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。

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。

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。

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。

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。

低渗透油藏超前注水理论及其应用

低渗透油藏最显著的特征是存在启动压力梯度和介质变形现象，这使其在开发过程中渗流阻力增大、单井产量降低，递减速度加快，稳产难度加大，并降低最终采收率。对低渗储层启动压力梯度和介质变形进行了物理模拟实验，定量描述了两者的非线性变化规律，分析了介质变形对储层物性参数的影响。通过室内实验、渗流理论、数值模拟以及矿场试验研究，建立了低渗透油藏非线性渗流数学模型，提出了在超前注水期运用保持合理地层压力水平、注水压力、注水强度和注水时机的开发技术，在长庆等低渗透油田现场应用后取得较好的开发效果，提高单井产量15％～20％。

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。

注水压力对低渗透储层渗流特征的影响

低渗透油藏中流体的渗流规律是当前渗流力学重要的研究领域。低渗透油藏储层的主要特征是渗透率低,油水流动的孔道微细,渗流阻力大,固-液界面及液-液界面之间相互作用显著。这些特点造成了低渗透油藏渗流规律的复杂性。通过室内岩心流动实验,研究了注入压力对岩石渗透率和流体渗流规律的影响。结果表明,低渗透储集层存在非线性渗流特征,当注入压力较低时,流体在岩心中流动速度随压力梯度的变化很小,也就是在低压下,注入水很难进入地层;当压力梯度较大时,渗流速度与压力梯度的关系呈近似的直线关系;在上覆压力和压力梯度不变的条件下,注入压力越高,岩石渗透率就越高。由此可见,在考虑储层保护的前提下,对低渗透储层采用高压注水,有利于提高注水效果。

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。

突出煤层先注后冲防喷孔消突技术研究

为了解决煤与瓦斯突出煤层穿层钻孔施工和水力化措施期间的瓦斯喷孔问题,通过实验和分析研究了水对瓦斯煤流固耦合系统解吸和渗流的影响。煤体含水率增加后,瓦斯解吸的初速度下降,解吸量变小;煤层中注水后,煤体吸附瓦斯量减少,游离瓦斯量和煤的渗透率增加,瓦斯流动更容易,二者共同的影响减少了瓦斯喷孔发生概率。现场实验表明:先注后冲技术降低喷孔率39%,钻孔成孔率提高32%,冲泄煤量提高2.3倍,瓦斯抽出率平均提高10.4%。先注后冲技术与传统水力冲孔技术相比能明显抑制瓦斯喷孔、增加冲泄煤量、提高瓦斯抽出率,是一种安全可靠的煤层增透和预防瓦斯喷孔技术。

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。

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。

高含水期油藏层间压力结构差异量化方法研究

由于长期注水开发和层间非均质性影响,高含水期油藏各小层层间压力结构差异严重,掌握差异状况是合理调整的重要依据。针对现场分层测压资料少,单层压力资料获取困难的情况,应用渗流力学原理建立了高含水期地层层间压力结构差异量化数学模型,模型的关键参数可以通过生产数据计算获得。枣园油田的实例验证表明,高含水油藏层间压力存在明显差异,该方法能够确定各小层的压力差异状况。量化计算结果和实测资料相接近,有利于认清开发矛盾,为合理调整提供技术依据。

隧道排水盲管堵塞的原因分析及预防措施研究

研究目的:隧道排水盲管的堵塞,其原因一直没有研究透彻,导致隧道二衬混凝土薄弱处渗水及坍落,严重影响列车的安全运行,由此就隧道排水盲管的堵塞原因以及如何控制隧道排水盲管堵塞措施进行研究。研究结论:(1)隧道排水盲管的堵塞物主要来源于隧道岩溶通道、节理面、层理面中,是石灰岩与水产生重质CaCO_(3)等的初期结晶细颗粒白色粉末,并受围岩水力而汇集,且量较多;次要来源为隧道掘进爆破和锚杆施工,贴附在隧道围岩裂缝和表面的细颗粒白色粉末、有喷射混凝土内部生成析出的细颗粒白色粉末,也受围岩水力而汇集,且量较少;(2)隧道围岩不是石灰岩类岩层,而排水盲管内出现细颗粒白色粉末,它主要来源于喷射混凝土内;(3)在隧道围岩水力作用下,与所有细颗粒白色粉末混合成混合水,一部分经围岩直通排水管出口、另一部分穿过喷射混凝土透水层汇集于排水盲管;(4)由于排水盲眼直径较小,排出混合水的速率减小,白色粉末沉淀,使排水盲管排泄不顺畅形成堵塞;(5)预防办法有:采用隧道掘进爆破孔注水法、高压喷风法、专用排水通道、增大盲眼和盲管直径、增加排水盲管出口、排水盲管外面不宜裹土工布、重视喷射混凝土的施工质量;(6)混合水排出排水盲管至出口的速率要与汇入排水盲管前端的速率相同;(7)本研究成果可为铁路、公路等领域的隧道掘进预防盲管堵塞施工研究提供参考。

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。

中东古新世高地饱压差油藏不稳定注水模型研究

油气田开发过程中一般考虑渗透率为常数,这对于压敏性储层并不适用。当地层压力下降时,压敏储层岩石会发生变形,孔隙空间减小从而减小渗透率。为了定量研究具有压敏特点的中东地区古新世高地饱压差油藏不稳定注水开发的数学模型,通过静水力学方法和单轴实验的方法,对中东地区古新世岩心渗透率随围压变化的规律进行实验研究;结合黑油模型的假设条件,推导了此类油藏不稳定注水渗流的全新数学模型。研究结果表明,中东地区古新世高地饱压差油藏渗透率与地层压力呈幂律关系,渗透率的降低将导致采收率降低且开发早期降幅最大,此类油藏宜采用不稳定注水方式开发。

涌水条件下的下向钻孔煤层瓦斯压力测定技术

针对下向涌水钻孔煤层瓦斯压力测定的难点,通过两堵一注的水泥砂浆封孔技术使下向涌水钻孔形成良好的位于裂隙含水层以外的测压气室,较好地封堵裂隙含水层,消除其对瓦斯压力测定的影响。通过对测压钻孔周围瓦斯压力和水压力曲线分布的分析,结合现场封孔测压数据,确保了下向涌水钻孔煤层瓦斯压力测定结果的准确性。

综掘工作面注水除尘工艺参数优化研究

针对土城矿15129全煤工作面掘进过程中综掘机喷射泡沫及后方安设喷雾降尘不能有效减少粉尘浓度这一情况,采用施工注水钻孔的方式进行降尘,并对注水孔个数及注水压力进行优化。通过现场试验表明:单独考察注水孔个数时,注水孔个数大于10个,降尘效果不明显;单独考核注水压力时,注水压力在6 MPa以上,降尘效果不明显;注水孔个数为8个,注水压力为6 MPa时,减尘效果最好,成本最小。