龙马溪组页岩组分在液-岩作用过程中的释放特征

压裂液-页岩作用存在于整个水力压裂过程中,受页岩组分、储层环境和压裂液成分的共同影响,导致返排液组分十分复杂.探究储层环境中的压裂液-页岩作用机理,对预测返排液组分和防治地下水污染具有重要意义.本文通过室内实验研究了环境因素和压裂液成分对龙马溪组页岩组分在液-岩作用过程中释放特征的影响.结果 表明,酸性环境有利于碳酸盐...     

油气田开发水资源高效利用探讨

在油气田开发过程中,尤其是干旱缺水地区,处理好生产用水与产出废水之间的关系是油气田企业可持续发展的重要问题。油气田开发水资源高效利用的最终目的是减少淡水的消耗量,主要体现在新鲜水的合理使用及产出废水的回收再利用两个方面。提出应以产出废水为生产水源,研发适合其水质特征的工作液体系,实现产出废水免处理再利用;建立油气田开发水管理体系,根据水的不同用途,科学调配新鲜水和产出废水,实现水资源的高效利用。     

穿层钻孔煤巷条带水力压裂增透防突技术试验研究

针对突出煤层巷道掘进中瓦斯治理难题,打通一矿采用了穿层钻孔水力压裂增透防突技术。基于弹性理论和拉应力破坏准则,建立了穿层钻孔煤巷条带水力压裂起裂压力计算模型;在W2706S回风巷的底板瓦斯抽采巷中进行了压裂试验,考察了压裂前后瓦斯抽采效果。现场试验结果表明,压裂后掘进巷道瓦斯抽采量呈现先快速增加、后缓慢上升并保持稳定的变化规律;压裂后穿层钻孔单孔瓦斯抽采量、瓦斯抽采浓度分别是压裂前的1.24～5.61,1.4～2.27倍,W2706S回风巷平均每月的掘进速度增加了34.1%;掘进期间未出现超标现象,穿层钻孔煤巷条带水力压裂增透消突效果显著。     

混凝-吸附联用预处理页岩气压裂返排液

为降低液相中有机污染负荷,采用烧杯实验和气相色谱-质谱联用技术研究和分析了混凝-吸附法联用预处理页岩气压裂返排液的可行性。结果表明：精制硅藻土(硅藻土J)投加有利于污染物的去除,联用顺序和吸附反应时间可以影响处理效果;先投加硅藻土J 8 mg·L⁻¹,反应30 min后再投加PAC 2 000 mg·L⁻¹,COD和浊度去除率分别达到57%和87%;混凝-吸附联用能去除水中22种有机污染物,大部分烷烃类、醇类、邻苯二甲酸二丁酯和卤代烃得到很好的去除。PAC和硅藻土J联用比传统混凝/吸附可以更高效地降低溶液有机负荷物,可以作为一种页岩气压裂返排液预处理的方法。     

掘进面多级气相压裂卸压抽采防突研究

为解决煤层赋存条件复杂、煤体渗透率低、部分区域突出易发性高等问题,提出运用多级气相压裂的方案在阳泉矿区新元矿31004工作面辅助回风巷与进风巷进行压裂试验,以考察其卸压增透效果;在试验巷道的不同区段实施单孔压裂和双孔压裂,并采用"压裂抽采"和"压后即掘"2种工作循环方式进行试验;基于对多项抽采参数的实测结果,从多角度评...     

水力压裂施工污染源分析及防控建议

文章通过结合水力压裂施工及工艺特点,分析了水力压裂污染源及可能造成的伤害:水力压裂对油层造成伤害、施工不当引起的相邻水层的污染以及对环境的污染。认为需要重视水力压裂带来的潜在问题,应在技术方面完善、改进,减少对储层及环境的污染与危害;我国在水力压裂法律方面应加快完善相应法律、法规;还应建立完整的监管体系,管控水力压裂存在的污染风险,减少污染危害,水力压裂才能可持续发展。     

页岩气体积压裂过程中套管失效机理研究

为了研究体积压裂过程中套管失效问题,基于页岩气水平井X-1h钻完井资料,提出了微地震数据反演方法,并结 合岩石断裂力学和岩石损伤力学,建立了X-1h体积压裂地层-多簇射孔-套管有限元模型。有限元结果表明:体积压裂范 围内的地应力场发生明显变化,甚至出现“张应力”区和“零应力”区的应力反转现象,该特征将不同程度地使套管在 地层中出现“悬空”状态,导致套管沿其径向产生一定程度的挠度变形,沿轴向套管呈现“S”型变形。适当增加压裂 段与段之间的间距,缩短多簇射孔压裂段的有效长度,可以有效地降低或控制水平段套管的“S”型变形量。该研究方 法和研究成果为体积压裂技术的套管变形失效控制以及页岩气安全生产提供了理论依据。     

井下射孔强化压裂裂缝导流机理研究

煤矿井下水力压裂中经常出现裂缝扩展无序、闭合快等现象,导致裂缝导流能力较差,无法实现瓦斯的高效抽采。针对此问题,提出采用水射流射孔强化裂缝导流能力的方法,即采用高压水射流在煤孔段垂直于钻孔轴向射孔。采用FLAC3D分析了射孔周边煤体应力分布,结果表明,射孔尖端处存在耳状塑性区。根据最大主应力的准则判断,塑性区的存在可促使裂缝在射孔尖端处起裂。采用RFPA2D-Flow分析了不同水平应力组合下的裂缝扩展特性,结果表明,裂缝在射孔尖端处起裂后,在塑性区内沿水平方向延伸,然后平行于最大水平主应力方向延伸。视压裂裂缝面为粗糙面,基于Y模型分析了裂缝面微凸体分布规律。采用Hertz接触理论研究了两缝面单个微凸体接触受力状态,得出压裂裂缝面微凸体受力与裂缝闭合量呈正指数关系。基于N-S方程分析了真实压裂裂缝内瓦斯渗流速度分布,得出了煤岩体裂缝中瓦斯流量与裂缝面高度成立方关系。对比分析得出,射孔煤体周边应力明显小于不射孔煤体周边应力。通过以上分析得出,射孔导向裂缝在煤层中有序扩展,降低了煤岩体有效应力,减小了压裂裂缝的闭合量,实现了瓦斯长时高效抽放。     

页岩气压裂弯管中液固两相流冲蚀磨损的数值模拟

为了研究超高压水力压裂下支撑剂颗粒进入弯管后冲蚀磨损区域的变化特性。基于液-固两相流理论、Fluent冲蚀模型建立弯管冲蚀模型,结合弯管内流场分析颗粒运动轨迹,引入斯托克斯数（St）探究冲蚀磨损区域变化,并进行数值分析。研究结果表明:弯管中冲蚀磨损发生区域有5处,主要严重区域有3处,弯管流场会改变固体颗粒数量及对壁面冲击动能与运动轨迹,St变化会明显引起冲蚀磨损区域的规律性变化;随着St从0~1至St>1变化,弯管段内壁面外侧（液体进入弯管后的正对区域）与直管段靠近弯管段的侧方区域的冲蚀磨损情况呈现“此消彼长”的规律性差异;管径越小,最大冲蚀速率的增长幅度越明显,增大管径,是减小冲蚀磨损的有效途径。研究结果对压裂弯管的改进设计及管道安全防护具有指导作用。     

水力压裂技术在极薄煤层中的应用研究

本文针对磨心坡煤矿地质构造复杂、瓦斯压力大、煤层厚度较薄、透气性系数低、抽采难度大等问题,对该矿极薄煤层进行顺层钻孔的水力压裂试验研究,分析探讨了极薄煤层水力压裂半径的确定问题,然后进行了水力压裂试验,通过现场应用分析发现压裂区域比非压裂区域瓦斯纯量提高4倍以上,抽采效果良好;同时对于水力压裂过程中的各种现象和规律进行分析研究,为极薄煤层瓦斯抽采提供技术参考。