应用油水井联动测试优化不稳定注水参数方法研究

随着油田开发时间的延长,常规注水波及范围相对固定,技术适应性逐渐变差,采用以注水量增减或注水井停开的周期注水是一种有效的提高采收率的方法。本文提出通过对多个周期注水的井组开展油水井联动测试,即在注水量周期性变化或停注开注过程中,监测注入井和采出井井底流压变化,以此来对不稳定注水的波动幅度和波动周期进行优化。该方法操作简单,受外界因素影响小,适用于不同不稳定注水油藏参数优化。

低渗透性煤层注水数值模拟与工程应用

基于Comsol Multiphysics 5.4模拟软件对不同煤体特征参数与注水工艺参数对低渗透性煤体的力学特性和湿润效果的影响规律进行模拟分析,并将模拟结果应用于工程实际。模拟结果显示,注水压力越大,距钻孔距离越小,孔隙压力就越大,三者之间存在一定数学关系,注水压力对湿润半径呈指数式增长趋势;注水孔长度对湿润效果基本无影响;而孔隙度越大,煤体孔隙压力越小,煤体钻孔水质量流量和湿润半径越大,一定范围内煤体更加湿润。应用结果表明,采用数值模拟对湿润半径进行预测可以对工程现场低渗透性煤层的注水工艺参数设计提供引导。现场应用发现煤体的湿润性及工作面的降尘效果显著,对粉尘的产生及控制均起到积极影响,有效改善了井下工作环境。

玻纤质量分数对长玻纤增强聚丙烯水驱动弹头辅助注塑管件的影响

分别以玻纤质量分数10%,20%,30%和40%的长玻纤增强聚丙烯(LGFRPP)材料制取一系列水驱动弹头辅助注塑(W-PAIM)管件。探究了玻纤质量分数对玻纤断裂长度、纤维取向、壁厚以及耐压性的影响。结果表明,随着玻纤质量分数的增加,玻纤断裂长度在较长区间内占比降低;不同玻纤质量分数的W-PAIM制件在壁厚层的取向不同,水道层的玻纤沿流动方向取向较模壁层和中间层更好,当玻纤质量分数为10%与40%时,水道层玻纤取向度最好,玻纤质量分数为20%时,中间层取向最差,玻纤质量分数为30%时,模壁层的玻纤取向较好;随着玻纤质量分数的增加,WPAIM管件壁厚呈先增加后减小再增加的趋势;随着玻纤质量分数的增加,管件的耐压性先增加后减小最后又增加,当玻纤质量分数为20%时,耐压性最好。

下行穿层钻孔高压保压注水消突技术研究与应用

针对高地应力煤与瓦斯突出煤层存在安全问题,在高抽巷施工下行穿层高压保压注水钻孔,通过实施“两堵两注”带压封孔工艺,有效封孔长度为17 m时,至少可承压48 MPa,提高了封孔强度;采用多次反复高压保压注水施工工艺,增强注水量和注水效果,实施截流卸压工艺,平衡消弱煤层高集中应力,控制高压注水影响范围;高压保压注水压力为30~47 MPa,注水次数2~5次,单孔最大注水量达到159 m³,高压保压注水有效影响半径最大为101 m,瓦斯预抽钻孔工程量减少了55.9%,瓦斯治理周期减少了15个月,提高了瓦斯治理效率、效果。通过试验,增大了煤层透气性,提高了瓦斯抽采效果,消除煤层的突出危险性。

瓦斯抽放孔“一孔两用”注水降尘技术研究

为了解决潞安集团郭庄煤业3308工作面粉尘浓度高的问题,基于煤层注水降尘技术,开展工作面瓦斯抽采孔进行动静压联合注水降尘实验研究。实验结果表明,煤层注水过程中,距离钻孔越近增水量越大,平均增水率为55.6%,煤层注水前后粉尘质量浓度最大降幅可达78%,“一孔两用”钻孔布置以及注水方式能够减少煤层注水二次打孔周期及投资,取得一定的经济效益。

采煤工作面煤层注水钻孔湿润半径的研究

煤层注水是煤矿井下综合防尘的一项重要措施,可以减少作业场所的煤尘飞扬,给井下作业人员提供良好的作业环境,注水效果需要考虑注水时间、注水压力、湿润半径、封孔长度、密封效果等因素。为更好的确定采煤工作面煤层注水湿润半径,给煤层注水钻孔的参数设计提供可靠的依据,本文对金河煤矿6123-2采煤工作面开展了煤层注水试验,分别采取动压和静压注水进行试验,确定煤层注水的湿润半径,为煤层注水钻孔的施工参数提供设计依据。

长倾向工作面瓦斯综合治理技术

为治理煤与瓦斯突出矿井放顶煤回采工作面瓦斯,以大淑村矿近几年治理措施为背景,采取高位短钻孔、中高压短壁注水、瓦斯治理钻孔的瓦斯治理手段,煤巷掘进区间防突预测指标△h_(2)稳定在60 Pa左右,掘进期间工作面绝对瓦斯涌出量稳定在1 m^(3)/min左右,杜绝了突出和瓦斯超限事故,解决了大煤工作面保护层局部不可采及后续回采期间的瓦斯治理难题。该技术为治理煤与瓦斯突出矿井放顶煤回采工作面瓦斯提供参考。

超孔隙水压力引起的压桩力变化

在静压管桩施工过程中,沉桩引起的超孔隙水压力可能造成后续沉桩困难。传统的压桩力都是通过现场压桩试验或者采用静力触探试验数据来估算得到,并未考虑超孔隙水压力对沉桩的影响。通过超孔隙水压力产生和消散过程中土体应力的变化,得到基于超孔隙水压力消散的静压桩压桩力的估算方法。通过与工程实例相对比,计算得出的沉桩终压力符合实际施工中的沉桩终压值,为沉桩终压的判断和静压桩桩机的选择提供依据。针对沉桩困难情况,提出用设置桩间应力释放孔方式来减少超孔隙水压力。研究表明:应力释放孔能够有效的隔断超孔隙水压力的传递路径,合理的应力释放孔能使后续沉桩位置的超孔隙水压力减少40%~60%,为群桩的连续施工提供可能。

瓦斯抽放钻孔动静压煤层注水降尘技术研究

为了解决综采工作面难湿润煤层注水效果差、粉尘浓度高的问题,以陈四楼煤矿21210采煤工作面主采2#煤层为研究背景,开展基于瓦斯抽放钻孔动静压煤层注水降尘试验研究。采用瓦斯抽放钻孔动静压联合注水工艺进行煤层注水,通过计算及现场试验得到了适合该煤层的注水参数,注水压力8 MPa,按1.5%的水分增量来计,煤层湿润半径达到4 m,司机处以及司机后10、15、20、30 m处的降尘效率分别达到了62.1%、59.0%、55.6%、53.9%、51.1%,该工艺取得了良好的降尘效果。

综采工作面煤层注水工艺的应用

针对盛泰煤矿15203工作面回采期间因粉尘浓度高严重制约着工作面安全高效回采的情况,提出对工作面采取长孔低压以及短孔中压联合注水工艺技术措施。通过实际应用效果来看,采取联合注水工艺后,实现了煤层减尘的目的,工作面后期回采期间粉尘质量浓度降低至23 mg/m^(3),取得了显著应用成效。

燕子山煤矿工作面煤层注水降尘工艺应用

以燕子山煤矿8202工作面为工程实例,拟采用煤层注水提高煤层含水率的方法力图降低工作面生产时的粉尘浓度。根据燕子山煤矿煤层赋存条件,在8202工作面实施长孔低压、短孔中压及二者综合的注水工艺,并对不同工艺的降尘效果进行了现场验证。应用表明,综合注水工艺下的煤层含水率为5.52%,较未注水原煤含水率增加了125.3%;综合注水工艺下的工作面粉尘浓度为22 mg/m^(3),较短孔中压或长孔低压注水分别降低了66.7%、58.5%,降尘效果显著。

喇嘛甸油田高含水后期储集层孔隙结构特征

针对大庆喇嘛甸油田高含水后期低效、无效循环注水开发状况,利用恒速压汞和恒压压汞法研究了喇嘛甸油田储集层岩样水驱前后的孔隙结构特征。恒速压汞分析表明,岩样经过长期水驱后流体主要渗流通道喉道半径增大,对渗流的贡献率增加,水驱前后孔隙半径分布没有明显的变化,说明喇嘛甸油田储集层控制渗流特征的主要是喉道特征,而不是孔隙特征。恒压压汞分析表明,经过长期水驱后,喇嘛甸油田储集层砂岩孔喉尺寸明显变化,孔喉半径中值增大,最大孔喉半径增大,渗透能力增强;水驱后大孔喉数量增加,对应的分布频率、孔喉渗透率贡献率增加。两种方法均表明,岩样在长期水驱后孔喉增大,大孔喉是流体渗流的主要通道。

裂隙含水层水平孔注浆“三时段”浆液扩散机理研究及应用

邯邢矿区是典型的华北型煤田大水矿区,其深部的大采深高承压水矿井采用地面区域超前治理奥灰水害系列技术,其中多分支近水平定向钻探及注浆是实现区域超前治理水害的关键技术。此前对注浆浆液扩散机理研究很多,但都是以垂向注浆孔及水平裂隙建立水动力学与岩石力学研究模型。地面区域治理奥灰水害是水平注浆孔高压注浆,为此开展了奥灰裂隙岩体高承压水的水平注浆孔浆液扩散机理研究,提出了注浆"三时段"的划分,并给出水动力学表达式;分析了垂向裂隙面上浆液圆环扩散形态;建立了垂向裂隙中浆水分区水动力学模型,推导出浆液扩散半径与注浆压力间关系;在有可注性差的上边界条件下,对浆液扩散形变问题给出数值模拟方法;为水平孔注浆初设及注浆参数优化提供了理论和技术指导,在邯邢矿区应用效果明显。

层理发育硬煤层煤壁片帮机理及防治技术

为了分析层理发育硬煤层煤壁片帮机理,通过现场调研、试验室试验和理论分析的方法研究了煤体物理力学性质、节理裂隙分布对煤壁稳定性的影响,并提出了超高压注水防片帮技术。现场应用结果表明:横向层理发育硬煤层煤壁片帮发生在层理面,破坏形式以拉伸破坏为主;增大注水压力可增大硬煤湿润半径,缩短注水时间,增大注水孔距。应用过程中大块煤明显减少、开机率提高显著、煤壁片帮有效减缓,工作面推进速度得到提高。

苏丹P油田注水时机实验及数值模拟研究

针对大型高凝油藏地层能量变弱、含水上升快、产量递减迅速等问题,结合海外油田高产稳产及高凝固点、高含蜡和高地饱压差等特点,建立了实际地层高温高压物理模拟实验系统,采用不同渗透率的岩芯,模拟不同驱替压力对开发效果的影响,得出最佳注水时机是脱出气体尚未形成连续相之前。采用数值模拟技术优化转注时机和采油速度,提出在合理利用天然能量的前提下,地层压力下降到3.4 MPa为最佳的注水时机,合理的采油速度是2.2%。注采井组试验结果表明:适时注水可较好地保持地层能量,提高产液量,改善开发效果。

聚氨酯-水泥带压注水封孔测压技术研究

基于传统上向钻孔测压技术的分析,提出一种新型上向孔测压技术—聚氨酯—水泥带压注水封孔测压技术。该技术利用气体渗透性大于液体的弱点,变传统封堵漏气通道为封堵液体泄漏通道,降低封堵漏气难易程度,提高测压成功率;同时利用水作为动力介质和辅助封孔材料,实现主动测压和钻孔带压注浆,隔绝钻孔瓦斯与外界环境的直接接触,提高系统本身测压的可靠性。通过理论分析及与常用测压技术对比表明,该技术用于煤层瓦斯压力测定是完全可行的。

高位钻场煤层注水防尘技术

针对松软、低透气性、底板起伏大煤层注水防尘效果差的问题,提出了高位钻场煤层注水防尘技术方案.根据11 071工作面煤层实际特点,确定了合理的钻场间距.每个钻场设计了20个钻孔,分为主要钻孔和辅助钻孔,其中主要钻孔湿润工作面前方大部分煤体,辅助钻孔主要湿润高位钻场周围煤体.此外,根据理论分析、计算及实践经验,确定了钻孔技术参数和注水工艺参数.通过分析现场测定注水前后粉尘浓度的数据表明:实施高位钻场煤层注水技术后,工作面各工序产生的粉尘量大幅降低,工作面及平巷的劳动环境显著改善.该成果对松软低透煤层注水防尘具有一定的参考价值和指导意义.

特低渗透油藏超前注水长岩芯实验研究

设计了多测点物理模拟装置,利用整体压制的特低渗长岩芯,研究了特低渗油藏超前注水开发的压力传播特征、合理地层压力保持水平和采油井合理开井时机。实验结果表明:为获得较高的采收率,合理地层压力应保持在原始地层压力的110%～120%,合理的油井开井时机为压力传播到油水井间距的30%左右时。压力传播速度沿岩芯长度逐渐减小,建议注水强度与压力传播速度相匹配,初期适当增加注水强度,有利于尽快建立驱替压力系统,后期适当降低注水强度,保持温和注水,以获得最佳的注水效果。

高瓦斯矿井厚煤层长孔静压注水技术研究与应用

为了解决山西某煤矿15102综放工作面粉尘浓度高,煤层氧化剧烈、瓦斯突出现象严重等问题,针对该工作面的地质特征和开采技术等特点,设计了长孔静压注水措施技术。通过现场测试注水效果数据表明:煤层注水能有效降低采煤工作面和巷道的粉尘量,降低工作面温度,防治煤层进一步氧化。证实长孔静压注水技术适用于高瓦斯突出矿井厚煤层开采工作。

三软煤层防煤壁片帮中压深孔注水技术

在分析研究中压深孔注水技术的基础上,提出了适合登封三软煤层特点的相关注水参数及注水工艺：注水压力为5~12 MPa,每个注水孔采用反复注水,每次注水以煤壁淋水为标准。通过对采煤工作面注水,测算出湿润半径为8~12 m,大大降低了工作面粉尘浓度,减小了三软煤层回采工作面煤墙片帮的危害。