值模拟
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液态CO_(2)相变破岩时相邻天然气管道防护研究 被引量:1
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作者 成诗冰 《工程爆破》 CSCD 北大核心 2023年第1期69-77,共9页
在随州城市综合管廊基坑开挖工程中,保护相邻天然气管道不受到破坏十分关键。为此,首先开展乳化炸药和液态CO_(2)相变破岩的爆破漏斗试验。一方面基于FARO Focus~S 150型三维激光扫描仪和Split-Desktop 4.0软件对开挖后的漏斗形状和块... 在随州城市综合管廊基坑开挖工程中,保护相邻天然气管道不受到破坏十分关键。为此,首先开展乳化炸药和液态CO_(2)相变破岩的爆破漏斗试验。一方面基于FARO Focus~S 150型三维激光扫描仪和Split-Desktop 4.0软件对开挖后的漏斗形状和块度进行分析,另一方面基于NUBOX-8016型测振仪分析振动频率和峰值质点振动速度(PPV)的衰减规律,通过线性拟合方法获得适用于该工况的萨道夫斯基公式。其次使用拟合得到的萨道夫斯基公式理论计算相邻天然气管道的最小安全距离。最后基于LS-DYNA建立三维数值模型对理论结果进行验证。试验结果表明,单根DM95-2.5液态CO_(2)致裂管相变破岩产生的爆破漏斗直径和深度分别为1.14 m和0.59 m,爆堆块度主要分布在4~15 cm之间。液态CO_(2)致裂技术相比乳化炸药具有更强的破岩和改善块度均匀性的能力,此外在减灾方面具有更大的优势。数值模拟结果表明,根据拟合的萨道夫斯基公式确定液态CO_(2)相变爆破参数是可靠的。研究结果对于同类工程具有重要的参考价值。 展开更多
关键词 爆破振动 液态co_(2) 相变致裂 爆破漏斗 块度分布 峰值质点速度
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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 被引量:1
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作者 穆俊来 《山西化工》 CAS 2023年第10期168-170,共3页
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... 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。 展开更多
关键词 co_(2)气相压裂增透技术 防突指标 抽采效果
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Effect of proppant pumping schedule on the proppant placement for supercritical CO_(2) fracturing 被引量:1
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作者 Yong Zheng Hai-Zhu Wang +4 位作者 Ying-Jie Li Gang-Hua Tian Bing Yang Cheng-Ming Zhao Ming-Sheng Liu 《Petroleum Science》 SCIE CAS CSCD 2022年第2期629-638,共10页
Supercritical CO_(2)fracturing is a potential waterless fracturing technique which shows great merits in eliminating reservoir damage,improving shale gas recovery and storing CO_(2)underground.Deep insight into the pr... Supercritical CO_(2)fracturing is a potential waterless fracturing technique which shows great merits in eliminating reservoir damage,improving shale gas recovery and storing CO_(2)underground.Deep insight into the proppant-transport behavior of CO_(2)is required to better apply this technique in the engineering field.In the present paper,we adopted a coupled Computational Fluid Dynamics and Discrete Element Method(CFD-DEM)approach to simulate the proppant transport in a fracking fracture with multiple perforation tunnels.Previous experiments were first simulated to benchmark the CFD-EDM approach,and then various pumping schedules and injection parameters(injection location,multi-concentration injection order,multi-density injection order and injection temperature)were investigated to determine the placement characteristics of proppant.Results indicate that the swirling vortex below the injection tunnels dominates the proppant diffusion in the fracture.The velocity of fluid flow across the proppant bank surface in multi-concentration injection shows a positive correlation with the proppant concentration.Injecting high-density proppant first can promote the transportation of low-density proppant injected later in the fracture to a certain extent.Decreasing the initial injection temperature of supercritical CO_(2)slurry helps enhance the particle-driving effect of fluid and improve the performance of supercritical CO_(2)in carrying proppant. 展开更多
关键词 Supercritical co_(2)fracturing Proppant placement CFD-DEM Unconventional natural gas co_(2)utilization
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输送工艺参数对密相/超临界CO_(2)管道止裂韧性的影响
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作者 欧阳欣 李鹤 +2 位作者 闫锋 李胜男 池强 《焊管》 2023年第6期1-6,共6页
为了研究密相/超临界CO_(2)输送管道的止裂性能,以密相/超临界CO_(2)长输管道断裂控制为研究目标,针对实际工况,基于GERG-2008状态方程、BTC双曲线模型和X65管道,计算分析了燃烧后捕获、燃烧前捕获和富氧燃烧捕获三种捕获方式下CO_(2)... 为了研究密相/超临界CO_(2)输送管道的止裂性能,以密相/超临界CO_(2)长输管道断裂控制为研究目标,针对实际工况,基于GERG-2008状态方程、BTC双曲线模型和X65管道,计算分析了燃烧后捕获、燃烧前捕获和富氧燃烧捕获三种捕获方式下CO_(2)气质组分、初始温度、初始压力、管径和设计系数等对压力温度(P-T)状态、减压波曲线、止裂韧性的影响。结果发现,杂质组分的增加以及提高初始温度、增大管径、增大设计系数会导致密相/超临界CO_(2)输送管道止裂韧性增加;而提高初始压力会导致密相/超临界CO_(2)输送管道止裂韧性降低;燃烧后捕获产生的CO_(2)混合物输送管道所需的止裂韧性最小,富氧燃烧捕获产生的CO_(2)混合物输送管道所需的止裂韧性最高。该结果可为CO_(2)管道设计和工程应用提供理论依据。 展开更多
关键词 co_(2)输送管道 密相/超临界co_(2) 止裂韧性 断裂控制
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CO_(2)准干法压裂技术研究及应用 被引量:10
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作者 罗成 《石油与天然气化工》 CAS CSCD 北大核心 2021年第2期83-87,共5页
致密砂岩气藏普遍具有储层物性差、孔喉细、黏土矿物含量高的特征,水力压裂易导致储层产生水敏、水锁等液相伤害,影响增产效果。针对此问题,研究了CO_(2)准干法压裂技术,重点开展了准干法压裂工作液组成、携砂性能、耐温耐剪切性能等方... 致密砂岩气藏普遍具有储层物性差、孔喉细、黏土矿物含量高的特征,水力压裂易导致储层产生水敏、水锁等液相伤害,影响增产效果。针对此问题,研究了CO_(2)准干法压裂技术,重点开展了准干法压裂工作液组成、携砂性能、耐温耐剪切性能等方面的研究,形成了一种液态CO_(2)中含有少量水基压裂液的均匀混合相体系,具有液相伤害小、造缝携砂性能好、现场操作性强等特点,可满足大砂量、高砂比压裂施工要求。该技术在冀东油田南堡5号构造深层致密砂岩气藏进行先导试验,压后单井日增油2.5倍,日增气8.6倍,增产效果理想。 展开更多
关键词 致密砂岩气 液相伤害 co2准干法压裂 压裂液性能 冀东油田
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液态CO_(2)煤层增透技术及应用研究 被引量:11
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作者 赵丹 刘晓青 《煤炭科学技术》 CAS CSCD 北大核心 2021年第10期107-114,共8页
为增加煤层透气性,强化瓦斯抽采效果,提高瓦斯的利用率,提出低渗透煤层液态CO_(2)气爆致裂增透技术。基于煤矿瓦斯相关基础数据和液态CO_(2)爆破致裂增透机理,阐述液态CO_(2)爆破的原理、过程和能量的转化,分析液态CO_(2)气爆能量释放的... 为增加煤层透气性,强化瓦斯抽采效果,提高瓦斯的利用率,提出低渗透煤层液态CO_(2)气爆致裂增透技术。基于煤矿瓦斯相关基础数据和液态CO_(2)爆破致裂增透机理,阐述液态CO_(2)爆破的原理、过程和能量的转化,分析液态CO_(2)气爆能量释放的TNT当量转化;根据监测爆破过程中致裂器内CO_(2)压力变化过程曲线的变化情况,分析爆破过程中在致裂器内液态CO_(2)压力在4个不同阶段的变化。采用ANSYS/LS-DYNA模拟软件建立不同爆破参数下的爆破模型,模拟出单孔和双孔液态CO_(2)爆破演化过程,从Mises应力云图、煤岩损伤云图对比分析液态CO_(2)爆破效果。利用LS-DYNA有限元分析模拟软件对致裂器不同布置方式下煤岩损伤扩展规律进行模拟。根据数值模拟结果进行CO_(2)相变爆破工业试验,综合评价液态CO_(2)气爆致裂增透效果。结果表明:利用相对压力指标法测得单孔爆破半径约2.5 m,与数值模拟结果接近。经CO_(2)相变爆破后,煤层透气性系数比增透前提高了50多倍;瓦斯抽采体积分数比增透前提高了73.7%;抽采流量是普通抽采孔的5.1倍。数值模拟和现场井下工业试验结果均证明,采用液态CO_(2)爆破能够提高煤体吸附瓦斯的解吸率,增加低渗透高瓦斯煤层的透气性,促进煤岩体内原生缝隙的发育,使煤层瓦斯抽采效果明显提高。研究成果可为液态CO_(2)气爆工艺的实际施工提供理论依据,为我国低透气性煤层瓦斯抽采难题提供解决办法。 展开更多
关键词 煤层透气性 co_(2)相变爆破 致裂增透 煤岩气爆损伤
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液态CO_(2)相变致裂对抽采有效半径影响的试验研究 被引量:7
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作者 衡献伟 付金磊 +1 位作者 李青松 马曙 《煤炭工程》 北大核心 2021年第10期126-130,共5页
针对轿子山煤矿M9煤层渗透率低、瓦斯含量高、压力大等特点,将液态CO_(2)相变致裂技术应用于本煤层增透工程试验。从多角度探究了CO_(2)相变致裂增透原理,通过分组对比试验,重点考察致裂孔不同施工顺序、不同装液量对有效抽采半径的影... 针对轿子山煤矿M9煤层渗透率低、瓦斯含量高、压力大等特点,将液态CO_(2)相变致裂技术应用于本煤层增透工程试验。从多角度探究了CO_(2)相变致裂增透原理,通过分组对比试验,重点考察致裂孔不同施工顺序、不同装液量对有效抽采半径的影响。结果表明:预抽时间相同时,先施工辅助钻孔致裂时会提供更多的裂隙通道,应力波传播时阻力降低更多,从而使瓦斯抽采有效半径更大;预抽时间90d内致裂孔瓦斯抽采有效半径与装液量呈正相关,预抽时间在90~150d时,在构造应力作用下,钻孔变形大,装液量越多的致裂孔瓦斯抽采有效半径越小;致裂后钻孔瓦斯抽采有效半径是普通孔的3.6~4.2倍,单孔抽采瓦斯纯流量平均增加2.9~5.8倍,瓦斯抽采浓度增加2.3~3.1倍,瓦斯有效预抽时间缩短65%以上。研究结果可为瓦斯抽采钻孔的合理布置提供参考依据。 展开更多
关键词 co_(2)相变致裂 瓦斯抽采 增透 抽采半径
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突出煤层CO_(2)气相压裂高效抽采防突掘进技术 被引量:7
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作者 杨百舸 张军胜 +1 位作者 令狐建设 曹运兴 《煤田地质与勘探》 CAS CSCD 北大核心 2021年第3期85-94,共10页
我国煤矿煤与瓦斯突出灾害严重影响煤矿安全生产。尽管近10年来这一灾害事故大幅度减少,但恶性事故依然发生,给矿工生命和煤矿安全生产造成严重损失。国内外现阶段的防治瓦斯突出技术,如水力压裂、水力割缝、水力冲孔、深孔爆破、密集... 我国煤矿煤与瓦斯突出灾害严重影响煤矿安全生产。尽管近10年来这一灾害事故大幅度减少,但恶性事故依然发生,给矿工生命和煤矿安全生产造成严重损失。国内外现阶段的防治瓦斯突出技术,如水力压裂、水力割缝、水力冲孔、深孔爆破、密集钻孔等,不同程度地解决了防突安全掘进,但对于一些高瓦斯低渗透突出煤层,上述技术还难以从根本上解决消突安全快速掘进。所以,防突技术仍然是我国煤炭领域亟待攻关的重大科技难题。选取山西寿阳县新元煤矿31002工作面为试验案例,介绍CO_(2)气相压裂技术方法,并探讨其防突掘进效果。新元煤矿开采的山西组3号煤层为低渗透突出煤层,前期主要采用密集钻孔预抽瓦斯防突措施,抽采达标时间长,掘进速度慢。高效抽采瓦斯,防止煤与瓦斯突出,保障煤巷安全快速掘进,是新元煤矿安全高效生产的重大技术难题。在新元矿采取的气相压裂措施概况如下:在掘进工作面前方实施双钻孔气相压裂;完成9个瓦斯抽采钻孔以覆盖巷道两侧各15 m安全范围;全部11个钻孔联网抽采3~5 d,防突参数K1值达标后恢复掘进。试验数据表明,气相压裂抽采防突技术措施的强化抽采效果显著,抽采效率大幅度提高,煤炮等动力现象减少,K1值降低,掘进割煤时巷道瓦斯浓度得以降低和均化,保障了连续安全掘进。实践证明,CO_(2)气相压裂技术能够实现连续安全快速掘进理技术,在全国类似瓦斯地质条件煤矿中具有推广应用意义。 展开更多
关键词 煤矿瓦斯治理 突出煤层 co_(2)气相压裂 快速掘进 新元煤矿
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CO_(2)相变致裂应力波传播及影响规律试验研究
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作者 何志坚 张诗童 +2 位作者 蒋楠 罗学东 雷宇 《爆破》 CSCD 北大核心 2022年第3期133-138,共6页
为探究CO_(2)相变致裂应力波传播及影响规律,基于自主研发的三向应变测试装置,设计了CO_(2)相变致裂应力波测试方案。利用动态应变测试系统采集CO_(2)相变致裂过程中的应变信号,分析了CO_(2)相变激发的应力波在岩体中的传播与影响规律... 为探究CO_(2)相变致裂应力波传播及影响规律,基于自主研发的三向应变测试装置,设计了CO_(2)相变致裂应力波测试方案。利用动态应变测试系统采集CO_(2)相变致裂过程中的应变信号,分析了CO_(2)相变激发的应力波在岩体中的传播与影响规律。研究结果表明:射流方向和垂直射流方向的峰值应力随传播距离的增大均呈指数型衰减,射流方向峰值应力大于垂直射流方向的峰值应力;CO_(2)充装量与定压剪切片厚度是影响CO_(2)相变致裂应力波的重要因素,剪切片厚度一定时,峰值应力随CO_(2)充装量增加而增大,但增大速率逐渐降低;CO_(2)充装量一定时,峰值应力随剪切片厚度增加而增大,且呈持续增长趋势。 展开更多
关键词 co_(2)相变致裂 动态应变测试 应力波
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基于CO_(2)相变致裂技术的低渗透煤层钻孔参数优化研究 被引量:4
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作者 李青松 付金磊 +2 位作者 衡献伟 孙英豪 马曙 《煤炭技术》 CAS 北大核心 2021年第11期118-123,共6页
液态CO_(2)相变致裂钻孔参数的合理选取是避免大面积致裂空白区域及提高增透效果的关键。通过CO_(2)相变致裂p-T曲线,探究了液态CO_(2)致裂增透过程,采用有限差分数值模拟软件,建立了单孔、双孔数值模型,分析了致裂后煤体塑性区特征,确... 液态CO_(2)相变致裂钻孔参数的合理选取是避免大面积致裂空白区域及提高增透效果的关键。通过CO_(2)相变致裂p-T曲线,探究了液态CO_(2)致裂增透过程,采用有限差分数值模拟软件,建立了单孔、双孔数值模型,分析了致裂后煤体塑性区特征,确定了最优的钻孔参数。结果表明:(1)随着煤层地应力增加,液态CO_(2)致裂塑性区域范围呈先增加后减小变化趋势,随着致裂孔直径增加,孔径在φ100 mm左右时致裂效果较好;(2)采用数值模拟、理论计算2种方法确定最优致裂孔参数直径为φ94 mm、钻孔间距为3 m;(3)CO_(2)相变致裂井下试验后,致裂孔抽采孔平均瓦斯抽采纯量是普通抽采孔的4.76倍,瓦斯抽采浓度平均提高2.8倍,抽采达标时间缩短65%左右。合理选择液态CO_(2)致裂钻孔参数,能够为井下达到最优致裂增透效果及成本节约提供一定参考。 展开更多
关键词 co_(2)相变致裂 增透 钻孔参数 数值模拟 瓦斯抽采
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Effect of hydraulic fracture deformation hysteresis on CO_(2)huff-n-puff performance in shale gas reservoirs
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作者 Xia YAN Pi-yang LIU +4 位作者 Zhao-qin HUANG Hai SUN Kai ZHANG Jun-feng WANG Jun YAO 《Journal of Zhejiang University-Science A(Applied Physics & Engineering)》 SCIE EI CAS CSCD 2023年第1期37-55,共19页
As a promising enhanced gas recovery technique,CO_(2)huff-n-puff has attracted great attention recently.However,hydraulic fracture deformation hysteresis is rarely considered,and its effect on CO_(2)huff-n-puff perfor... As a promising enhanced gas recovery technique,CO_(2)huff-n-puff has attracted great attention recently.However,hydraulic fracture deformation hysteresis is rarely considered,and its effect on CO_(2)huff-n-puff performance is not well understood.In this study,we present a fully coupled multi-component flow and geomechanics model for simulating CO_(2)huff-n-puff in shale gas reservoirs considering hydraulic fracture deformation hysteresis.Specifically,a shale gas reservoir after hydraulic fracturing is modeled using an efficient hybrid model incorporating an embedded discrete fracture model(EDFM),multiple porosity model,and single porosity model.In flow equations,Fick’s law,extended Langmuir isotherms,and the Peng-Robinson equation of state are used to describe the molecular diffusion,multi-component adsorption,and gas properties,respectively.In relation to geomechanics,a path-dependent constitutive law is applied for the hydraulic fracture deformation hysteresis.The finite volume method(FVM)and the stabilized extended finite element method(XFEM)are applied to discretize the flow and geomechanics equations,respectively.We then solve the coupled model using the fixed-stress split iterative method.Finally,we verify the presented method using several numerical examples,and apply it to investigate the effect of hydraulic fracture deformation hysteresis on CO_(2)huff-n-puff performance in a 3D shale gas reservoir.Numerical results show that hydraulic fracture deformation hysteresis has some negative effects on CO_(2)huff-n-puff performance.The effects are sensitive to the initial conductivity of hydraulic fracture,production pressure,starting time of huff-n-puff,injection pressure,and huff-n-puff cycle number. 展开更多
关键词 Enhanced gas recovery co_(2)huff-n-puff coupled geomechanics and multi-component flow Hydraulic fracture deformation hysteresis Embedded discrete fracture model(EDFM)
原文传递
CO_(2)相变致裂煤的纳米孔隙尺度改造效应
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作者 张震 刘高峰 +3 位作者 李宝林 刘欢 司念 关文博 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第3期672-684,共13页
为探讨不同CO_(2)相变致裂压力对纳米孔隙的尺度改造效应及其对瓦斯(煤层气)运移的影响,开展120,150,185 MPa作用下的CO_(2)相变致裂煤体实验,综合采用高压压汞、低温液氮吸附、低温CO_(2)吸附孔隙结构参数测试方法,分析CO_(2)相变致裂... 为探讨不同CO_(2)相变致裂压力对纳米孔隙的尺度改造效应及其对瓦斯(煤层气)运移的影响,开展120,150,185 MPa作用下的CO_(2)相变致裂煤体实验,综合采用高压压汞、低温液氮吸附、低温CO_(2)吸附孔隙结构参数测试方法,分析CO_(2)相变致裂后煤的大孔(>50 nm)-介孔(2~50 nm)-微孔(<2 nm)结构演化特征。结果表明:CO_(2)相变致裂对大孔和介孔具有扩孔效应;致裂后,大孔平均孔径与孔容大幅度增大,孔表面积降低;介孔平均孔径增大,孔表面积明显降低;孔隙连通性明显增强。CO_(2)相变致裂过程时间极短,高压气体优先选择裂隙和大尺度孔隙进行扩展,延伸至微孔时,衰减的压力不足以改造具有化学性质的微孔。CO_(2)相变致裂在大孔-介孔尺度的扩孔效应,随致裂压力的增大而增强;不同变质、变形程度煤的大孔-介孔-微孔发育存在差异;因此,研发“高致裂压力-长作用时效-大能量”的CO_(2)相变致裂器,有助于进一步增强CO_(2)相变致裂的扩孔效应、改善纳米尺度瓦斯运移通道、提高瓦斯抽采效率。研究成果为CO_(2)相变致裂技术优化和改进提供了科学依据。 展开更多
关键词 矿井瓦斯 co_(2)相变致裂 孔隙结构 致裂压力 尺度效应
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井工矿坚硬顶煤顶板控制方法的技术经济分析 被引量:1
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作者 陈树亮 黄炳香 《中国矿业》 2021年第5期130-135,共6页
采煤工作面坚硬顶板(煤)不能及时垮落,导致围岩控制与安全保障等一系列问题。传统处理坚硬顶板(煤)的方法是炸药爆破,近年来对水力致裂、二氧化碳相变致裂、静力膨胀剂等坚硬顶板(煤)控制的新方法也进行了研究和探索。本文从能量控制的... 采煤工作面坚硬顶板(煤)不能及时垮落,导致围岩控制与安全保障等一系列问题。传统处理坚硬顶板(煤)的方法是炸药爆破,近年来对水力致裂、二氧化碳相变致裂、静力膨胀剂等坚硬顶板(煤)控制的新方法也进行了研究和探索。本文从能量控制的角度出发,根据固定钻孔中破岩能量是否恒定,将炸药爆破、二氧化碳相变致裂和静力膨胀剂划分为定能量破岩方式,将水力致裂划分为变能量破岩方式,通过对比各种顶板(煤)控制方法的作用范围和经济性,得出水力致裂的作用范围和经济性优于炸药爆破,炸药爆破的作用范围和经济性优于二氧化碳相变致裂。水力致裂在安全性、单孔作用范围、施工便捷性和经济性等多个方面均具有明显优势,对于井工矿坚硬顶板(煤)来说,水力致裂控制技术是今后的发展方向。 展开更多
关键词 坚硬顶板 水力致裂 炸药爆破 co_(2)相变致裂 破岩能量
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煤层液态CO_(2)相变致裂增透技术试验研究 被引量:7
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作者 沈玉旭 张文阳 +2 位作者 崔凯 郭俊庆 柴肇云 《矿业研究与开发》 CAS 北大核心 2022年第1期133-138,共6页
液态CO_(2)相变致裂煤层增透技术可以有效解决煤层渗透性差、瓦斯抽采率低等难题。以长治矿区3号煤层为工程背景,通过理论分析导向裂隙、初始裂隙和裂隙扩展3个阶段的裂隙区半径,利用数值模拟研究单孔、多孔以及不同钻孔间距下的液态CO_... 液态CO_(2)相变致裂煤层增透技术可以有效解决煤层渗透性差、瓦斯抽采率低等难题。以长治矿区3号煤层为工程背景,通过理论分析导向裂隙、初始裂隙和裂隙扩展3个阶段的裂隙区半径,利用数值模拟研究单孔、多孔以及不同钻孔间距下的液态CO_(2)相变致裂低透气煤层裂隙扩展规律,并进行了现场工业性试验。研究结果表明:单孔液态CO_(2)相变致裂爆破煤层的最大破坏范围为6 m,爆破孔中间设置空孔可以扩大相变爆破致裂的破坏范围;实施液态CO_(2)相变致裂技术后,3号煤层平均瓦斯抽采率由0.57%增加到0.92%,单孔瓦斯抽采率提高了1.25~2.91倍,瓦斯抽采率明显提升。该研究为液态CO_(2)相变致裂煤层增透技术提供了理论依据和现场指导。 展开更多
关键词 液态co_(2) 相变致裂 煤层增透 瓦斯抽采 裂缝扩展
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基于AHP-EWM和云模型的岩体可致裂性分级评价 被引量:3
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作者 薛维龙 张艳君 高博 《路基工程》 2021年第5期163-169,共7页
依托西藏林芝市公路改造工程,借鉴工程爆破中可爆性分级理论,提出了一种适用于CO_(2)相变致裂作用下岩体可致裂性分级的层次分析法(AHP)-熵权法(EWM)和云模型分级方法,并利用该方法对某工程岩体进行可致裂性分级评价。研究结果表明:该... 依托西藏林芝市公路改造工程,借鉴工程爆破中可爆性分级理论,提出了一种适用于CO_(2)相变致裂作用下岩体可致裂性分级的层次分析法(AHP)-熵权法(EWM)和云模型分级方法,并利用该方法对某工程岩体进行可致裂性分级评价。研究结果表明:该方法克服了传统分级方法固定评价模式的缺陷;根据可致裂性特点将拟建区域岩体分为二、三、四级。 展开更多
关键词 co_(2)相变致裂 可爆性分级 AHP EWM 云模型
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