多煤层合层水力压裂关键技术研究
井下水力压裂技术抽采煤层瓦斯技术及应用分析
井下水力压裂技术抽采煤层瓦斯技术及应用分析摘要：文章以某矿区作为研究对象，对该矿区井下的瓦斯灾害情况进行简要介绍，在此基础上，提出应用水力压裂技术对井下瓦斯进行抽采，以此来提高抽采效率，缩短抽采时间，解决矿井瓦斯突出问题。
期望通过本文的能够对水力压裂技术在煤矿瓦斯抽采中的推广应用有所帮助。
关键词：水力压裂技术；煤层；瓦斯抽采在煤矿井下五大灾害中，瓦斯的危害性最为严重，一旦井下瓦斯浓度超标，遇到火源后，会引起爆炸，由此不但会导致人员伤亡，而且还可能造成矿井坍塌。
因此，对井下瓦斯进行高效抽采显得尤为必要。
在瓦斯抽采的过程中，为提高抽采效率，缩短抽采时间，可以对水力压裂技术进行合理应用。
借此，下面就井下水力压裂技术抽采煤层瓦斯技术及应用展开分析探讨。
1矿井概况及瓦斯灾害某矿区的地质构造较为复杂，含煤地层为二叠系龙潭组，共计含煤8层，全区可采煤层为K1，局部可采煤层为K3和K4，整个矿井当中，有90%左右的范围是单一严重瓦斯突出危险煤层。
受到地质条件的影响，使得矿井的灾害情况比较严重，五大灾害一应俱全，其中瓦斯突出最为严重。
自该煤矿建成投用一来，共计发生瓦斯突出事故48次，造成47人死亡，其中6次事故为500吨以上。
随着井下开采作业面向纵深方向发展，使得瓦斯灾害变得更加严重。
为此，必须采取合理可行的方法和措施，对井下作业面的瓦斯进行高效抽采，以此来确保煤层开采的安全、有序进行。
2井下水力压裂技术在抽采煤层瓦斯中的应用2.1水力压裂技术增透机理水力压裂是通过裂缝为瓦斯流动创造有利条件，从而提高抽采效率的技术措施。
随着裂隙网络的形成，煤岩层的渗透率会随之提高，当压裂液排出以后，便会形成瓦斯渗流通道，由此能够使煤岩层本身的透气性获得大幅度增加，位于较远位置处的瓦斯可以较为通畅地流入到钻孔当中，瓦斯的抽采效率随之提高，抽采时间显著缩短。
2.2压力与水量的控制在对裂缝扩展长度进行控制时，可以对起裂压力、压裂液的注入量以及压裂时间的长短进行控制，并对压力参数进行合理确定。
煤层气井水力压裂技术
适用于低渗透煤层，能够提高煤 层的渗透性，增加天然气产量， 是煤层气开发中的关键技术之一 。
技术原理
01
02
03
高压水流注入
通过高压水泵将高压水流 注入煤层，利用水压将煤 层压裂。
支撑剂填充
在压裂过程中，向裂缝中 填充支撑剂，如砂石等， 以保持裂缝处于开启状态。
气体流动
压裂后，煤层中的天然气 通过裂缝和孔隙流动，被 开采出来。
智能化发展
利用人工智能、大数据和物联网技术，实现水力压裂过程 的实时监测、智能分析和自动控制，提高压裂效率和安全 性。
绿色环保
研发低污染或无污染的压裂液和支撑剂，降低压裂过程对 环境的影响，同时加强废弃物的处理和回收利用。
多层压裂和水平井压裂
发展多层压裂和水平井压裂技术，提高煤层气开采效率， 满足市场需求。
煤层孔隙度
孔隙度决定了煤层的储存空间和吸附能力，孔隙度高的煤层有利于 气体的吸附和扩散。
压裂液性能
பைடு நூலகம்
粘度
粘度是压裂液的重要参数，它决 定了压裂液在煤层中的流动阻力， 粘度越高，流动阻力越大。
稳定性
压裂液的稳定性决定了其在高压 和高剪切条件下保持稳定的能力， 稳定性好的压裂液能够保持较好 的流动性和携砂能力。
解决方案
为了降低水力压裂技术的成本，研究 人员和工程师们正在探索新型的压裂 液和支撑剂，以提高其性能并降低成 本。同时，优化压裂施工方案、提高 施工效率也是降低成本的有效途径。 此外，加强设备的维护和保养、提高 设备的利用率也是降低水力压裂成本 的重要措施之一。
06
水力压裂技术的前景展 望
技术发展方向
能力和导流能力。
裂缝网络设计
裂缝走向
煤层水力压裂技术
2.4 煤层水力压裂技术2.4.1 水力压裂技术的机理水力压裂是在石油天然气工业中成熟的，用以提高油、气井生产能力的技术。
在美国已经把它应用到好几个煤田的瓦斯排放工作中（杜尔，1989）。
它的基本原理是：选定压裂的煤层后在地面上用泵产生高压水流，从钻孔进入煤层，把煤层中原有的裂缝撑开，继续压入水流，使煤层中被撑开的裂缝向四周发展，与此同时，在水中加入筛过的沙子，把它当作支撑剂，送进煤层中被撑开的裂缝里，当压裂结束，压裂用水返排后沙子仍然留在煤层中支撑开的裂缝中。
水力压裂造成瓦斯流动的通道从钻孔底部向四周延伸到一百多米远的地方。
使煤层的钻孔排放瓦斯范围扩大，因而瓦斯涌出量也增加。
煤层内天然裂缝对水力压裂是有影响的。
主要的天然裂缝是垂直于煤层层面的。
井下实际观察资料表明，水力压裂所造成的裂缝多数是垂直于煤层层面，其方向与重要的天然裂缝平行，偏差不过10°。
它们常常与次裂缝的方向垂直。
但是在335.28m深的钻井内，压裂的压力超过地层的垂直覆盖的压力时，也可以在，煤层内造成平行于煤层层面的水平裂缝。
煤层与顶、底板岩层的接触面对压裂的裂缝也会有影响，对压裂孔作井下实地观测表明压裂形成的裂缝通常是在煤层内，或者是沿煤层与顶、底板接触面而发展，也不垂直进入岩层，这可能是因为接触面的机械强度比较弱，阻力比较小。
在美国依州六号煤层内，为了增加压裂液携带沙子的能力，使用轻型胶液作为压裂液在煤层形成的压裂裂缝最长达126.8m。
压裂使用泡沫做压裂液，携带沙子，也能得到比较长的压裂裂缝。
相距152m、305m的钻孔在压裂中沟通，证明泡沫压裂能造成比较长的裂缝。
压裂压力与煤层所受地压力之差值影响压裂裂缝的宽度，差值越大，宽度越大，反之则相反。
压裂液的流量与它的黏度对裂缝的宽度也有影响，用黏性较大的胶液，压裂流量为1.59m3/min时产生的裂缝有63.5mm宽；用黏性小的压裂液时，同样的压裂流量，产生的裂缝宽度只有3.2~9.5mm。
煤层气井水力压裂同层多裂缝分析
煤层气井水力压裂同层多裂缝分析魏宏超;乌效鸣;李粮纲;胡郁乐【摘要】10.3969/j.issn.1001-1986.2012.06.005% 多裂缝理论是水力压裂理论的前沿理论，特别是对裂隙发育、物理力学性质有别于均质砂岩的煤岩，其研究难度较大，面临问题很多。
根据弹性力学、岩石力学、断裂力学和流体力学等学科基本理论，结合多裂缝理论与井底压力协同理论，对在天然裂隙发育的煤层同时开启的多裂缝模型进行了分析与计算。
结果显示，综合滤失系数、流量、主应力差等均不同程度影响了多裂缝在近井筒区域的汇合相连概率与延伸方向。
【期刊名称】《煤田地质与勘探》【年(卷),期】2012(000)006【总页数】4页(P20-23)【关键词】煤层气;水力压裂;多裂缝;模型【作者】魏宏超;乌效鸣;李粮纲;胡郁乐【作者单位】中煤科工集团西安研究院,陕西西安 710077;中国地质大学工程学院,湖北武汉 430074;中国地质大学工程学院,湖北武汉 430074;中国地质大学工程学院,湖北武汉 430074【正文语种】中文【中图分类】P618.13随着世界能源结构的调整和煤矿安全生产的需要，我国地面煤层气开发活动的步伐正在加快。
目前，地面煤层气开发的主要方式是煤层气地面垂直井开发。
由于我国煤层渗透率普遍较低，大部分煤层气垂直井达不到预期的产量。
因此，借助煤层水力压裂技术提高煤层气井的产能，从而提高其采收率，成为煤层气开发的关键环节。
长久以来，煤层气垂直井水力压裂技术一直借鉴油气井水力压裂技术工艺，其工艺参数的选择、裂缝形态的计算均基于油气井压裂理论。
然而，煤层的力学、结构性质与常规砂岩储层差异性较大，这使得将油气井压裂增产措施照搬到煤层气开采上并没有达到预期的大幅度提高产量的效果。
从20世纪80年代以来，随着研究和实践的不断深入，油气井水力压裂中提出了多裂缝理论，并对多裂缝的产生机理和影响因素做了专门研究。
因此，煤层气水力压裂多裂缝理论成为了重要的研究课题。
煤层上覆关键岩层水力压裂卸压瓦斯治理工艺
煤层上覆关键岩层水力压裂卸压瓦斯治理工艺摘要：煤气管道的低浓度长期以来一直是矿山安全高效生产的瓶颈，土壤应力、气体应力等导致碳水化合物增加的因素的影响更加严重。
高应力和复杂的天然气储备所造成的碳纤维、异常强烈的气体排放以及与瓦砾和煤炭开采有关的其他自然灾害，对煤炭运输安全构成了更大的威胁。
释放岩石应力、改善煤层气、提高瓦斯泄漏效率、改善井的影响范围，对瓦斯治理至关重要，压力增大是实现这些点的主要途径。
近年来，越来越多的东西治理和机构专家开始关注水下压力，以增加煤层气，进行综合w控制，消除危险的综合效应，并开展各种理论研究。
关键词：煤层上覆；岩层水力压裂卸压；瓦斯治理工艺引言我们大多数国家属于体积大、气流低、难以回收的低碳气体层，为煤气事故创造了条件。
随着二氧化碳生产水平的提高，天然气管理变得更加困难，有时还伴随着气体和气体爆炸。
为了控制燃煤电厂的深层气体，国内外研究人员进行了一系列的研究，并提出了改善气体通风和消耗的方法。
例如液压加压、矿物保护、水压、水泄压、无球辐射等所有这些办法都达到一定的管理要求，从而减少了生产中的气体事故。
压裂技术是天然气土壤侵蚀的传统方法。
随着压裂技术的日益普及，越来越多的燃煤电厂采用了简单、多功能的工艺。
1现场施工概述压裂钻孔采用分段压裂方式，根据理论计算确定坚硬砂岩作为压裂区域。
巷道两侧压裂钻孔分段压裂布置：高位钻孔开孔高度１.５ｍ，超前工作面５５ｍ，终孔距离煤层上方３０ｍ，与巷帮夹角１５°，倾角３０°，钻孔长度６５ｍ，穿过主关键层和亚关键层，其中在主关键层布置两个压裂段，分别位于钻孔深度为５５ｍ和４１ｍ处；亚关键层布置一个压裂段，位于钻孔深度１９ｍ处。
低位钻孔开孔高度１.５ｍ，超前工作面５５ｍ，方位角±１５°，倾角１３°，钻孔长度５９ｍ，终孔距离煤层上方１１ｍ，只穿过亚关键层，在亚关键层布置二个压裂段，分别位于钻孔深度４９ｍ和３５ｍ处。
煤层钻孔水压致裂的裂缝扩展规律研究
岩石损伤破裂过程渗流～应力耦合分析系统 （ＲＦＰＡ２Ｄ＿Ｆｌｏｗ）将岩石材料的非均质性参数引入 到计算单元，认为宏观破坏是单元破坏的积累过 程；认为单元的性质是线弹脆性的，单元的弹性模 量和强度等力学参数服从ｗｅｉｂｅｌｌ分布；认为当单 元强度达到破坏准则时发生破坏，破坏后单元的弹 模比其它单元低；认为岩石的损伤量与破坏单元数 成正比，故町以用连续介质力学方法处理物理非连 续介质｜’ⅡＪ题Ｌｌｓ－ｌｓ３． ２．１ 单钻孔水压致裂情形 ２．１．１数值计算模型
２）设置煤层水平面内的两个水平地应力们 与以的关系为㈣一ｋａ：．在数值分析中，系数ｋ的 取值为：１．０，１．０５，１．１，１．４，１．８，２．０，以考察不同 水平地应力状况对煤层钻孔压裂裂缝扩展效果的 影响．
根据最大拉应力准则，当井底压力一旦达到最 小地应力（对垂直缝则是最小水平地应力，水平缝 则是垂向应力）和煤层岩石抗拉强度（Ｒ。）之和，煤 层即被压开，此压力称为起裂压力，用Ｐ。，表示
１ 煤层钻孔水压致裂的裂缝扩展特征
煤层钻孔在高压水的作用下发生起裂后，水在 泵的驱动下进入煤层中的层理面、切割裂隙．煤体 产生空间上的膨胀，促使该级弱面继续扩展和延 伸、逐步在煤层中相互连通形成贯通网络，并造成 煤层的雎裂崩解．这一过程都足通过各级弱面的内
猷塑窭翻＿鲨盐 水压力来完成，如图ｌ所示．
¨
由于煤层在整个钻孔和压裂过程中铅垂方向 的位移受一卜覆中岩层的限制，相对于水平方向的位 移变化较小，可忽略不计，因此，将模删视为平面应 变模型．取边长为２０ ｍ×２０ ｍ的正方形区域，划 分为４００×４００＝１６０ ０００个单元，模型的中部开挖 一直径为２００ ｍｍ的圆孔，表示钻井井筒．将模型 的水平地应力以位移边界条件的方式施加于模型 的两边，如｜冬Ｉ ３所示，ｏｒ。，盯。为煤层水平面内的两个 地应力．注入水压作用于孑Ｌ的内部边缘，水压力Ｐ 以０．１ ＭＰａ的步长递增．初始水压Ｐ。视各模型的 初始边界条件而定．
水力压裂技术在煤矿瓦斯治理中的应用分析
水力压裂技术在煤矿瓦斯治理中的应用分析发布时间：2021-03-10T08:25:46.579Z 来源：《防护工程》2020年31期作者：胡昕[导读] 作为煤的伴生矿产资源的瓦斯是一种清洁高效能源，但也是影响我国煤矿安全的主要因素。
平煤神马建工集团有限公司河南省平顶山市 467000摘要：随着矿井采掘深度的增加，区域瓦斯治理面临着抽采衰减快、煤层透气性低的问题，严重制约着矿井安全高效生产。
井下水力压裂是加大、保持瓦斯抽放力度的一项重要工艺技术。
它是利用液体传导压力的性能，在煤矿井下利用高压泵组，在孔底聚起高压，在地层产生裂缝，改变煤体中流动方式，降低渗流阻力，起到增透作用的过程。
水力压裂技术施工安全、绿色环保、过程可控、效果显著、应用范围广, 作为一种取代传统工艺治理顶板灾害的手段, 具有广阔的应用前景。
关键词：煤矿瓦斯治理；水力压裂技术；应用分析引言：作为煤的伴生矿产资源的瓦斯是一种清洁高效能源，但也是影响我国煤矿安全的主要因素。
煤层瓦斯预抽不仅有利于充分利用瓦斯资源，更有利于防治瓦斯灾害。
然而，由于开采深度的增加以及煤层渗透率的降低，使得瓦斯抽采难度增大而且效率显著降低。
采用水力压裂切顶技术后,解决了临空动压影响带来的回采工作面超前段巷道变形量大的难题,巷道的底鼓量、顶板底板和两帮移近量大幅降低,节约了支护成本,优化了采掘衔接。
1水力压裂技术分析水力压裂技术主要包括顶板岩层特性测试、压裂钻孔参数确定、钻孔及压裂、实施效果监测等内容。
该技术的核心是通过对顶板岩层结构的定性分析,确定造成顶板灾害的岩层层位,对关键层位或以下岩层进行分段定向压裂,破坏岩层的完整性和整体性,实现回采过程中顶板的及时、安全垮落,释放积存的顶板能量,解决工作面大面积悬顶和应力集中问题,从而从根本上消除顶板灾害。
神东水力压裂技术分为常规浅孔(一般不超过150m)水力压裂和定向深孔(一般大于400m)水力压裂两类[1]。
1.1定向深孔水力压裂技术定向深孔水力压裂指的是使用千米定向钻机施工压裂孔,钻孔深度一般大于400m,通过“双封单卡”多点拖动等分段压裂方式,对目标层位进行精准压裂,适用于弱化工作面中部岩层、集中煤柱下方顶板及厚层状硬岩[2]。
煤层气井水力压裂及对煤层顶底板的影响研究
１ 研 究 区地 质 特 征
研 究 区位 于沁 水 盆 地 北 北 东 向褶 皱 带 的 中段 ，
破 裂 应 属 于 Ｋ Ｄ 模 型 ， 生 的 破 裂 裂 缝 以垂 直 缝 Ｇ 产
为主 。
・
Ｅ 为平面 弹性模 量 ， ａ ＭＰ 。
缝高 日是用模拟难以确定的参数 ， Ｊ故采取微
地震实 测裂缝 高度 的平 均值 （９ｉ） 与计算 。 １ 参 ｎ 根 据基本 渗 流 规 律 ， 过 建 立压 力 控 制 的煤 岩 通
压裂滤失模 型， 计算 渗流滤 失系数 ｃ 、 体积压缩滤
式 中： ｑ为 平 均 排 量 ， ｍｎ ｔ为 注 入 时 间 ， ｎ ｍ ／ ｉ； ｍｉ； ｃ为 综合 滤失 系数 ； 为平 均缝 高 ， ｐ 日 ｍ； 为 净 压力 ，
Ｍ ａ 为 平 均 裂 缝 长 ， Ｗ 为 平 均 支 撑 缝 宽 ， ； Ｐ； ｍ； ｉ ｎ
１８ ａ平均 １ １ ａ ．４ＭＰ ， ．５ＭＰ 。临／ 比 ０ １ ０ ６ ， 储 ．１— ．９ 平 均 ０ ３ 。孔 隙度 ２ ３ ～ ． ％ ， 均 ４０ ％ 。实测 ．４ ． ％ ５９ 平 ．７ 原始 渗 透率 （ ． １ ０ ０５～Ｑ１６ ｘ０３ ０） ｌ－ ， 压裂后 修正渗
据 试 井 资 料 ， 深 ４ ０ —８ ０ Ｉ ， 层 压 力 埋 ０ ０ ｎ内 储 １３ ５７ Ｐ ， ．４～ ．２ Ｍ ａ 储层 压 力 梯 度 ｏ２ ＿８一ｏ７ Ｐ ／ ｍ， ．３Ｍ ａｈ 压力 系数 变化 为 ０ ２ ０７ 。临界 解 吸压力 ０ ３ ．９～ ．５ ．４—
＝
摘要 ： 了确保 煤矿 安全 高 效 生产 ， 究 区采用 地 面 煤 层 气 井水 力压 裂 增 透 工 艺增 强 瓦斯 抽 采 效 为 研 果 。运用 基 于滤失 效应 下 的水 力压 裂预 测模 型评 价 了水 力 压裂 效余 ７ 口井基 本达 到 设计 要 求。 考察 了 ￥２５胶 带运 输巷 ２ ２０ ４个钻 场 瓦斯抽 采 量 ， 察 结 考 果 表 明， 裂 区瓦斯 抽采 量是 未压裂 区的 ２～ 压 ４倍 。压 裂裂 缝 虽延 伸到 顶底板 ， 对巷 道 支护 、 下含 水 但 上
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N I X iao ming1, 2 , SU Xian bo 1 , LI Y u kui3
( 1. Schoo l o f Energ y Science and Eng ineering , H enan Po ly technic U niv ersity , Jiaozuo, Henan 454000, China; 2. Shanx i Jinchen A nthracite Coal M ining G ro up Cor po ratio n L td, Jincheng , Shanx i 048006, China; 3. Jiuzun Energ y T echnolog y Inc, Beijing 100080, China)
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中国矿 业大学 学报
第 39 卷
图 1 确定孔眼摩阻的线解图[ 5] ( 据 J. L . 吉德利修改) F ig . 1 L iner analyt ic diag r am abo ut fr ictio n o f the o illet
1 4 合层水力压裂关键参数优化计算思路 对合层水力压裂关键参数进行优化, 即是确定
Pf = 3 h - H - pp + St, 式中: P pump 为井口施工泵压, MP a; P f 为破 裂压 力, MP a; Pm 为井筒中的液柱压力, MP a; PF 为管 线及孔眼的摩阻, M P a; h 为地层最小水平主应力, M Pa; H 为地层最大水平主应力, M P a; PP 为压裂 层孔隙压力, MP a; S t 为压裂层的岩石抗张强度,
能否把多煤层作为同一压力系统及在煤层中裂缝 延伸长度, 计算思路可表述为:
1) 在同样泵注井口压力下, 要使夹层 虚拟储 层 也破裂, 则要使孔眼摩阻之差能满足压裂层段 的煤储层的抗拉强度与中间夹层 虚拟储层 的抗 拉强度之差, 因此 获取压裂层段的 煤储层及中间 虚拟储层 的抗拉强度是解决问题的第一步;
1 合层水力压裂工艺参数优化
对压裂工艺参数进行优化是煤层气高产的重 要保证. 活性水压裂液因其价格低廉、货源广、对储 层的伤害小等优点而成为目前煤储层改造的主要 方式. 本文将以现有水力压裂工艺技术为基础, 对 两层煤且夹层为砂岩情况下合层水力压裂的关键 技术进行优化. 1 1 合层水力压裂原理
地面合层水力压裂是基于间距较小, 且属于同 一压力系统的两层或多层煤为前提, 根据液压传递 原理, 把井筒作为一密闭系统, 在地面用泵向煤储 层及夹层中以大于储层吸收能力的速度注入配置 好的压裂液, 使井筒周边压力升高, 直到达到压裂 层段的破裂压力, 随着液体注入, 裂缝延伸扩展, 当 裂缝延伸到一定程度, 在注入液中加入支撑剂使裂 缝支撑, 最后用顶替液把井筒中的支撑剂顶替到压
收稿日期: 2009 09 19 基金项目: 国家自然科学基金项目( 40902044) , 河南省科技基础与前沿项目( 092300410213) 作者简介: 倪小明( 1979 ) , 男, 山西省临汾市人, 博士( 博士后) , 从事煤及煤层气工程方面的研究. E mail: nxm1979@ 126. com Tel: 13598539437
若干层煤中间所夹关键层的岩性可能是很多 种, 本文仅对 虚拟 储层 为砂 岩层段进行分 析研 究. 砂岩的弹性模量比煤岩高许多, 要使压裂过程 中 虚拟储层 破裂延伸, 则需对引起二者破裂压力 的关键进行分析.
井口泵压是由破裂压力、井筒的液柱压力、管 线及孔眼摩阻决定的[ 5] . 其关系式为
P pump = p f - p m + p F, ( 1)
摘要: 为了开发单层较薄、间距较小的煤层群中的煤层气资源, 采用 加密射孔( 煤层段 16 孔/ m, 夹层段 32 孔/ m) + 封堵球多级压裂法 对西山煤田 8# 和 9# 煤层及所夹的 虚拟储层 进行了 合层压裂. 结果表明: 合层水力压裂时 虚拟储层 能否破裂在于 虚拟储层 段与煤储层间的孔眼 摩阻的差值能否满足 虚拟储层 与煤层的抗拉强度的差值. 当采用逐级加排量能使 虚拟储层 段破裂时, 排量的大小控制着煤层段和 虚拟储层 段的泵注液量, 水平地应力的大小和方向、煤 岩的弹性模量和泊松比决定了裂缝延伸形态; 当不能使"虚拟储层"段破裂时, 实施 封堵球 技 术, 根据所建模型确定出投球数不大于 40 个. 当排量达到最大 8. 2 m3/ min 时, 压力虽有上升, 但 不能使 虚拟储层 破裂; 使用 封堵球 技术, 部分孔眼堵塞, 压力急剧上升至 30 M Pa, 虚拟储 层 破裂, 平均 921. 5 m3/ d 排采数据验证了这一压裂工艺的可行性. 关键词: 水力压裂; 虚拟储层; 多煤层; 煤层气; 射孔 中图分类号: P 618 文献标识码: A 文章编号: 1000 1964( 2010) 05 0728 05
Abstract: In o rder t o develop the co al bed met hane resources in the t hin single layer co al seams w it h smaller spacing , a co laying f ract uring craf t w as im plemented using an encryption perf ora t ion ( 16 ho les/ m in seam parag raph, 32 holes/ m in pseduo r eser voir sect ion) com bined w it h ball sealer in t he coal seams 8# , 9# and pseduo reservoir o f Xishan coalfield. T he results show that t he key of the t echnolo gy is t he diff er ent relat ionships bet w een t he per for at ion fr ict ion and tensile abo ut t he pseudo reservo ir and coal reserv oir. When pseudo reservoir is fr act ured by in creasing emissions st ep by st ep, the amount of fluid w ould be co nt rol led by displacem ent . T he cracks confor mation is decided by t he size and direction of the st ress, t he elast ic modulus and poisson rat io o f coal. When t he pseudo reservoir could be not f ract ured, t he ball sealer is used, the num ber of pit ch is not more t han 40 by t he mat hem at ic models. T he pseudo reservoir could no t be f ract ured at the m ax imum displacement of 8. 2 m3 / min. When t he pr essure is increased rapidly t o 30 MP a using t he ball sealer t echnolog y, the pseduo reservoir is f ract ured w it h
第 39 卷 第 5 期 2010 年 9 月
中国矿业大学学报
Journal o f China U niv ersity of M ining & T echnolog y
V ol. 39 N o. 5 Sep. 2010
多煤层合层水力压裂关键技术研究
倪小明1, 2 , 苏现波1, 李玉魁3
( 1. 河南理工大学 能源科学与工程学院, 河南 焦作 454000; 2. 山西晋城无烟煤矿业集团公 司, 山西 晋城 048006; 3. 北京九尊能源技术开发有 限公司, 北京 100080)
裂层段, 在改造的煤( 岩) 层中留下一条或多条长、 宽、高不等的裂缝, 在压裂层段中形成高导流能力 的裂缝通道, 最终实现两层或多层煤层及夹层作为 一个压力系统排采的目的. 若干层煤中间所夹的关 键层我们称为 虚拟储层 . 因此, 两层或多层煤能 否有效沟通是关键. 若要有效沟通, 能否让两层或 多层煤夹层中的关键岩层破裂并有效延伸一定距 离是其成功的关键. 1 2 煤层及夹层 虚拟储层 破裂关键影响因素
孔眼摩阻是受孔眼尺寸、数目、流体密度、流量 控制的[ 6 8] . 其值可用图 1 中的线解图求得.
目前, 我国的射孔多采用 96 型射孔弹 90!相位 角螺旋布孔, 且一次性射孔孔密为 16 孔/ m, 而要 使 虚拟储层 段孔眼摩阻与煤储层孔眼摩阻不同, 则二者的孔密不同, 考虑目前的经济、技术因素, 可 采用在煤层段采用 16 孔/ m, 虚拟储层 段 32 孔/ m 的射孔方式, 这样在 一定程度上使 虚拟储层 段岩层破裂成为可能.
M Pa. 当把煤层与 虚拟储层 一起压裂时, 因其 共
享 一井筒, 合层水力压裂过程中 虚拟储层 能否 破裂在于 虚拟储层 段的孔眼摩阻与煤储层间的 孔眼摩阻之差能否满足 虚拟储层 的抗拉强度与 煤层的抗拉强度差值. 而在某一地区, 虚拟储层 抗拉强度和煤层的抗拉强度基本是固定的, 很难改 变, 要使 虚拟储层 破裂, 需对射孔参数进行优化. 1 3 射孔方式优化