發(fā)布時(shí)間：2017-10-23 17:06

  本文關(guān)鍵詞：河南“三軟”煤層水力壓裂理論研究及應(yīng)用

  更多相關(guān)文章： “三軟”煤層 水力壓裂 起裂壓力 裂縫擴(kuò)展模型 壓裂時(shí)間 產(chǎn)能預(yù)測(cè)

【摘要】：在化石能源枯竭和環(huán)境污染問(wèn)題的困擾下,世界各國(guó)紛紛致力于研究開(kāi)發(fā)清潔新能源。煤層氣是一種儲(chǔ)存在煤層中的高熱值、無(wú)污染的新能源氣體,隨著對(duì)地質(zhì)規(guī)律認(rèn)識(shí)的提高和勘探及開(kāi)采技術(shù)的不斷創(chuàng)新,煤層氣開(kāi)發(fā)利用成為緩解能源危機(jī)的關(guān)鍵。我國(guó)煤層氣資源豐富,居世界第三位,有著廣闊的開(kāi)發(fā)前景。關(guān)于我國(guó)“三軟”礦區(qū)煤層氣田的抽采仍有許多問(wèn)題亟待解決,其中開(kāi)發(fā)適合“三軟”煤層的儲(chǔ)層改造技術(shù)是提高煤層氣抽采效率的關(guān)鍵。為優(yōu)化水力壓裂施工參數(shù),提高壓裂效果,亟需建立合適的裂縫擴(kuò)展模型以準(zhǔn)確地描述一定荷載條件下裂縫的起裂與擴(kuò)展規(guī)律。本文針對(duì)河南省“三軟”礦區(qū)煤巖儲(chǔ)層的地質(zhì)條件,對(duì)改造儲(chǔ)層的水力壓裂技術(shù)的壓力控制、擴(kuò)展模型、滲透率、壓裂時(shí)間以及產(chǎn)能預(yù)測(cè)做了初步研究。主要工作體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面:首先,本文運(yùn)用應(yīng)力場(chǎng)理論描述了地層應(yīng)力分布,從彈性力學(xué)角度分析了鉆孔對(duì)井壁附近應(yīng)力場(chǎng)的影響,考慮了壓裂液的沿程水頭損失和射孔水頭損失,分別分析了垂直井和水平井的裂縫起裂條件,建立了裂縫起裂壓力與地面壓力的關(guān)系,據(jù)此對(duì)井下與地面抽采的試驗(yàn)效果進(jìn)行了系統(tǒng)分析。其次,在分析傳統(tǒng)水力壓裂模型優(yōu)缺點(diǎn)的基礎(chǔ)上,結(jié)合河南焦作煤層氣田的壓裂試驗(yàn),基于PKN模型的裂縫寬度假設(shè)與裂縫流動(dòng)的摩阻壓降規(guī)律,構(gòu)建了“三軟”煤層水力壓裂的裂縫擴(kuò)展模型與滲透率計(jì)算模型,并運(yùn)用地震實(shí)測(cè)法和反演計(jì)算法分別進(jìn)行了多重驗(yàn)證。另外,運(yùn)用能量方法分析了水力壓裂過(guò)程中,煤巖體裂縫的起裂與擴(kuò)展過(guò)程中所伴隨的能量集聚與耗散。壓裂泵做功與壓裂液勢(shì)能除卻壓裂液的沿程和射孔能量損失,主要轉(zhuǎn)變?yōu)閹r體的形變能以驅(qū)使巖體裂縫擴(kuò)展,據(jù)此建立了水力裂縫延伸長(zhǎng)度和壓裂時(shí)間的關(guān)系,為壓裂時(shí)間設(shè)計(jì)開(kāi)辟了一條新的思路。最后,用郎格繆爾方程對(duì)煤層氣的吸附解吸特征進(jìn)行了分析,結(jié)合勘探資料對(duì)焦作位村礦區(qū)的煤層氣資源總量和可采資源量進(jìn)行了預(yù)測(cè)。在分析GW-002井后期排采數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上,運(yùn)用FracproPT對(duì)該煤層氣井儲(chǔ)層參數(shù)進(jìn)行歷史擬合,以獲得更加準(zhǔn)確的含氣性和物性參數(shù),并應(yīng)用于后期產(chǎn)能預(yù)測(cè)。
【關(guān)鍵詞】：“三軟”煤層 水力壓裂 起裂壓力 裂縫擴(kuò)展模型 壓裂時(shí)間 產(chǎn)能預(yù)測(cè)
【學(xué)位授予單位】：鄭州大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：TD712.6
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 1 緒論10-15
• 1.1 研究背景及意義10-11
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀11-13
• 1.2.1 煤層氣開(kāi)發(fā)利用現(xiàn)狀11-12
• 1.2.2 水力壓裂技術(shù)現(xiàn)狀12-13
• 1.3 存在的問(wèn)題分析13-14
• 1.4 本文的主要研究?jī)?nèi)容和思路14-15
• 2 裂縫起裂擴(kuò)展機(jī)理分析15-29
• 2.1 原始應(yīng)力分布15-16
• 2.2 鉆孔對(duì)井壁附近應(yīng)力的影響16
• 2.3 井壁上的總應(yīng)力16-19
• 2.3.1 初始應(yīng)力場(chǎng)的影響16-17
• 2.3.2 井底壓力的影響17-18
• 2.3.3 壓裂液濾失引起的滲透力18-19
• 2.3.4 井壁上的最小周向應(yīng)力19
• 2.4 壓力損失19-20
• 2.4.1 井筒管柱沿程水頭損失的計(jì)算19-20
• 2.4.2 射孔孔眼壓力降的計(jì)算20
• 2.5 裂縫起裂條件分析20-24
• 2.5.1 起裂壓力20-21
• 2.5.2 垂直井裂縫起裂條件分析21-22
• 2.5.3 水平井裂縫起裂條件分析22-24
• 2.6 井下抽放應(yīng)用實(shí)例24-28
• 2.6.1 瓦斯賦存狀況24
• 2.6.2 瓦斯治理24-28
• 2.6.3 壓裂工藝28
• 2.6.4 效果評(píng)價(jià)28
• 2.7 本章小結(jié)28-29
• 3 水力壓裂模型29-45
• 3.1 傳統(tǒng)水力裂縫模型29-34
• 3.1.1 二維裂縫擴(kuò)展模型29-33
• 3.1.2 擬三維裂縫擴(kuò)展模型33-34
• 3.1.3 三維水力裂縫模型34
• 3.2 水力壓裂模型建立34-40
• 3.2.1 模型假設(shè)35-36
• 3.2.2 建模思路36-39
• 3.2.3 水力壓裂滲透率模型39-40
• 3.3 模型驗(yàn)證40-44
• 3.3.1 煤層的物性特征40
• 3.3.2 注水壓裂施工40-42
• 3.3.3 煤層氣產(chǎn)出機(jī)理42-44
• 3.4 本章小結(jié)44-45
• 4 裂縫擴(kuò)展速率和壓裂時(shí)間45-52
• 4.1 水力壓裂施工過(guò)程45-46
• 4.2 水力壓裂過(guò)程中的能量分布46-51
• 4.2.1 壓裂泵所做功46-47
• 4.2.2 壓裂液重力勢(shì)能47
• 4.2.3 壓裂液沿程損失能量47
• 4.2.4 射孔能量損失47
• 4.2.5 塑性變形能47-51
• 4.3 本章小結(jié)51-52
• 5 產(chǎn)能預(yù)測(cè)52-61
• 5.1 煤層氣資源評(píng)價(jià)52-54
• 5.1.1 煤吸附與解吸方程52-53
• 5.1.2 含氣飽和度53
• 5.1.3 解吸特征53-54
• 5.2 煤層氣資源量54-55
• 5.3 煤層氣可采資源量55-56
• 5.4 歷史擬合56-60
• 5.5 本章小結(jié)60-61
• 6 結(jié)論與展望61-63
• 6.1 主要結(jié)論61-62
• 6.2 展望62-63
• 參考文獻(xiàn)63-67
• 個(gè)人簡(jiǎn)歷、在校期間發(fā)表學(xué)術(shù)論文與研究成果67-68
• 致謝68

【相似文獻(xiàn)】

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2 盧克·亨特 王林 編譯;水力壓裂法在東南亞難應(yīng)用[N];中國(guó)能源報(bào);2013年

3 蘇珊·布蘭特利 安娜·美耶_撤，

本文編號(hào)：1084435