褐煤煤層原位注過熱水蒸汽控制壓裂機理研究

我國褐煤等低變質程度煤儲量極為豐富，如果能通過地下處理將煤中的有機成分提取出來，不僅節(jié)約開采成本，而且一定程度上緩解油氣緊張問題。但褐煤含水率高、發(fā)熱量低、發(fā)火期短等問題制約了褐煤的大規(guī)模開發(fā)與利用。原位注熱脫水與提質改性技術工序簡單、能力大、投資少，是褐煤大規(guī)模開發(fā)與利用技術發(fā)展的新方向。該技術的關鍵步驟是水力壓裂建造水平裂縫?？紤]過熱水蒸汽對煤具有壓裂和熱解雙重作用，項目采用過熱水蒸汽（T<600℃）對褐煤煤層實施壓裂以形成水平裂縫。通過本項目得出如下結論： （1）褐煤地層受長期地質作用及地層自身地質結構因素影響，局部地區(qū)地應力場以靜水應力場為主。 （2）褐煤熱解引起內部孔隙結構發(fā)生顯著變化，低溫階段(T＜300℃)，由于煤中水分和自由氣體的散失而產生大量裂紋；在高溫階段(T＞300℃)，有機質的熱解導致煤中大量孔隙裂隙的形成，稱這種因熱解作用導致煤等一類富含有機質的巖石發(fā)生破壞的現象為熱解破裂。與無機巖石的熱破裂過程相比，煤的熱解破裂在破裂機理、裂紋起始位置、裂紋形態(tài)方面具有顯著的獨特性。 （3）三軸應力-熱應力-熱解耦合作用下褐煤彈性模量和滲透率隨溫度非單調變化，均表現為先增大后降低。彈性模量在200℃達到最大值，滲透率在100-150℃達到最大值。 （4）三軸應力-熱應力-熱解耦合作用下褐煤單一裂縫滲透率隨溫度變化和完整試樣相同，先增大后降低，100℃-150℃增至最大值。 （5）THMC耦合作用下褐煤煤層原位注過熱水蒸汽控制壓裂過程中，壓裂連通時，距離注熱井20m范圍內蒸汽溫度高于300℃；在地層的垂直剖面上，溫度場分布形態(tài)為一橢圓形。壓裂－熱解過程中，裂縫內高溫流體存在明顯的溫度梯度，裂縫前端主要是由壓裂引起的張開度，高于300℃的裂縫后端是壓裂與煤熱解的復合作用引起的張開度；在注熱井和生產井未連通前，壓裂－熱解通道上的裂縫張開度比較小，隨著兩井貫通，壓裂通道上的裂縫張開度迅速增加，此時已形成對流加熱，高溫蒸汽能夠迅速地加熱煤層。

我國褐煤資源極為豐富，但含水率高、發(fā)熱量低、發(fā)火期短等問題制約了褐煤的大規(guī)模開發(fā)與利用。原位注熱脫水與提質改性技術工序簡單、能力大、投資少，是褐煤大規(guī)模開發(fā)與利用技術發(fā)展的新方向。該技術的關鍵步驟是水力壓裂建造水平裂縫。考慮過熱水蒸汽對煤具有壓裂和熱解雙重作用，采用過熱水蒸汽（600℃）實施壓裂以形成水平裂縫是有效方法。項目采用現場調研、試驗研究、理論分析與數值模擬相結合的研究方法，研究三軸應力-熱應力-熱解作用下褐煤物性參數演化規(guī)律；研究三軸應力-熱解作用下人工預制單一未貫通裂縫的張開度與滲流特性演化規(guī)律、褐煤煤層壓裂裂縫起裂擴展機制及形成水平裂縫的控制條件；建立地應力-蒸汽壓力-熱應力-熱解（THMC）耦合作用下褐煤煤層原位注過熱水蒸汽控制壓裂數學模型，通過數值模擬，分析壓裂過程中煤層熱解變形、裂縫滲流與傳熱傳質規(guī)律，為褐煤原位注熱脫水與提質改性工程的關鍵步驟實施提供技術支持。

煤層氣藏水力壓裂網狀裂縫形成機理及擴展規(guī)律

姜婷婷，任高峰，張建華著

• 出版社：武漢大學出版社

• ISBN：9787307207714

• 版次：1

• 商品編碼：12515243

• 品牌：其他品牌

• 包裝：平裝

• 開本：16開

• 出版時間：2019-03-01

• 用紙：膠版紙

• 頁數：159

• 正文語種：中文

內容簡介

《煤層氣藏水力壓裂網狀裂縫形成機理及擴展規(guī)律》針對煤層氣藏水力壓裂過程中裂縫起裂和擴展預測的難題，系統(tǒng)地開展模擬實際壓裂條件下的煤巖力學參數試驗，建立應力和滲流耦合條件下煤巖起裂判據，研究煤巖節(jié)理、層理和天然裂縫等對水力壓裂過程中裂縫網絡的影響規(guī)律，揭示水力壓裂裂縫起裂和延伸的力學機理，實現對煤層氣藏水力壓裂裂縫網絡幾何尺寸和復雜程度的設計控制。研究成果可為現場施工提供技術參考和理論依據。

原位注寫是指在施工圖中，直接在墻柱、墻梁、墻身上注寫截面尺寸和具體配筋種類、直徑、數值、間距的表達方式。

與其對應的還有集中標注，即相同特性的幾個構件統(tǒng)一在某一個位置注寫的方式。2100433B