岩盐水力压裂的实验研究

采用自制的ZH-1型等围压三轴水力压裂仪,对岩盐水力压裂中围压和轴压(水平地应力和铅直地应力)对破裂压力的影响规律进行了实验研究,得到了本文实验所用岩盐破裂压力与围压和轴压间呈线性关系的经验计算公式。     

水力喷射压裂中环空水力封隔全尺寸实验

多级水力喷射压裂技术依靠水力封隔实现层段间隔离。通过地面全尺寸实验,提出从环空压力变化的角度评估水力封隔效率。实验中对喷射速度、围压、喷嘴直径和射孔入口直径以及环空注液对水力封隔效率的影响进行测试。实验结果表明:射流速度和围压是影响环空压力降低的两个主要因素,环空压力降低的幅度与射流速度呈线性增长关系,与围压呈指数递减关系;水力封隔效率与射流动能和孔道入口直径的比值成正比,可通过增大喷嘴直径和减小孔道入口直径的方法提高水力封隔能力;环空注液降低水力封隔效率。     

基于PHF-LSM模型岩石分段水力压裂应力阴影效应

采用PHF-LSM(permeability-based hydraulic fracture-level set method)水力压裂数值计算模型,模拟并分析了均质与分层岩石材料中分段压裂过程引起的应力阴影效应.通过与单一裂缝诱发应力理论解的对比,验证了PHF-LSM考虑应力阴影效应的可行性.以此模型为基础分析了单一裂缝发展过程中,岩石材料参数与初始应力条件对诱发应力场的影响,以及均质与分层岩石材料的多裂缝起裂过程中不同压裂间距与压裂顺序产生的应力阴影效应.数值计算结果表明:泊松比、抗拉强度与孔隙率的增加会增大裂缝引起的诱发应力与净压力比值的峰值,而弹性模量和水平主应力差的增大会减小该峰值;裂缝间距的扩大可以减弱裂缝间应力阴影效应;两步压裂与顺序压裂的裂缝总面积均大于同时压裂时的面积,但顺序压裂与两步压裂会带来更高的起裂压力;产层厚度与压裂间距的减小会增大应力阴影效应.     

水力压裂技术在矿井突出治理中的应用

随着开采深度的不断的延伸,煤层瓦斯含量、瓦斯压力在不断的增大,为防止在生产过程中突出事故的发生,实现安全生产,对高压注水压裂消突技术进行了研究。测取压裂参数,利用压裂设备,对有突出危险性的实体煤进行压裂。经实践表明,水力压裂技术可将煤(岩)体内部微裂隙扩展使其连同,将煤体内的瓦斯潜能及弹性能得到一定量的释放,是煤层的透气性增加,结合瓦斯抽防技术使被压裂的实体煤内的瓦斯压力和瓦斯含量降低,削减和消除煤体突出的危险性。这项技术的实施有效的保证了突出煤层区域消突,为在突出危险区的煤层开采提供了一项可行的新措施。     

水力压裂技术现状及发展方向

本文概括介绍了压裂技术与工艺的现状,重复压裂技术和复杂井压裂技术,并分析了其压裂效果,同时对水力压裂技术发展趋势进行展望,为今后水力压裂技术起到一个指导性作用。     

水平井水力喷射压裂工艺技术

水平井可以沟通更多的层系和油气通道,从而获得更大的泄流面积,当今油气田开发的技术发展的趋势。传统的填砂打液体胶塞及封隔器分隔压裂劳动强度大,作业周期长。本文介绍了水力喷射压裂的原理和长庆油田水平井水力喷射压裂应用情况,现场施工和应用效果表明水力喷射压裂是水平井分段压裂的方向。     

水力喷射压裂技术在浅层水平缝压裂中的应用研究

七里村油田长6储层埋藏浅,为多产层特低渗、低压、低产油藏.目前常规压裂工艺只能压开1～2层水平缝,因层状储层垂向连通性差或不连通,目前储层动用程度低,影响了产量和采收率.储层多水平缝压裂是解决这一问题的有效手段.在针对性研究水力喷射压裂水平缝压裂起裂机理的基础上,结合现场工程实际,研究了影响浅层丛式井水力喷射压裂施工的主要因素,提出了适应浅层水平缝压裂的工艺措施.现场先导试验表明:水力喷砂射孔压裂联作技术能准确定位水平裂缝启缝位置,解决当前常用的"蜡球暂堵"小间距"多水平缝压裂技术"启缝不确定的问题,现场应用效果明显.     

梁北矿井下水力压裂增透技术应用研究

针对梁北矿11141煤与瓦斯突出工作面,掘进期间瓦斯含量高,效检超标、掘进风流瓦斯超限问题;采用底抽巷施工水力压裂增透、卸压方法,强化抽采瓦斯;控制范围内瓦斯预抽率提高到32%,降低了风流中瓦斯浓度,效检超标率显著降低;保证了掘进工作面正常生产,为类似条件下工作面安全掘进提供了瓦斯防治依据。     

低透气性煤层井下分段点式水力压裂增透

通过数值分析和现场试验的手段分析了井下低透气性煤层分段点式水力压裂的原理和过程.井下分段水力压裂意在改变传统压裂的受力方式,使煤体多点受力,相互作用,最后产生压裂的效果.经过在城山煤矿西二采区水力压裂孔的试验,在压裂半径为5～7m条件下,得出了试验地点临界注水压力为14MPa,水压在14～20MPa进行分段点式水力压裂较为适宜,试验过程简单易行,在现有条件下压裂可在5 min内完成,试验地点压裂后钻孔平均抽放瓦斯流量和体积分数明显提高.     

定向水力压裂技术研究与应用

针对煤矿井下实施水力压裂措施后增透方向不确定导致应力集中的问题,提出了定向孔定向水力压裂技术.介绍了定向水力压裂的必要性及当前研究现状,分析了定向孔定向作用机理,确定了定向孔的布置位置、间距等参数.利用数值模拟软件验证了定向孔的导向控制效果.分析结果表明:在压裂孔连心线上布置定向孔.定向孔与压裂孔间距为3～4m时,定向孔起到了辅助自由面的作用,对压裂产生的裂隙具有导向和加速扩展的作用.定向孔诱导裂隙从压裂孔周围向定向孔方向发展,进而促使压裂孔之间实现贯通,消除了应力集中,达到了整体卸压增透的效果.现场实施穿层定向水力压裂后,工作面瓦斯突出危险性指标q值、S值减小,变化幅度降低,掘进速度提高了69％,实现了安全生产.     

岩石水压致裂影响参数的仿真

针对影响水压致裂实验中起裂和失稳压力变化的诸多因素,通过RFPA2D-Flow数值仿真实验,建立了水压致裂模型,研究了孔隙水压力系数、围压比及非均匀性等因素对水压致裂的影响.研究结果表明,试件孔隙水压力系数及围压比的变化对水压致裂起裂压力和失稳压力影响明显;随着孔隙水压力系数的增大,岩石试件的起裂压力和失稳压力都随之减小,最大降幅可达37%;而围压比从1.0增加到1.5过程中,起裂压力和失稳压力降低了大约16%.分析结果对水压致裂施工设计及研究具有一定的参考价值.     

孔隙水压力梯度对煤层导向压裂控制影响

基于孔隙水压力梯度对孔壁及裂缝尖端应力作用,提出了煤层导向压裂扩展方法.通过研究有效应力变化,建立了导向压裂起裂压力及裂缝扩展压力计算模型.采用RFPA~(3D)-Flow流固耦合软件建立了孔隙压力梯度场下的导向压裂数值模型.对7组不同数值模型计算分析,研究了导向孔的布置方式、距离、控制水压三个主要因素对导向压裂作用效果.研究结果表明:孔隙压力梯度能有效降低压裂孔起裂压力及裂缝扩展压力.起裂压力及裂缝扩展压力降低幅度与导向孔控制水压呈正相关关系,与导向孔距离呈负相关关系.数值计算得到的起裂压力变化规律与理论计算预测相符合,论证了导向压裂起裂压力计算模型的正确性以及导向压裂裂缝控制方法的可行性.     

煤岩交界面对水力压裂裂缝扩展的影响

针对井下煤层压裂过程中,压裂裂缝扩展至煤岩交界面处,受多种力学因素的综合影响,扩展方向可能会发生偏转.通过建立压裂裂缝遇煤岩交界面二维模型,采用理论分析结合数值模拟的方法,对煤岩交界面的破坏机理及压裂裂缝扩展规律进行研究.结果表明:煤岩交界面与水平剖面的相交角、水平主地应力差、最小水平主地应力、煤岩交界面的黏聚力及煤岩层弹性模量差异等是影响裂缝扩展方向的主要因素.随着相交角或水平主应力差的增加,裂缝直接穿过煤岩交界面的可能性增加;最小水平主地应力越大,裂缝直接穿过煤岩交界面的可能性越小;煤层交界面的黏聚力越小或煤层与顶板岩层的弹性模量差异越大,裂缝沿煤岩交界面扩展的趋势越明显.     

透镜垫高压管道连接系统密封试验研究

将螺栓、透镜垫及法兰作为一个整体,分析了透镜垫高压管道连接系统各元件的受力情况,得到了螺栓载荷计算公式,并用密封试验对其验证,结果表明计算值与试验结果吻合较好,从而为高压管道透镜垫的密封设计提供了依据。     

浅议高能气体压裂设计方法

高能气体压裂的设计对该项技术的深入研究十分重要。本文对高能气体压裂的设计方法作了初步探讨。设计内容包括该技术的适用范围、压力过程设计、火药燃烧分析、并筒泄气分析、裂缝扩展分析、增产效果预测等。由于高能气体压裂的工作介质是具有可压缩性的火药生气,因此,以上各项分析相互关联。本文还给出了高能气体压裂设计计算的流程。     

安棚低渗裂缝性储层高温压裂液研究与应用

分析了安棚低孔、低渗裂缝性储层对压裂液的基本要求,确定了评价压裂液性能的实验温度,优化了稠化剂、胶联剂、破胶剂、助排剂等添加剂,形成了适宜于安棚油田的压裂液体系,该压裂液具有良好的耐温、耐剪切和延迟交联特性,携砂能力强、破胶彻底、伤害低,能够满足90～140℃温度地层压裂施工的需要。提出了变浓度压裂液优化设计技术,现场实施49井次,成功率91.3％,有效解决了高温裂缝性储层压裂易砂堵的难题。     

安棚低渗裂缝性储层高温压裂液研究与应用

分析了安棚低孔、低渗裂缝性储层对压裂液的基本要求,确定了评价压裂液性能的实验温度,优化了稠化剂、胶联剂、破胶剂、助排剂等添加剂,形成了适宜于安棚油田的压裂液体系,该压裂液具有良好的耐温、耐剪切和延迟交联特性,携砂能力强、破胶彻底、伤害低,能够满足90～140℃温度地层压裂施工的需要。提出了变浓度压裂液优化设计技术,现场实施49井次,成功率91.3％,有效解决了高温裂缝性储层压裂易砂堵的难题。     

高温高压气体除尘新概念

在分析先进燃煤联合循环现有除尘方式的基础上,根据含尘超音速气流穿过斜激波后,气体流动方向将发生变化,而灰尘颗粒方向基本维持不变的事实,提出了一种高温高压气体除尘的新概念.介绍了含尘超音速高温高压气体的气固两相分离过程.提出了用增加缩放喷管长度的方法,使含尘高温高压气体中的灰尘颗粒获得实现气固两相分离所必需的更高动量的途径.     

高温高压液氢离解效应研究

在ab-initio理论基础上,利用前期获得的与实验吻合较好的CEIMC法模拟结果,采取配位数分析法详细研究了高温高压液氢的离解过程,确定了不同状态下液氢的离解度数值,系统讨论了分子离解对液氘冲击特性的影响.当冲击压力低于20GPa时,液氘分子主要为双原子分子态;冲击压力大于53GPa时,主要为单原子分子态;压力处于两者之间时为D2与D的共存态. 在T-ρ面及T-P面内划分出了液氢分子开始离解及完全离解的临界线,认为高温高压液氢金属化应至少有50%氢分子离解.