U型地热井取热影响因素数值模拟研究

中深层地热是未来地热资源开发的潜力区,U型地热井是实现中深层地热高效开发的一种重要手段。以河南豫东地区地质与储层资料为基础,以3000 m深U型地热井为研究对象,采用多物理场数值模拟软件建立U型地热井井筒与周围地层耦合的物理模型,通过数值模拟研究了不同运行情景下各种因素对井口温度和取热量的影响。研究结果表明,该区在满足用户负荷情况下的合理水平段长度约为1000 m,管道内径为177.8 mm,保温段长度为1500 m;管道内径和水平段长度影响水平取热段的温度扰动突破时间,井口温度在该时间之前基本保持稳定;U型地热井上升段周围地层温度存在“降低、平衡、升高”三个变化区域,合理的保温段长度不宜超过平衡区域。

焦作矿区煤系含气系统基本要素研究

煤系气是重要的天然气资源,明确煤系含气系统的基本要素对于煤系气勘探开发至关重要。以焦作矿区石炭—二叠系海陆过渡相含煤岩系为例,基于区内煤系气勘探资料,从生、储、盖及上覆岩层4方面,探讨了研究区煤系含气系统的基本要素及其特征。研究表明,焦作矿区石炭—二叠系烃源岩以煤和暗色泥岩为主,马厂1井太原组、山西组和下石盒子组泥岩的TOC含量分别为1.68%、0.905%和4.35%,二1煤顶底板泥岩的S_(1)+S_(2)含量分别为0.452、0.576 mg/g,达到了较好—好烃源岩级别;从镜质组含量、类型指数等方面,判定烃源岩为Ⅲ型有机质类型;烃源岩热演化程度整体处于成熟—过成熟阶段,处于主生气期。储集层以煤为主,其次为泥岩和部分砂岩,其含气量分为11.54~23.16、1~3、0.18~1.47 m^(3)/t,储集层矿物组成主要为石英和黏土矿物,主要发育植物胞腔孔和气孔,孔隙度介于0.80%~11.08%,渗透率介于0.004×10^(-3)~0.012×10^(-3)μm^(2),具有低孔低渗的物性特征;太原组、山西组和下石盒子组泥岩的饱和气突破压力为5.88~9.80 MPa,饱和煤油突破压力为13.72~14.11 MPa,具有很好的封闭能力。研究认为,焦作矿区石炭—二叠系煤系含气系统基本要素的组合关系为,烃源岩发育于太原组至下石盒子组,优势储集层为山西组,上石盒子组为区域盖层,第四系及新近系为研究区上覆岩层。

穿采空区煤层气水平井井眼与管柱相容性分析及应用研究

穿采空区煤层气水平井是目前在山西沁水盆地实施的一种穿3号煤层采空区,并在下部9号、15号煤层进行水平段钻进的一种井型,由于3号煤层大部分已采空放塌形成采空区,与下部9号、15号煤垂直距离45~90 m,因而在施工时必须以一定的曲率穿越采空区才能确保在靶点位置精准着陆并确保水平段目的层钻遇率,同时应尽可能以较小的井斜角穿采空区钻进,以降低穿采空区钻井及下套管难度。因而,文章通过对穿采空区煤层气水平井定向段钻进及下套管过程中管柱与井眼的相容性进行分析,以API和IADC推荐的套管允许最大井眼曲率计算公式为基础,考虑上提力、螺纹强度、套管扶正器外径等影响因素,对井眼曲率计算公式进行优化,并将优化后的公式应用于SHH28-L1井的施工设计中,得出该井二开、三开钻井时的最大井眼曲率,确保了该井顺利实施,可为该区今后实施该类井型提供一定的参考和借鉴。

垮落带矸石浆体填充管道压力试验研究

以龙王沟煤矿为研究对象,针对该煤矿的绿色化排矸需求,采用垮落带矸石浆体充填技术,将地表一定浓度的矸石浆体输送至矿井垮落带,实现煤矸石资源再利用。为确保该技术可行性及充填参数的有据可依,在该矿地面铺设管道,研究不同类型浆体在管道中的压力与流速配置关系。研究结果表明,按照浆体浓度小→大→小的顺序输送浆体,受浆体浓度等的影响,泵头压力呈上升稳定再下降稳定的变化趋势,矸石浆体输送浓度大时,泵头压力大,管道监测压力也大;随着输送距离的增加,管道压力呈先增大后减小的趋势;管道监测点的压力与泵头压力变化基本一致,管道出口压力比较稳定,压力衰减较小;浆体浓度和粒度与输送速度配置良好,管网长距离输送稳定。

煤矿水害治理多分支水平井精准定导向技术研究

多分支水平井注浆技术因其施工成本低、环境污染小、隔水效果好等特点,被广泛应用于煤矿水害治理中。但由于煤层底板普遍存在断层发育、目的层薄、破碎带聚集等复杂情况,施工时常出现泥浆漏失、顺层钻进困难、穿越断层易卡钻等难题,严重影响了注浆治理效果。针对这些问题,本文以安徽某煤矿为例,在对其地质特征进行分析的基础上,从定向轨迹设计、定导向设备选型以及井眼轨迹控制等方面展开研究,将定向钻进和地质导向技术结合,优化复杂地质条件下多分支水平井定导向技术,并成功应用于多分支水平井超前注浆改造工程中。现场应用表明,该技术提高了井眼轨迹控制的精确性,保证了目的层钻遇率,应用效果良好。

漯河地区新近系明化镇组热储回灌试验分析

地热回灌是维持地热资源可持续开采的重要途径,是预防地面沉降等地质环境问题的有效措施。为提高河南省漯河地区地热资源利用率,在该区开展回灌试验和数值模拟研究,分析影响回灌的主要因素。研究结果表明,研究区主要开采层新近系明化镇组热储回灌效果良好,回灌潜力较大,异层水源允许最大回灌量为26.761 m^(3)/h,同层水源允许最大回灌量为33.060 m^(3)/h。漯河地区异层水源回灌建议采用一采两灌的布井方式,同层水源回灌建议采用二抽三灌的布井方式,建议回灌井距为300 m。回灌量随回灌压力增大而增大,但单位回灌量和渗透系数随压力增大呈减小趋势,表明加压回灌可通过影响热储的渗透性能影响回灌量。回灌地热水温度越低,密度越大,对井底压力越大,回灌效果越好。

大直径潜孔锤跟管钻进直排井施工技术研究与应用

王台铺矿矿井关闭后的涌水对临近矿井安全生产造成了严重的影响,实施大直径直排井进行排水是降低上述影响的重要手段。根据煤层地质及涌水量,直排井井眼直径设计为Ø650 mm,垂深205 m。由于目的层为巷道且穿过3号煤层采空区,常规钻进方法对目的层安全产生一定的影响,且其钻速慢、成本高。为此,提出了一种大直径潜孔锤跟管钻进新技术,利用潜孔锤进行碎岩,利用跟套管降低环空上返面积进而降低风量要求,有效解决了大直径井眼空气钻进风量需求大、成本高的技术问题。该技术在王台铺矿3口大直径直排井施工中的应用表明,该跟管钻进技术耗气量低、排渣效果好、密封性能优良,平均建井周期20天,平均时效10 m,大幅提高了大直径井眼的钻进效率,降低了钻探成本。

焦作煤田山西组泥页岩含气量分析及资源可采性评价

针对河南省焦作煤田山西组泥页岩储层,利用20余口井的测试化验数据对其储层特征进行分析,运用容积法对泥页岩含气量(吸附气+游离气)进行计算,发现焦作煤田泥页岩含气量为0.99~2.81m^(3)/t,平均1.87m^(3)/t,其含气量平面展布特征表现为东南高,西北低;结合研究区泥页岩储层基本地质属性,优选埋深、厚度、有机质含量、脆性以及含气量作为其可采性评价指标,对焦作煤田山西组泥页岩可采性进行分析,显示其可采指数为0.213~0.758,平均0.451,平面上表现为东南高西北低、西部最低的趋势,与泥页岩含气量平面分布基本一致,认为焦作煤田山西组东南部为泥页岩勘探开发有利区。

鹿邑凹陷海陆过渡相页岩气地质调查鹿页1井钻井技术

南华北盆地鹿邑凹陷具有页岩气形成和发育的良好地质条件,区域内设计的页岩气地质调查鹿页1井井深3506.5 m。区域内属于海陆过渡相地层,地层复杂,构造发育,山西组及上石盒子组地层泥岩层段较多,施工中易出现坍塌、掉块等孔内复杂情况。针对钻井工程施工难点,通过优选钻探设备、钻头、钻井液体系等措施,总结了泥浆护壁、深孔取心、防斜等技术措施,保障了钻井工程的顺利实施,形成了一套适应于南华北盆地鹿邑凹陷海陆过渡相地层的页岩气深井钻井施工技术方法。为下一步实施同类钻井、安全优质高效开发页岩气提供了有益借鉴。

南华北盆地亳州凸起寒武系划分及储层物性分析

为摸清亳州地区寒武系发育特征,获取寒武系碳酸盐岩储层储集物性及含油气性等评价参数,中国地质调查局在安徽北部实施了油气调查井——皖亳地1井。以该井钻井岩心和地球物理测井等资料为依据将该区寒武系划分为上统和中统,其碳酸盐岩储层主要发育灰色鲕粒状白云质灰岩和灰色鲕粒灰岩,储集空间类型主要是孔隙型和裂缝型,研究结果为评价皖北地区古潜山内幕油气资源潜力提供依据。