對(duì)于高瓦斯低透氣性煤層,地面煤層氣井采前預(yù)抽已成為最有效的瓦斯災(zāi)害治理方式之一,而水力壓裂是廣泛應(yīng)用于煤層氣井增產(chǎn)的有效措施,壓裂后的煤層裂縫形態(tài)和展布規(guī)律是評(píng)價(jià)水力壓裂效果的主要參數(shù)。同時(shí),通過地面煤層氣井水力壓裂增透,進(jìn)行提前預(yù)抽后,能否達(dá)到抽采設(shè)計(jì)要求,特別是防突的要求,還需要完善的消突時(shí)間預(yù)測(cè)指標(biāo)來(lái)支撐。而對(duì)壓裂效果的準(zhǔn)確評(píng)價(jià),是進(jìn)行煤層氣井預(yù)抽和壓裂區(qū)消突效果預(yù)測(cè)的基礎(chǔ)和前提。鑒于此,本文結(jié)合潞安礦區(qū)屯留、五陽(yáng)井田煤層氣井壓裂工程實(shí)踐,基于煤儲(chǔ)層物性特征和水力壓裂致裂機(jī)理,采用微地震監(jiān)測(cè)技術(shù)與基于濾失效應(yīng)下的水力壓裂預(yù)測(cè)模型,對(duì)煤層氣井水力壓裂產(chǎn)生的裂縫形態(tài)和幾何尺寸進(jìn)行了預(yù)測(cè)評(píng)價(jià),并依據(jù)單井不同日均抽采量,建立了煤層氣井壓裂區(qū)消突時(shí)間預(yù)測(cè)模型,定量了預(yù)測(cè)單井壓裂區(qū)達(dá)到消突指標(biāo)所需要的預(yù)抽時(shí)間,研究取得了以下認(rèn)識(shí)和成果:(1)研究區(qū)3#煤儲(chǔ)層具有低飽和度、低滲透性、瓦斯含量高等特征,煤體結(jié)構(gòu)多為碎裂煤,適合本煤層水力壓裂。研究區(qū)應(yīng)力狀態(tài)屬于σvσHσh和σHσvσh條件,產(chǎn)生的張破裂縫以垂直縫為主。(2)微地震監(jiān)測(cè)結(jié)果顯示區(qū)內(nèi)水力壓裂產(chǎn)生的主裂縫沿著裂隙主發(fā)育方向進(jìn)行擴(kuò)展,這與壓裂機(jī)理相吻合;裂縫垂向上已經(jīng)擴(kuò)展到頂?shù)装宓哪鄮r中,壓裂區(qū)控制范圍近似橢圓形。(3)運(yùn)用基于濾失效應(yīng)下水力壓裂預(yù)測(cè)模型對(duì)煤層氣井壓裂產(chǎn)生的裂縫進(jìn)行了預(yù)測(cè)評(píng)價(jià)。研究區(qū)的煤層氣井壓裂裂縫長(zhǎng)度平均為170.59m,與實(shí)測(cè)縫長(zhǎng)誤差10%。評(píng)價(jià)結(jié)果:有1口井達(dá)到了設(shè)計(jì)縫長(zhǎng)要求,有7口井達(dá)到設(shè)計(jì)縫長(zhǎng)80%,有2口井低于設(shè)計(jì)縫長(zhǎng)的80%,基本可以達(dá)到設(shè)計(jì)要求。(4)消突預(yù)抽時(shí)間與日均抽采量之間呈指數(shù)負(fù)增長(zhǎng)關(guān)系,據(jù)此,建立了單井壓裂區(qū)消突時(shí)間預(yù)測(cè)模型,可以定量預(yù)測(cè)不同含氣量區(qū)塊單井壓裂區(qū)達(dá)到消突指標(biāo)所需要的預(yù)抽時(shí)間,為企業(yè)合理安排預(yù)抽計(jì)劃以及煤礦安全高效生產(chǎn)提供了保障。
【學(xué)位單位】：河南理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2015
【中圖分類】：TE377
【文章目錄】：
致謝
摘要
Abstract
1 引言
    1.1 研究背景及意義
    1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 地面煤層氣抽采現(xiàn)狀
        1.2.2 井下瓦斯抽采現(xiàn)狀
        1.2.3 水力壓裂擴(kuò)展機(jī)理研究
        1.2.4 水力壓裂裂縫評(píng)價(jià)研究
        1.2.5 水力壓裂消突研究
    1.3 研究?jī)?nèi)容與技術(shù)路線
    1.4 研究特色及創(chuàng)新點(diǎn)
2 研究區(qū)煤層氣地質(zhì)特征研究
    2.1 研究區(qū)位置、范圍
    2.2 地質(zhì)概況
        2.2.1 地層
        2.2.2 地質(zhì)構(gòu)造
        2.2.3 煤層與煤質(zhì)
        2.2.4 水文地質(zhì)
    2.3 煤層氣儲(chǔ)層特征
        2.3.1 煤儲(chǔ)層結(jié)構(gòu)
        2.3.2 含氣性特征
        2.3.3 吸附/解吸、擴(kuò)散與滲透特征
        2.3.4 巖石力學(xué)特征
    2.4 煤層氣井工程部署
    2.5 小結(jié)
3 煤層氣井水力壓裂效果評(píng)價(jià)
    3.1 常規(guī)水力壓裂致裂機(jī)理
        3.1.1 破裂壓力與延伸壓力
        3.1.2 裂縫的起裂與擴(kuò)展
    3.2 煤層氣井水力壓裂效果評(píng)價(jià)
        3.2.1 微地震監(jiān)測(cè)裂縫分析
        3.2.2 裂縫預(yù)測(cè)分析
        3.2.3 水力壓裂效果評(píng)價(jià)結(jié)果
    3.3 小結(jié)
4 煤層氣井壓裂區(qū)消突預(yù)測(cè)
    4.1 壓裂區(qū)排采效果分析
        4.1.1 屯留井田排采分析
        4.1.2 五陽(yáng)井田排采分析
    4.2 壓裂排采消突時(shí)間預(yù)測(cè)模型
        4.2.1 排采量統(tǒng)計(jì)
        4.2.2 壓裂區(qū)消突時(shí)間預(yù)測(cè)模型
    4.3 小結(jié)
5 結(jié)論與展望
    5.1 結(jié)論
    5.2 展望
參考文獻(xiàn)
作者簡(jiǎn)歷
學(xué)位論文數(shù)據(jù)集

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