煤岩力学性质及煤储层压裂数值模拟 以山西晋城地区为例(颜志丰 著)思维导图
基于有限元软件的煤层气水平井井壁稳定数值模拟
基于有限元软件的煤层气水平井井壁稳定数值模拟张丹丹;冯雨实;李永臣;任小庆;康海涛;吴辽【期刊名称】《煤矿安全》【年(卷),期】2018(049)003【摘要】以山西宁武盆地的石炭系上统太原组9#煤层为地质背景,该煤层煤岩力学性质为依托,运用COMSOL Multiphysics软件模拟分析了在欠平衡钻井中3种钻井液液柱压力下井周围岩的应力和变形情况.研究发现:研究区块水平井在垂向应力方向井周围岩所承受的应力最大,变形最为严重;井周围岩处存在应力突变点,该点处容易产生拉剪裂纹,导致井周围岩破裂或失稳;井周围岩应力分布及变形情况与钻井液液柱压力有关,液柱压力与储层压力差值越小,井周相对越稳定.【总页数】4页(P144-147)【作者】张丹丹;冯雨实;李永臣;任小庆;康海涛;吴辽【作者单位】重庆能源职业学院土木工程系,重庆402260;重庆能源职业学院土木工程系,重庆402260;中石油煤层气有限责任公司忻州分公司,山西太原030000;中石化绿源地热能开发有限公公司,陕西咸阳712000;中石化中原石油工程有限公司西南钻井分公司,四川南充637001;攀枝花煤业(集团)有限责任公司小宝鼎矿,四川攀枝花617013【正文语种】中文【中图分类】TD713【相关文献】1.影响煤层气水平井井壁稳定性的地质因素分析 [J], 杨健;倪元勇;王生维;秦义;刘伟;胡奇2.绒囊钻井液在煤层气水平井稳定井壁技术的应用 [J], 孟尚志;张志珩;赵军3.欠平衡状态下煤层气水平井井壁稳定性分析 [J], 谢超;徐堪社4.基于机械系统动力学自动分析水平井钻柱-井壁接触仿真分析水平井钻柱-井壁接触仿真分析 [J], 吴泽兵;黄海;郑维新;张文超;赵海超5.基于集成型评价方法的煤层气井壁稳定性评价 [J], 张彪;张遂安;夏立满因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
第07节 煤储层的力学性质及其对压裂效果的影响【中国矿业大学《煤层气地质学》(傅教授课件)】
第七章 煤储层的力学性质及其对压裂效果的影响煤层及顶底板围岩的力学性质是影响储层改造效果的重要因素，因而是进行煤层压裂理论研究的基础。
力学参数的测试分析，为煤储层三维应力状态、压裂裂缝模拟、压裂压力曲线分析和优化设计压裂施工参数提供必要的原始参数。
第一节 主要力学参数煤层及顶底板围岩的力学性质主要包括：弹性模量、泊松比、抗压强度、抗拉强度、抗剪强度等。
此外，煤岩的物理性质如硬度、密度、天然裂隙及煤岩的表面物理化学性质、水理性质、热性质等对储层改造效果也有一定的影响。
一、抗压强度煤岩样在单向受压条件下整体破坏时的压力，为单轴抗压强度（P c ），它是岩石力学试验中最基本的指标之一，测试方法简便易行，计算也方便，所得结果可以在一定程度上间接反映地层破裂强度，而且这个指标与抗拉强度等参数有一定的对应关系，一般岩石的抗拉强度为抗压强度的3％~30％，从而可以藉此进行估算。
煤储层为地下一定深度的三维地质体，单轴抗压强度不能反映煤储层的原位抗压强度。
因此，对应于不同埋深（围压）条件下的三轴压力实验得到的抗压强度才能接近煤储层原位的抗压强度值。
二、弹性模量弹性模量是材料在弹性范围内应力与应变的比值，在力学上反映材料的坚固性。
从单向加压的应力－应变曲线上得出的是杨氏模量，由三轴压力实验得到的模量本书称之为弹性模量。
三轴切线弹性模量的公式如下：()()()2321312311εσσεσσσσσσ+-+-+=E （7-1）式中，E －弹性模量；1σ、2σ、3σ－三轴压力，1σ表示垂向压力，实验中指轴压；2σ、3σ－表示水平压力，实验中指围压，在假三轴力学实验中，32σσ=；1ε－垂向应变，实验指轴向应变；2ε－横向应变，实验指平均径向应变（两个水平方向应变的平均值）。
将实验中得到的轴向应变、平均径向应变、轴压和围压代入上式，就可求出每一点的切线弹性模量E 。
煤岩弹性模量（E ）对煤层裂缝发育影响甚大，由力学分析可知，裂缝的宽度基本上与弹性模量成反比关系，由此成为计算裂缝尺寸的直接参数之一，如果煤层与上、下围岩之间存在足够的弹性模量差，就能成为控制水力裂缝不向上、下围岩扩展的重要自然条件。
煤储层压裂裂缝导流能力计算模型及应用
煤储层压裂裂缝导流能力计算模型及应用孟雅;李治平;郭珍珍【摘要】裂缝导流能力是影响煤层气井产能的重要因素之一,除实验研究裂缝导流能力外,还需应用数学方法建立裂缝导流能力计算模型,实现对裂缝导流能力快速有效的评价.以Carman-Kozeny公式为基础,建立了不同条件下的煤储层裂缝导流能力计算模型,分析了支撑剂尺寸、铺置层数、闭合压力与裂缝导流能力的关系.结果表明:支撑剂粒径越大,铺置层数越多,裂缝导流能力越大;闭合压力与裂缝导流能力呈现负相关关系;相同闭合压力时,支撑剂多层铺置的导流能力明显大于单层铺置时的导流能力.建议在压裂前期,使用较小粒径的支撑剂,使裂缝延伸更长;后期尾追较大粒径的支撑剂,提高近井地带的导流能力.【期刊名称】《煤炭学报》【年(卷),期】2014(039)009【总页数】5页(P1852-1856)【关键词】煤层气;压裂;裂缝导流能力;理论模型;影响因素【作者】孟雅;李治平;郭珍珍【作者单位】中国地质大学(北京)非常规天然气能源地质评价与开发工程北京市重点实验室,北京100083;中国地质大学(北京)能源学院,北京100083;中国地质大学(北京)非常规天然气能源地质评价与开发工程北京市重点实验室,北京100083;中国地质大学(北京)能源学院,北京100083;中国地质大学(北京)非常规天然气能源地质评价与开发工程北京市重点实验室,北京100083;中国地质大学(北京)能源学院,北京100083【正文语种】中文【中图分类】P618.11水力压裂是油气开发常用的增产措施,水力压裂的目的是形成一条通往井筒的高导流能力裂缝,以便储层中的流体以更小的阻力流入井筒[1]。
在压裂过程中,支撑剂的性能影响着裂缝的导流能力,由于煤层气储层具有孔隙度低、渗透率小、压力相对较低、弹性模量小、泊松比较大、质软等特点,支撑剂对裂缝导流能力的影响相对常规石油天然气储层而言有其特殊性,受到国内外学者广泛关注。
7 煤的力学性质及其对压裂改造的影响
首先将上述方程化成直线型，
1.50 1.25 1-3# wg 1.00 0 1 2 3 4 5 6
v 1 v max p p 50 p50
第 一 步 进 行 线 性 拟 合 得 截 距 第 二 步 由
孔隙压力：p
v 、 H 、 h －分别为垂向应力、
最大水平应力、最小水平应力；
r为岩层平均密度。
T ET 1 s E sh 收缩应力： 1
热应力：
H 、 h 、 sh －分别为最大水平应力、
最小水平应力方向应变和水平方向收缩应变；
、E－分别为泊松比和弹性模量； 、 T 、 s －分别为有效应力系数、
h
E E H T ET E ( v p ) h p s sh 1 1 1 1
设构造应力不发生变化，水平应力视为相等，则广 义的水平有效应力为：
煤储层流固耦合是固体区域与流体区域相互包含、相互缠 绕，难以明显地分开。将煤储层视为有一定大小，包含足够多 条裂隙、无数孔隙和基质骨架的质点。质点有孔隙率，且可以 规定其流体压力及固体强度等材料特征参数，同时质点也能承 受应力和流体压力的作用。
面 裂 隙 端 裂 隙
二、样品制备
端裂隙
裂隙介质
孔隙介质
拟连续介质
面裂隙
在每件大块煤样上垂直和 平行层面方向钻取直径为 38 mm，高为 76mm的大圆柱样
煤储层理想化表征体积单元
层面
或直径为 25mm，高为50mm的小圆柱样 3组，将煤样端面切平整， 加工精度按国际岩石力学学会（ ISRM）推荐的a -1
压裂液对煤岩储层解吸-扩散性能的影响
压裂液对煤岩储层解吸-扩散性能的影响高波;康毅力;史斌;游利军;黄小凤;皇凡生【期刊名称】《煤田地质与勘探》【年(卷),期】2016(044)006【摘要】为预防压裂液自吸侵入煤岩基质孔隙，影响煤岩储层的解吸–扩散性能，以沁水盆地石炭统太原组15号煤为研究对象，开展了低伤害活性水压裂液对煤岩储层解吸–扩散性能的损害评价实验，并基于红外光谱、低温氮气吸附和扫描电镜分析了压裂液作用前后的煤岩表面性质和孔隙结构变化。
实验结果表明：压裂液处理后，煤样的甲烷解吸率下降了10.23%，扩散系数损害率为16.67%；煤岩表面亲水性增强，液相滞留效应加剧，煤岩基质孔隙比表面增大、孔隙连通性变差、平均孔径减小，这些变化从根本上揭示了压裂液损害煤岩储层解吸‒扩散性能的微观机理。
最后，提出了基于纳米颗粒封堵技术和表面活性剂技术的煤岩储层解吸–扩散性能损害预防措施。
【总页数】6页(P79-84)【作者】高波;康毅力;史斌;游利军;黄小凤;皇凡生【作者单位】中海油能源发展股份有限公司工程技术分公司，天津 300452;西南石油大学油气藏地质及开发工程国家重点实验室，四川成都 610500;中海油能源发展股份有限公司工程技术分公司，天津 300452;西南石油大学油气藏地质及开发工程国家重点实验室，四川成都 610500;中海油能源发展股份有限公司工程技术分公司，天津 300452;西南石油大学油气藏地质及开发工程国家重点实验室，四川成都 610500【正文语种】中文【中图分类】TE357【相关文献】1.寺河煤矿煤岩颗粒解吸—扩散特征实验研究 [J], 伊向艺;吴红军;卢渊;邱小龙;管保山;张浩2.对煤储层基质解吸气扩散理论的再探讨 [J], 胡素明;胥珍珍;任维娜;王钒潦;吴克柳3.压裂液对煤岩气藏渗流性能的影响 [J], 高波;康毅力;史斌;游利军;张晓磊;皇凡生4.促进致密煤岩储层快速脱气的压裂液优选 [J], 陈飞;池晓明;康毅力;王祖文;白锋军5.地层水对不同粒径煤岩解吸-扩散影响的实验研究 [J], 周珺;伊向艺;卢渊;邱小龙;车星祥因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
煤层气储层缝网压裂数值模拟分析
主、 次 裂缝延伸 长度 越长 ， 改造体 积越大 ； 水平 主地 应力差越 大 ， 主裂缝延伸长度 越长 ， 次裂缝 延伸长度越 短 ， 不利 于缝 网
的形成 ； 裂缝 密度越大 ， 主、 次裂缝延 伸长度均减 小 ， 改造体积越 小 ， 但沟通 的网络裂缝 总长度 更大 ， 增大 了储 层的泄 气面 积， 改造效果更好 。通过 数值模 拟为煤层气储层缝 网压裂 实现 最大缝 网改造 提供 了理 论参考依据。 关键 词 ： 煤 层气 ； 缝 网改造 ； 裂缝 密度 ； 地 应力差； 弹性模量
（ １ ． 延安能源化工 （ 集团） 能新科油气技术工程有 限公司 ， 陕西 延安 ７ １ ６ ０ ０ ； ２ ． 美国能新科 国际有限公司 ， 四川 Ｉ成都 ６ １ ０ ０ ０ ０ ）
摘要 ： 针对煤 层气储层低孔 、 低 渗及裂缝发 育 的特征 ， 在 储层 改造 时， 需要尽 可能地 沟通储层 ， 增大储层 的泄 气面积和煤层 气的流通通道 。在对 我国煤层 气储 层地 质特征及储层压 裂缝 网形成理论分 析的基础上 ， 根据建立的储层缝 网压裂模型来 分析煤层 气储层 弹性模 量 、 水平 主地 应力差 及裂缝 密度对 实现缝 网改造 的影响 。结果表 明 ： 煤 层气储 层弹性模 量越 大 ，
Ｈｅ Ｓ ｈ ｕ ａ ｎ ｇ ｘ ｉ 一 ， Ｗａ ｎ ｇ Ｔ ｅ ｎ ｇ ｆ ｅ ｉ 。 。 ， Ｙａ ｎ Ｘｉ ａ ｎ ｇ ｙ ａ ｎ ｇ ， Ｚ ｈ ａ ｎ ｇ Ｃ ｕ ｉ ａ ｎ ｄ Ｃｈ ｅ ｎ Ｌ ｉ ｎ （ １ ． Ｙ ａ ｈ ａ ｎＥ ｎ ｅ ｒ ｇ ｙＳ ｅ ｒ ｖ ｉ ｃ ｅ ｓ ，Ｙ ａ ｈ ａ ｎ ． Ｓ ｈ ａ ａ ｎ ｘ ｉ ７ １ ６ ０ ０ ０ ，Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ；
煤岩力学性质及其影响因素分析
煤岩力学性质及其影响因素分析和志浩;王洪雨;张蓉;衣丽伟【摘要】煤岩力学性质及影响因素对煤层气井井壁稳定及井深结构设计都有十分重要的意义，通过调研发现煤岩力学性质主要受到煤岩微观孔隙结构、饱和介质及加载方式的影响，并且通过声发射试验研究，可以很好预测煤岩从压缩到破坏整个过程的变化规律，但煤岩微裂隙、层理、割理发育，如何降低力学参数的离散性是以后研究的重点。
【期刊名称】《石油化工应用》【年(卷),期】2012(031)009【总页数】3页(P5-7)【关键词】煤岩;微观结构;声发射;离散性【作者】和志浩;王洪雨;张蓉;衣丽伟【作者单位】西南石油大学油气藏地质及开发工程国家重点实验室,四川成都610500;中石化西南石油局湖南钻井公司,湖南长沙410000;中石化中原油田分公司,河南濮阳457001;中石油煤层气有限责任公司韩城分公司,陕西韩城715400【正文语种】中文【中图分类】TD313我国煤层气资源极其丰富，资源总量约为32×1012m3，煤层气作为非常规天然气，储量与常规天然气相当，开采前景十分广阔，随着我国煤层气的加速开采，专家学者们更加重视煤岩力学性质对煤层气井壁稳定的影响，煤层气井钻井过程中遇到的坍塌、掉块问题严重影响施工进度及井身质量，对后期煤层气生产也造成严重制约作用。
因此，笔者通过调研国内外文献，综述了煤岩力学性质影响因素研究的最新进展，对钻遇煤岩时钻井方式及钻井液选择提供借鉴作用。
煤岩结构中存在着大量的微孔、微裂纹及长度各异的割理面，微孔隙主要是分成三类：（1）植物细胞残留孔；（2）基质孔；（3）次生孔。
裂隙主要分为：（1）外生裂隙；（2）内生裂隙；（3）继承裂隙；其中内生裂隙主要包括面割理和端割理。
煤岩割理主要是煤化过程中产生的，面割理基本成面状延伸，连续性较好，是煤岩中的主导裂缝；端割理长度较短，裂纹形状不规则，连续性较差，与面割理成近乎垂直相交。
正是由于大量微孔和微裂纹的存在，使得煤岩产生极强的非均质性和各向异性，煤岩作为一种典型的含缺陷的岩石材料，力学性质同砂岩泥页岩产生较大的不同，在煤岩受力过程中，煤岩中的微裂隙尖端极易产生应力集中，从而造成主裂纹扩展、破坏。
煤岩正断层处的力学分析与数值模拟
煤岩正断层处的力学分析与数值模拟
季明;高峰;朱金艳;沈晓明;张宇
【期刊名称】《煤矿安全》
【年(卷),期】2008(039)003
【摘要】煤层开采经常遇到断层情况,本文就煤岩正断层处进行力学分析和ANSYS数值模拟,认为断层处应力值仅与断层处的载荷集度及断层倾角有关,数值分析结果与理论分析基本一致,可供顶板破断支护提供参考.
【总页数】3页(P48-50)
【作者】季明;高峰;朱金艳;沈晓明;张宇
【作者单位】中国矿业大学,理学院,江苏,徐州,221008;中国矿业大学,徐海学院,江苏,徐州,221008;中国矿业大学,理学院,江苏,徐州,221008;中国矿业大学,徐海学院,江苏,徐州,221008;中国矿业大学,理学院,江苏,徐州,221008;中国矿业大学,理学院,江苏,徐州,221008;中国矿业大学,徐海学院,江苏,徐州,221008
【正文语种】中文
【中图分类】TD325
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4.声波测井在煤岩弹性力学分析中的应用 [J], 董振国; 赵伟; 任玺宁; 刘泽建
5.水力裂缝在煤岩界面处穿层扩展规律的数值模拟 [J], 李浩哲; 姜在炳; 舒建生; 范耀; 杜天林
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