本文關(guān)鍵詞：煤層氣井壓裂后煤粉的運(yùn)移規(guī)律研究

  更多相關(guān)文章： 煤層氣 支撐裂縫 多孔介質(zhì) 煤粉傷害 Fluent模擬

【摘要】：我國煤層氣資源量豐富,地質(zhì)資源量位居世界第三。目前,煤層氣將有望成為“十三五”期間非常規(guī)天然氣資源開發(fā)的重要陣地,開發(fā)利用前景廣闊。由于其獨(dú)特的賦存狀態(tài)與儲(chǔ)層物性,煤層氣開發(fā)難度大。通過水力壓裂建立有效裂縫網(wǎng)絡(luò)是煤層氣開發(fā)的關(guān)鍵。但是在壓裂后煤層氣井開采實(shí)踐中,由于煤粉造成的儲(chǔ)層有效裂縫傷害以及卡泵、埋泵甚至危害技術(shù)管線致使煤層氣開采效率低下和成本提升這一問題不容回避。鑒于此,本文針對煤粉在支撐裂縫中的運(yùn)移與傷害規(guī)律進(jìn)行研究,結(jié)合現(xiàn)場實(shí)際,選用計(jì)算流體力學(xué)領(lǐng)域軟件FLUENT對排水階段的全尺寸、局部分支支撐裂縫煤粉運(yùn)移傷害進(jìn)行仿真模擬研究,從而對現(xiàn)場防煤粉實(shí)踐進(jìn)行指導(dǎo)。(1)從沁水盆地煤巖的物理特征出發(fā),分析煤巖巖石孔隙度、滲透率、力學(xué)特征、割理等物理性質(zhì)與煤粉產(chǎn)出特征分析,研究分析煤粉產(chǎn)生機(jī)理：煤粉是地質(zhì)與工程誘因共同作用的結(jié)果,粒徑分布范圍較廣,且存在間歇煤粉產(chǎn)出的特征。煤粉以無機(jī)礦物為主,主要是以高嶺石和伊利石為主的黏土礦物。(2)從現(xiàn)場監(jiān)測數(shù)據(jù)入手,分析煤巖支撐裂縫特征及煤粉對支撐裂縫的傷害機(jī)理可知：煤層氣井壓裂形成的裂縫多呈現(xiàn)非對稱分布的分支網(wǎng)狀裂縫形態(tài)。支撐劑粒徑越大,可排出的煤粉顆粒粒徑的范圍也更廣,煤粉顆粒更容易排出；煤粉隨地層流體進(jìn)入支撐裂縫后,可能發(fā)生吸附聚集、小孔喉處架橋堵塞,這是支撐裂縫充填層孔隙度和滲透率傷害的主要原因。(3)利用ANSYS ICEM軟件分別建立單條支撐裂縫全域模型與局部分支裂縫模型,根據(jù)現(xiàn)場約束條件,利用FLUENT軟件進(jìn)行不同條件下的支撐裂縫煤粉傷害計(jì)算。分析模擬結(jié)果,取得以下認(rèn)識：①支撐裂縫截面明顯分為煤粉運(yùn)移區(qū)、煤粉沉積區(qū)以及煤粉空置區(qū),支撐劑粒徑越小,沉積區(qū)、空置區(qū)面積越小。煤粉隨流體運(yùn)移,煤粉體積分?jǐn)?shù)沿運(yùn)移方向上逐漸增加；②煤粉對主裂縫的傷害程度大于分支裂縫。同時(shí),當(dāng)大量煤粉滯留在支撐裂縫中時(shí),不管是單縫還是分支縫,兩相流對煤粉傷害有一定的解除作用,但是程度有限。支撐劑粒徑越小,兩相流的煤粉粒徑越大,入口煤粉濃度越高,影響范圍增加越慢,排出煤粉所需時(shí)間更長；③孔隙度傷害率與滲透率傷害率均隨裂縫分支數(shù)量的增加而增加,隨著入口煤粉處的濃度的增加而增加,隨煤粉粒徑的減小(80目減少至140目)而減少,以及隨著支撐劑粒徑的減小而增加。其中,“分支數(shù)量”對孔隙度傷害率影響程度最大的,“支撐劑粒徑”對滲透率傷害率影響程度最大。(4)針對煤粉對不同裂縫的傷害特征,建議在壓裂或者返排過程中添加煤粉分散劑、選用20/40目支撐劑作為壓裂的主體支撐劑并壓裂前端泵入一定量的小粒徑支撐劑,以控制煤層深部煤粉顆粒進(jìn)入主支撐裂縫、避免壓裂連通儲(chǔ)層中的軟煤層等措施減少煤粉對支撐裂縫的傷害。
【關(guān)鍵詞】：煤層氣 支撐裂縫 多孔介質(zhì) 煤粉傷害 Fluent模擬
【學(xué)位授予單位】：西南石油大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TE357.12
【目錄】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 第1章 緒論8-15
• 1.1 研究目的及意義8-9
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀9-13
• 1.2.1 煤層氣開發(fā)技術(shù)現(xiàn)狀9-10
• 1.2.2 多孔介質(zhì)微粒運(yùn)移研究10-11
• 1.2.3 防煤粉工藝研究現(xiàn)狀11-13
• 1.3 本文技術(shù)路線圖13
• 1.4 本文主要研究內(nèi)容13-15
• 第2章 壓裂煤層煤粉產(chǎn)出的力學(xué)機(jī)理15-29
• 2.1 煤粉產(chǎn)出一般特征15-18
• 2.1.1 煤粉的濃度與粒徑16-17
• 2.1.2 煤粉組分17-18
• 2.2 煤粉產(chǎn)生力學(xué)機(jī)理18-29
• 2.2.1 煤巖性質(zhì)概述18-23
• 2.2.2 煤巖破壞及煤粉形成機(jī)理23-25
• 2.2.3 煤粉的運(yùn)移啟動(dòng)機(jī)理25-29
• 第3章 煤粉對支撐裂縫傷害的表征方法29-40
• 3.1 煤巖水力壓裂裂縫一般特征29-35
• 3.1.1 煤巖產(chǎn)氣通道形成29-30
• 3.1.2 煤巖水力裂縫的擴(kuò)展30-33
• 3.1.3 煤巖水力裂縫形態(tài)特征33-35
• 3.2 煤粉對支撐裂縫傷害的數(shù)學(xué)表征35-40
• 3.2.1 煤粉對支撐裂縫傷害機(jī)理35-36
• 3.2.2 煤粉排出粒徑分析36-37
• 3.2.3 煤粉傷害后支撐裂縫的孔滲模型37-40
• 第4章 煤粉在支撐裂縫中運(yùn)移的模擬研究40-77
• 4.1 模擬方案設(shè)計(jì)40-44
• 4.1.1 CFD概述及FLUENT軟件40-41
• 4.1.2 模擬方案正交設(shè)計(jì)41-44
• 4.2 單支撐裂縫煤粉運(yùn)移模擬研究44-59
• 4.2.1 模型建立與網(wǎng)格劃分44-46
• 4.2.2 模型求解過程46-48
• 4.2.3 煤粉運(yùn)移及其對支撐裂縫的孔滲傷害48-59
• 4.3 分支裂縫煤粉運(yùn)移模擬研究59-72
• 4.3.1 模型建立與網(wǎng)格劃分60-61
• 4.3.2 模型求解過程61-62
• 4.3.3 煤粉運(yùn)移及其對支撐裂縫的孔滲傷害62-72
• 4.4 煤粉傷害正交模擬實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析72-77
• 4.4.1 孔隙度傷害率73-74
• 4.4.2 滲透率傷害率74-75
• 4.4.3 降低煤粉對支撐裂縫傷害的措施推薦75-77
• 第5章 結(jié)論及建議77-79
• 致謝79-80
• 參考文獻(xiàn)80-85
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文及科研成果85

【相似文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 姚錦;姚甘寧;王丙勇;潘俊;楊曉軍;;阜新地區(qū)煤層氣井作業(yè)分析[J];中國煤層氣;2010年02期

2 汪萬紅;鄭玉柱;;陜西省吳堡礦區(qū)煤層氣井產(chǎn)層組合研究[J];煤田地質(zhì)與勘探;2012年05期

3 謝學(xué)恒;樊明珠;王前闊;楊焦生;雷波;;煤層氣井排采強(qiáng)度對產(chǎn)氣量敏感性的數(shù)值模擬[J];油氣藏評價(jià)與開發(fā);2013年05期

4 常興浩,宋凱;煤層氣井取心技術(shù)及取心方式選擇[J];鉆采工藝;1997年01期

5 婁劍青;影響煤層氣井產(chǎn)量的因素分析[J];天然氣工業(yè);2004年04期

6 張繼東,盛江慶,劉文旗,任源鋒;煤層氣井生產(chǎn)特征及影響因素[J];天然氣工業(yè);2004年12期

7 田永東;煤層氣井生產(chǎn)曲線的擬合和產(chǎn)量預(yù)測[J];中國煤層氣;2004年02期

8 張永紅,李玉魁,葛東;煤層氣井機(jī)械撈砂技術(shù)[J];中國煤層氣;2005年01期

9 鄧紅琳;;煤層氣井取心工具的改進(jìn)及應(yīng)用[J];西部探礦工程;2006年05期

10 康永尚;趙群;王紅巖;劉洪林;楊慎;;煤層氣井開發(fā)效率及排采制度的研究[J];天然氣工業(yè);2007年07期

中國重要會(huì)議論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 姜光杰;;低滲極難抽煤層煤層氣井上下聯(lián)合抽采關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)與實(shí)踐[A];煤礦瓦斯抽采與利用新技術(shù)研討會(huì)論文集[C];2009年

2 石惠寧;王勝利;梅永貴;周帥;楊波;;樊莊煤層氣井專用電潛泵排采系統(tǒng)研究[A];煤層氣勘探開發(fā)理論與技術(shù)——2010年全國煤層氣學(xué)術(shù)研討會(huì)論文集[C];2010年

3 高清;赤鳳啟;;煤層氣井施工技術(shù)淺析[A];礦山建設(shè)工程技術(shù)新進(jìn)展——2009全國礦山建設(shè)學(xué)術(shù)會(huì)議文集（上冊）[C];2009年

4 雷華友;傅在林;;煤層氣井空氣動(dòng)力造穴應(yīng)用實(shí)踐[A];煤層氣勘探開發(fā)理論與技術(shù)——2010年全國煤層氣學(xué)術(shù)研討會(huì)論文集[C];2010年

5 王興隆;劉明宇;宋一男;;煤層氣井固井工藝新技術(shù)[A];煤層氣勘探開發(fā)理論與技術(shù)——2010年全國煤層氣學(xué)術(shù)研討會(huì)論文集[C];2010年

6 呂玉民;湯達(dá)禎;許浩;陶樹;張彪;趙興龍;;樊莊區(qū)塊及其周邊煤層氣井產(chǎn)能影響因素分析[A];煤層氣勘探開發(fā)理論與技術(shù)——2010年全國煤層氣學(xué)術(shù)研討會(huì)論文集[C];2010年

7 唐書恒;朱衛(wèi)平;李忠城;呂建偉;陳江;郭東鑫;;柳林區(qū)塊煤層氣井產(chǎn)出水特征及動(dòng)態(tài)變化規(guī)律[A];2011年煤層氣學(xué)術(shù)研討會(huì)論文集[C];2011年

8 胡向志;齊智虎;陳萍;;定向工藝鉆進(jìn)在煤層氣井處理事故中的應(yīng)用[A];2008年煤層氣學(xué)術(shù)研討會(huì)論文集[C];2008年

9 任源峰;羅毅;;煤層氣井液面測試儀的研制與應(yīng)用[A];2008年煤層氣學(xué)術(shù)研討會(huì)論文集[C];2008年

10 韓路;田洪現(xiàn);;煤層氣井無線監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)技術(shù)研究[A];煤礦自動(dòng)化與信息化——第20屆全國煤礦自動(dòng)化與信息化學(xué)術(shù)會(huì)議暨第2屆中國煤礦信息化與自動(dòng)化高層論壇論文集[C];2010年

中國重要報(bào)紙全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 實(shí)習(xí)記者 袁華;河南煤田局十年成煤層氣井4000口[N];中國國土資源報(bào);2013年

2 康寧　記者 徐勤勇;古敘礦區(qū)大村煤層氣井出氣[N];瀘州日報(bào);2010年

3 記者 趙振杰　通訊員 王偉燦;河南鉆井隊(duì)在晉鉆出300口煤層氣井[N];河南日報(bào);2010年

4 通訊員 鄒麗娜;4個(gè)月壓裂99口煤層氣井[N];大慶日報(bào);2012年

5 王偉燦　曹偉海;打出日產(chǎn)2.8萬立方米煤層氣井[N];中國礦業(yè)報(bào);2014年

6 韓學(xué)忠;中原油田獲40口煤層氣井壓裂作業(yè)權(quán)[N];中國礦業(yè)報(bào);2005年

7 王偉燦;河南省第一口煤層氣井順利竣工[N];中煤地質(zhì)報(bào);2007年

8 特約記者 董少華;新疆第一口煤層氣井誕生[N];阿克蘇日報(bào);2008年

9 通訊員 張鳳英　蘇丹丹;渤鉆井下與瑞弗萊克合作煤層氣井壓裂[N];中國石油報(bào);2011年

10 吳敏;河南首個(gè)煤層氣井點(diǎn)火投產(chǎn)[N];經(jīng)理日報(bào);2007年

中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前7條

1 周拿云;煤層氣井冰晶暫堵壓裂可行性實(shí)驗(yàn)與理論研究[D];西南石油大學(xué);2013年

2 劉冰;煤層氣井排采和射流負(fù)壓作業(yè)的排煤粉理論與技術(shù)研究[D];中國石油大學(xué)(華東);2014年

3 張雙斌;基于“三場”耦合的煤層氣井排采控制理論與應(yīng)用[D];河南理工大學(xué);2014年

4 田永東;沁水盆地南部煤儲(chǔ)層參數(shù)及其對煤層氣井產(chǎn)能的控制[D];中國礦業(yè)大學(xué)（北京）;2009年

5 張芬娜;煤層氣井產(chǎn)氣通道破壞機(jī)理與修復(fù)技術(shù)研究[D];中國石油大學(xué)（華東）;2013年

6 馬飛英;JL煤田煤層氣井產(chǎn)能主控因素研究[D];西南石油大學(xué);2014年

7 劉新福;煤層氣井有桿排采井筒煤粉運(yùn)移規(guī)律和防煤粉關(guān)鍵技術(shù)研究[D];中國石油大學(xué)（華東）;2012年

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 孟令雙;基于時(shí)序分析的煤層氣井參數(shù)預(yù)測與故障診斷的研究[D];大連理工大學(xué);2015年

2 刁秀芳;負(fù)壓連續(xù)排煤粉系統(tǒng)地面綜合作業(yè)泵車設(shè)計(jì)[D];中國石油大學(xué)(華東);2014年

3 袁安意;煤層氣井煤粉產(chǎn)出規(guī)律實(shí)驗(yàn)研究[D];中國石油大學(xué)(華東);2014年

4 曹紅艷;煤層氣井動(dòng)液面回聲自動(dòng)測量儀設(shè)計(jì)[D];中國石油大學(xué)(華東);2014年

5 翁紅波;煤層氣井水力壓裂效果評價(jià)與消突時(shí)間預(yù)測研究[D];河南理工大學(xué);2015年

6 王杰;滲透性對不同煤層氣井產(chǎn)氣影響研究[D];西安科技大學(xué);2015年

7 張志軍;樊莊區(qū)塊煤層氣井產(chǎn)能差異主控地質(zhì)因素[D];中國礦業(yè)大學(xué);2016年

8 許偉;煤層氣井產(chǎn)出水?dāng)?shù)據(jù)管理與分析系統(tǒng)的研究與實(shí)現(xiàn)[D];中國礦業(yè)大學(xué);2016年

9 周琦忠;沁南樊莊區(qū)塊煤層氣井產(chǎn)氣壓力特征及其對產(chǎn)能的影響[D];中國礦業(yè)大學(xué);2016年

10 徐鴻濤;煤層氣井壓裂后煤粉的運(yùn)移規(guī)律研究[D];西南石油大學(xué);2016年

，

本文編號：1089058