煤层气垂直井重复水力压裂综合评价方法研究_倪小明
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水平井选段重复压裂工艺研究页数:5
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吉林油田水平井重复压裂技术研究与现场应用页数:4
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厚煤层煤层气井水力压裂特点及效果评价
厚煤层煤层气井水力压裂特点及效果评价
李全中;胡海洋;吉小峰
【期刊名称】《矿业安全与环保》
【年(卷),期】2023(50)1
【摘要】为充分利用厚煤层的煤层气资源,需提高厚煤层的压裂改造效果,在厚煤层中建立复杂缝网。
以沁水盆地兰花区块不同厚度煤层气井为例,研究不同厚度条件下,压裂施工参数对压裂改造效果、产气效果的影响。
结果表明:研究区厚煤层压裂缝网长度及改造效果受压裂液总量的影响较显著,压裂裂缝平均长度192 m,压裂裂缝向埋深较浅的区域延伸较长;研究区山西组3#煤层水平主应力方向为北东东向,压裂裂缝偏离水平主应力方向,井筒两侧的裂缝长度差异增大;煤层厚度越大,资源丰度越高,其对每米煤厚的平均日产气量及每米煤厚的累计产气量贡献越大。
通过对煤储层多参数地质甜点优选及开发工程参数优化,可降低厚煤层煤层气开发风险,提高产气效率。
【总页数】6页(P92-96)
【作者】李全中;胡海洋;吉小峰
【作者单位】山西工程技术学院矿业工程系;中国矿业大学资源与地球科学学院;贵州省煤层气页岩气工程技术研究中心;太原科技大学能源与材料工程学院
【正文语种】中文
【中图分类】TD712.6
【相关文献】
1.太原西山古交区块煤层气井水力压裂效果评价
2.我国煤层气井水力压裂的实践及煤层裂缝模型选择分析
3.煤层气井压裂效果评价及压裂施工工程因素分析
4.煤层气井水力压裂及对煤层顶底板的影响研究
5.煤层气井水力压裂效果评价与消突时间预测研究
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基于PKN分析的煤层气垂直井水力压裂时间计算模型
基于PKN分析的煤层气垂直井水力压裂时间计算模型王志荣;郭志伟;贺平;陈玲霞【期刊名称】《河南理工大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2018(037)004【摘要】Hydraulic fracture is one of the most effective methods to improve productivity of low permeability coal seam vertical well.In order to explore the time effect of interaction between gas and rock,and to explore the fracturing time evolution rule in gas containing soft coalseam,according to the stress characteristics of ver-tical wells,a model of initiation fracture pressure was set up on the base of elastic mechanics theory.Consider-ing the influence of damage to the coal/rock body,the model of extension stress was established by taking dam-age factor into bination of the nonlinear dropping pressure law of net pressure in crack extension, extension pressure calculation model and the classic PKN model,a new model of crack extension was estab-lished,which reflects the functional relationship between fracture time t and fracture radius L.The results of case study in Jiaozuo mines show that,when the fracture time is 40~60 min,the corresponding fracture radius can reach to 88.04~108.75 m.The theoretical value was consistent with the field monitoring data,which pre-liminarily proved the validity of the model.The conclusions provide a solid theoretical basis for the actual con-struction control and groundwater environment protection in mining area.%注水压裂是目前提高低渗煤层地面垂直井产能最有效的手段.为了研究压裂过程中流体与岩体相互作用的时间效应,以及低渗透煤层压裂缝的时空演化规律,首先根据垂直井的受力特征,运用弹性力学等理论知识,建立相应的起裂压力计算模型;其次考虑损伤对煤岩本体变形的影响,将Dougill损伤因子引入起裂压力计算模型,从而建立延伸压力的计算模型;结合裂缝内净压力的非线性压降规律、延伸压力计算模型以及经典的PKN分析模型,最终建立新的裂缝扩展模型.该模型反映了压裂时间t与压裂半径L之间的函数关系.焦作矿区运用该模型计算表明:压裂时间控制在40~60 min,则相应的压裂半径为88.04~108.75 m.这一理论计算值与现场实际检测结果较为符合,初步验证了新建模型的正确性,可为实际施工控制以及保护矿区地下水环境提供坚实的理论依据.【总页数】7页(P24-30)【作者】王志荣;郭志伟;贺平;陈玲霞【作者单位】郑州大学水利与环境学院,河南郑州450001;郑州大学水利与环境学院,河南郑州450001;郑州大学水利与环境学院,河南郑州450001;郑州大学水利与环境学院,河南郑州450001【正文语种】中文【中图分类】TE375【相关文献】1.KGD、PKN和修改的P3D水力压裂设计模型的计算与对比 [J], 徐峰阳2.KGD、PKN和修改的P3D水力压裂设计模型的计算与对比 [J], 徐峰阳;3.煤层气井水力压裂效果评价与消突时间预测研究 [J], 刘高峰;翁红波;宋志敏;吕闰生;任建刚4.煤层气垂直井重复水力压裂综合评价方法研究 [J], 倪小明;朱明阳;苏现波;徐涛5.考虑储层流变性的水力压裂起裂时间计算模型 [J], 王志荣;胡凯;陈玲霞;郭志伟因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
煤层气井压裂效果预测方法研究
计算 复杂 ，计算 时 间长 的缺 点 。 １非线 性主 成分 分析 法
实际生产中 ，影响煤层气产能的因素有很 多 ，决策参数的
规模 也 较 大 ，因 此 仅仅 根据 专 家 的经 验 是 不科 学 的 。考 虑 到 煤 层 气开 发 的低 成 本 开 发 战 略理 念 以及 在 现 场 或 实验 室对 这 些 影
参 数 ，在 此 基 础 上 建 立 了神 经 网络 预 测 模 型 ，并 进 行 了实例 分 析 。 应 用 表
明 ，将 非 线性 主成分 分析 方法结 合Ｂ Ｐ 神经 网络进行 煤层 气 井压 裂 效果预 测，简化 了网络结构 ，提 高 了运算速度 ，具有 良好 的实用性和 可靠性 。
煤 层 气 井 压 裂 果 预 测 方 法 研 究
裂 措施改造 ，以便形 成工业气流 。与常规 的油藏气藏 开发不
同 ，煤 中的 甲烷气 体 主 要 以吸 附 方式 储 集 于 煤 层 中 ，经压 裂 改 造 后 需 要 进 行 排 水 降压 以降 低 储 层压 力至 解 析 压 力 以 下 ，从 而
（ １ ） 计算核矩阵 ： ｋ （ ｘ ， ｙ ） ＝ ｅ ｘ ｐ （ 一 击 ＠ 一 ｙ ） ） 。
基 于 核 函 数 的 非线 性 主 成分 分 析 （ Ｋ Ｐ Ｃ Ａ）是 Ｓ ｃ ｈ ｏ ｌ ｋ ｏ ｐ ｆ ： Ｊ ￣ １ ９ ９ ８ 年 提 出 的 一种 多元 统 计 分 析 方 法 ，主 要应 用 于 模 式 识 别 、
信号 处理 等 。
（ ２）参数 的独立性 。参数的独立性是确保预 测效果的关
２ 神 经 网络模 型
法都存在一定的局限性 ：①要求准确的储层参数及压裂施工参 数 ，但 在 开 发 初 期 如 渗 透 率 、非 均 质 性 差 异 、原 始 函 数 饱 和 度 、解析压力等参数均难易得到 ；② 忽略 了排采制度对压后煤
实际生产中 ，影响煤层气产能的因素有很 多 ，决策参数的
规模 也 较 大 ，因 此 仅仅 根据 专 家 的经 验 是 不科 学 的 。考 虑 到 煤 层 气开 发 的低 成 本 开 发 战 略理 念 以及 在 现 场 或 实验 室对 这 些 影
参 数 ，在 此 基 础 上 建 立 了神 经 网络 预 测 模 型 ，并 进 行 了实例 分 析 。 应 用 表
明 ，将 非 线性 主成分 分析 方法结 合Ｂ Ｐ 神经 网络进行 煤层 气 井压 裂 效果预 测，简化 了网络结构 ，提 高 了运算速度 ，具有 良好 的实用性和 可靠性 。
煤 层 气 井 压 裂 果 预 测 方 法 研 究
裂 措施改造 ，以便形 成工业气流 。与常规 的油藏气藏 开发不
同 ，煤 中的 甲烷气 体 主 要 以吸 附 方式 储 集 于 煤 层 中 ，经压 裂 改 造 后 需 要 进 行 排 水 降压 以降 低 储 层压 力至 解 析 压 力 以 下 ，从 而
（ １ ） 计算核矩阵 ： ｋ （ ｘ ， ｙ ） ＝ ｅ ｘ ｐ （ 一 击 ＠ 一 ｙ ） ） 。
基 于 核 函 数 的 非线 性 主 成分 分 析 （ Ｋ Ｐ Ｃ Ａ）是 Ｓ ｃ ｈ ｏ ｌ ｋ ｏ ｐ ｆ ： Ｊ ￣ １ ９ ９ ８ 年 提 出 的 一种 多元 统 计 分 析 方 法 ，主 要应 用 于 模 式 识 别 、
信号 处理 等 。
（ ２）参数 的独立性 。参数的独立性是确保预 测效果的关
２ 神 经 网络模 型
法都存在一定的局限性 ：①要求准确的储层参数及压裂施工参 数 ，但 在 开 发 初 期 如 渗 透 率 、非 均 质 性 差 异 、原 始 函 数 饱 和 度 、解析压力等参数均难易得到 ；② 忽略 了排采制度对压后煤
煤矿井下钻孔水力压裂增透抽采瓦斯工艺
技术方案
开始注水时，在前3～5分钟内必须缓慢增高水压至设计注水压力，注水泵应当设置卸压阀，调整 该阀可保证压力平缓上升和减压；注水时，高压管路的水压比确定注水压力低30％以上时，可以 结束注水；停泵时，注水泵应缓慢卸压。
改善效果
《煤矿井下钻孔水力压裂增透抽采瓦斯工艺》在不改变原有地应力状态下，通过高压水力作用， 使得煤储层裂缝进一步扩张、延伸、相互联通，达到增透提高抽采效率的目的，增强煤层透气性、 减少采掘工作面瓦斯涌出量，显著提升单孔抽采能力和抽采效果。提高抽放效率、缩短抽放时间、 最大限度消除瓦斯灾害。 井下煤层钻孔水力压裂可以增大煤层透气性，经试验表明，采用钻孔水力压裂后，煤层透气性系 数增大8～10倍。 井下煤层钻孔水力压裂后，钻孔瓦斯涌出量成倍增加，减少了掘进及回采期间的瓦斯涌出量，使 掘进及回采期间的突出危险性几率减少。 实施井下水力压裂后，煤层百米钻孔瓦斯流量成十倍级增长，减少了瓦斯抽放时间，为煤矿安全 高效回采、掘进提供了宝贵时间及安全保障。
瓦斯治理方法众多，如区域治理措施中的保护层开采、地面采动区抽采等，但局限性大，效果差 异悬殊。瓦斯治理主要手段为抽采，最常用的是把煤层作为抽采对象。但是，对于原生结构和碎 裂煤而言，自身裂隙的连通性较差，且钻进过程中井田附近存在污染，如果不采取增透措施，抽 采效果有限。突出煤层往往为渗透性极差、强度极低的碎粒煤和糜棱煤，直接从其中抽采瓦斯不 仅钻进困难，而且抽采效果差，钻孔抽采半径非常小、封孔困难致使抽采瓦斯浓度难以长期稳定。 往往以密集布孔、高工程投入为代价进行抽采。各种水力化措施，特别是水力挤出在煤巷掘进消 突中起到了一定作用，但也存在不尽人意的方面。
技术方案
所述的本煤层穿层钻孔水力压裂为在煤层底板向煤层施工穿层的仰角水力压裂钻孔，当煤层厚度 大于等于2米时，仰角水力压裂钻孔打至穿煤层1米，当煤层厚度小于2米时，仰角水力压裂钻孔 打至刚揭露煤层时；在煤层顶板向煤层施工穿层的俯角水力压裂钻孔，俯角水力压裂钻孔贯穿煤 层至煤层底板5米～10米处。 所述的顶底板穿层钻孔水力压裂为在煤层顶底板巷中向煤层施工放射状的穿层钻孔至接近煤层30 毫米～50毫米。 所述的顶底板顺层钻孔水力压裂为在距煤层30毫米～50毫米的顶底板中与煤层平行施工顺层钻孔。 所述的本煤层穿层钻孔水力压裂应在煤体应力集中集中带以离3米～5米处进行封孔，确保封孔器 与钻孔紧密接触。
煤储层真三轴水力压裂过程煤粉产出试验装置[实用新型专利]
![煤储层真三轴水力压裂过程煤粉产出试验装置[实用新型专利]](https://img.taocdn.com/s1/m/568fe1e2f78a6529657d5358.png)
专利名称：煤储层真三轴水力压裂过程煤粉产出试验装置专利类型：实用新型专利
发明人：倪小明,李志恒,孙小婷,李怀珍
申请号：CN201521013534.4
申请日：20151209
公开号：CN205209887U
公开日：
20160504
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：煤储层真三轴水力压裂过程煤粉产出试验装置，包括压裂动力系统、地层模拟系统、压裂模拟系统、煤粉分离测试系统和总控制系统；压裂动力系统的出口与压裂模拟系统的进口连接，压裂模拟系统的出口与煤粉分离测试系统的进口连接，总控制系统通过数据线分别与压裂动力系统、地层模拟系统、压裂模拟系统和煤粉分离测试系统连接；本实用新型可以对不同煤层属性参数、不同应力状态、不同水力压裂参数、不同压裂时间下煤粉产出粒度和产出量进行分离分析，更准确分析煤层气直井进行水力压裂下煤粉产出与压裂参数间的关系，为煤层气垂直井水力压裂参数的优化提供理论支撑。
申请人：河南理工大学
地址：454003 河南省焦作市高新区世纪大道2001号
国籍：CN
代理机构：郑州豫开专利代理事务所(普通合伙)
代理人：朱俊峰
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不同水力压裂顺序下煤层气井组应力干扰效应研究——以沁水盆地柿庄南区块为例
第59卷 第6期2023年11月地质与勘探GEOLOGY AND EXPLORATIONVol. 59 No. 6November ，2023不同水力压裂顺序下煤层气井组应力干扰效应研究——以沁水盆地柿庄南区块为例竟亚飞1，倪小明1，2，张径硕1，张亚飞3 ，熊志文1（1.河南理工大学能源科学与工程学院，河南焦作 454000；2.煤炭安全生产与清洁高效利用省部共建协同创新中心，河南焦作 454000；3.中联煤层气有限责任公司，北京 100016）［摘 要］煤层气井常采用井网布置方式进行开发，不同的水力压裂顺序引起不同的应力干扰效应。
为了查明不同水力压裂顺序下煤层气井间应力干扰效应，本文以沁水盆地柿庄南区块3组煤层气井网15口井为研究对象，应用ABAQUS 有限元模拟软件，模拟了煤层气井网中3种水力压裂顺序（先周围后中心、对角、先中心后周围）的应力分布特征及干扰效应，提出了相应的水力压裂顺序建议。
结果表明：当施工排量为6.00~8.00 m 3/min ，液量为430.00~580.00 m 3时，（1）先周围后中心、对角、先中心后周围压裂时，距中心井、对角线井、周围井不同距离，依次分为应力释放区、集中区和原始应力区。
先周围后中心压裂时，中心井三区范围依次为≤15.00 m 、15.00~140.00 m 、＞140.00 m 。
对角压裂时，对角线井三区范围依次为≤60.00 m 、60.00~150.00 m 、＞150.00 m 。
先中间压裂时，周围井三区范围依次为≤60.00 m 、60.00~144.00 m 、＞144.00 m 。
（2）煤层气井网采用四点法布置，井间距超过300.00 m ，可有效避免煤层气井之间的应力干扰，降低煤层气井压裂时的施工难度。
［关键词］水力压裂 煤层气井网压裂顺序 应力重分布 应力干扰 井网优化 杮庄南区块沁水盆地［中图分类号］P624 ［文献标识码］A ［文章编号］0495-5331(2023)06-1336-11Jing Yafei, Ni Xiaoming, Zhang Jingshuo, Zhang Yafei, Xiong Zhiwen. Stress interference effects of coalbed methane well groups under different hydraulic fracturing sequences: Taking the Shizhuangnan block in Qinshui Basin as an example[J]. Geology and Exploration, 2023, 59(6):1336-1346.0 引言我国煤层多数经历过多期构造运动，渗透率普遍较低，通常采用水力压裂技术提高煤层气井的产气量（朱庆忠等，2015；秦勇，2021；赵振峰等，2022；徐凤银等，2023）。
煤层气井水力压裂机理研究的开题报告
煤层气井水力压裂机理研究的开题报告题目：煤层气井水力压裂机理研究一、研究背景与意义煤层气是一种非常重要的能源资源，具有储量丰富、分布广泛、环保等优势。
而煤层气的开采需要利用水力压裂技术，短时间内增强煤层气井的产能。
但是目前对于煤层气井水力压裂机理研究还不够深入，尤其是在水力压裂过程中产生的微观裂纹、变形和断裂机理及其对井壁稳定性的影响等方面，尚缺乏深入探究。
因此开展煤层气井水力压裂机理研究，对于优化水力压裂设计和提高采收率具有重要意义。
二、研究内容和方法1. 煤层气井水力压裂岩石物理力学性质研究通过室内试验、岩石力学试验等手段，研究煤层气井钻井经过的岩层物理力学性质，并获得岩石力学参数。
同时，对于水力压裂的压力、流量、压裂液性质等参数进行探究，确定最佳的压裂工艺参数。
2. 煤层气井水力压裂微观裂纹和断裂机制研究通过先进的岩石测试技术和高精度的三维成像系统，研究压裂过程中产生的微观裂纹、变形和断裂机制，并分析各种参数对裂纹和断裂发展的影响。
从而进一步探究水力压裂机理和规律。
3. 煤层气井水力压裂井壁稳定性评价研究根据水力压裂过程中产生的微观裂纹和断裂机理，对井壁稳定性做出深入评价，从而规定出预防井壁稳定性问题的应对措施。
4. 煤层气井水力压裂应力场数值模拟研究根据实验数据，运用有限元数值模拟软件进行应力场数值模拟，进一步验证实验结果和研究水力压裂机制和规律。
三、预期研究结果及其意义通过上述研究，预计将获得以下结果：1. 确定煤层气井水力压裂最佳压裂方案和参数，提高采收率。
2. 揭示了水力压裂产生的微观裂纹和断裂机制，增强对水力压裂机理的认识。
3. 深入评价井壁稳定性问题，制定出针对性的井壁安全措施。
4. 验证模拟数据和实验数据，提高技术的适用性和可靠性。
通过本研究，可以为煤层气井的水力压裂工艺提供科学支撑和技术保障，提高煤层气采收率和煤层气开发利用水平，为国家的经济发展做出贡献。
单一煤储层煤层气直井合理日产气量的确定
单一煤储层煤层气直井合理日产气量的确定
倪小明;苗杰;叶建平;李哲远
【期刊名称】《特种油气藏》
【年(卷),期】2016(023)003
【摘要】确定单一煤储层煤层气直井合理日产气量可为煤层气井布井及经济评价提供依据.根据等温吸附、水气启动压力梯度流动等理论,建立了单一煤储层条件下煤层气直井合理日产气量的数理模型,研究了平均日产气量与主控影响因素间的关系.研究表明:渗透率、临储压力比与平均日产气量呈指数形式变化;含气饱和度与平均日产气量呈线性关系.沁水盆地中南部煤层气实际排水采气资料与预测结果的对比验证了模型的准确性.该研究结果为现场煤层气直井选址及经济评价提供了理论依据.
【总页数】4页(P136-139)
【作者】倪小明;苗杰;叶建平;李哲远
【作者单位】河南理工大学,河南焦作454000;中原经济区煤层(页岩)气河南省协同创新中心,河南焦作454000;河南理工大学,河南焦作454000;中联煤层气有限责任公司,北京100011;河南理工大学,河南焦作454000
【正文语种】中文
【中图分类】TE377
【相关文献】
1.不同煤储层渗透率下煤层气直井极限产气量的确定
2.煤储层渗透率与煤层气垂直井排采曲线关系
3.煤层气直井提产阶段合理压降速率的确定
4.成庄井田西部15号煤储层物性对煤层气井产气量影响研究
5.煤储层条件下临界解吸压力和含气量的确定
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
煤层气水力压裂增产机理及效果评价方法研究
煤层气水力压裂增产机理及效果评价方法研究
煤层气水力压裂增产机理及效果评价方法研究
作者：尹锦涛;田杰苗;孙建博;刘刚
作者机构：陕西延长石油(集团)有限责任公司研究院,陕西西安710075;陕西延长石油(集团)有限责任公司油气勘探公司英旺采油厂,陕西延安716299;陕西延长石油(集团)有限责任公司研究院,陕西西安710075;陕西延长石油(集团)有限责任公司研究院,陕西西安710075 来源：非常规油气
年：2015
卷：002
期：005
页码：72-76
页数：5
中图分类：TE377
正文语种：chi
关键词：煤层气;水力压裂;储层改造;效果评价
摘要：90%以上的煤层气以吸附状态附着在煤的内表面上,煤层气的产出是一个区别于常规天然气的"排水—降压—解吸—扩散—渗流" 的复杂过程.我国煤层气储层条件较差,具有低孔、低渗、非均质性强的特点,普遍存在常规开采方式开发效果差的问题.为提高煤层气单井产量,实现商业化开采,必须对储层进行增产改造,促进排水降压,提高煤层气单井产量,水力压裂改造技术是当前煤层气增产的首选方法,也是已被证明的煤层气开采的一种有效的增产方法.论述了水力压裂增产渗流机理及其效果评价方法,并进行了实例分析.表明通过对煤层进行水力压裂,能够改善井底渗流条件,提高储层的渗透能力; 煤层渗透率、表皮系数及裂缝导流能力和裂缝半长是评价煤层气水力压裂增产效果的主要参数.。
综合评判方法优选压裂井层
综合评判方法优选压裂井层【摘要】目前，压裂技术已经成为油田增产、稳产的重要措施之一。
压裂井层的优选是措施成功与否的关键。
本文应用综合评判方法研究了压裂井层的优选问题。
该方法快速灵活、简便易用，能够综合考虑多因素的影响，消除人为误差。
这种方法同样可以应用于补孔、调剖、堵水措施的井层优选。
【关键词】压裂井层1 前言水力压裂就是利用必要的设备和工具从地面向目的层泵入液体，使储层孔隙重的流体压力超过储层的破裂压力，在储层中形成一条人工裂缝，同时利用流体携带支撑剂充填裂缝，使裂缝闭合后仍具有较高的导流能力，从而降低油、气流入井筒内的渗流阻力，提高油气井的产量。
压裂的目的是改善油层井底附近的渗流条件，调整油井的出油剖面，使更多的油层动用起来，增加油井出油能力，控制油田含水上升速度，提高注水波及体积，改善油田开发效果。
目前油田上常用的压裂井层优选方法是，通过人工分析各井有效厚度、砂岩厚度、综合含水和产液量数据确定压裂井层。
这种方法有两个比较明显的缺点。
一是工作量大、费时费力。
二是人为因素影响较大。
这种方法受工作人员的经验限制，不同的人可能会做出不同的选择结果。
为此，本文应用综合评判方法对压裂井层的优选问题进行了有益的探讨。
2 压裂井层选择依据2.1 选择压裂井层时应考虑的原则选择压裂井层应考虑以下条件：（1）中、低渗透油层和含油砂层：（2）动静不附油层；（3）压裂层段与注水层段相连通，并注水效果好；（4）压力层段内小层数不宜过多，渗透率差异要小些；（5）压裂层段上下隔层厚度要大于3.0m，并且固井质量要好；（6）未见水油层。
2.2 选定压裂井层的条件（1）要有油井近期的分层测试资料；（2）油层压力要高；（3）油井必须要有耐高压施工条件；（4）压裂层要与注水井相连通；（5）主力油层有堵塞；（6）主力油层变差部位。
3 综合评判方法综合评判方法是一种综合考虑多个指标，对各个指标赋予一定分数，利用各指标的权重及分数分析研究对象是否可选的方法。
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0
引
言
水力压裂是目前我国地面开发煤层气储层改 造的主要措施． 煤 层 气 垂 直 井 的 水 力 压 裂 是 从 石 油产业的水力 压 裂 工 艺 移 植 过 来 的， 煤储层与砂 岩储层岩石力学 性 质、 孔裂隙 系 统 等 方面 的 差 异 性决定了完全照搬石油产业的水力压裂进行煤储
＊
1019 收稿日期: 2011作者简介: 倪小明 ( 1979 —) ，男，山西临汾人，副教授，主要从事井上下联合抽采煤层气方面教学与研究． E － mail: nxm1979@ 126． com
DOI:10.16186/ki.1673-9787.2012.01.012
第 31 卷第 1 期 2012 年 2 月
河南理工大学学报( 自然科学版) JOURNAL OF HENAN POLYTECHNIC UNIVERSITY( NATURAL SCIENCE)
Vol． 31 No． 1 Feb． 2012Fra bibliotek第1 期
倪小明， 等: 煤层气垂直井重复水力压裂综合评价方法研究
41
条件的判别．
M = ( m1 ， m2 ， m3 ) ． 应 用 模 糊 矩 阵 的 复 合 运 算， 得 到煤层气垂直井重复水力压裂选井的模糊综合评 判矩阵为 B = M r11 r 21 r31 r41 r12 r22 r32 r42 R = ( m1 ， m2 ， m3 ， m4 ) × r13 r23 r33 r34 r43 r14 r24 =［ b1 ， b2 ， b3 ， b4］ ． r44
煤 层 气 垂 直 井重 复 水 力 压 裂 综 合 评价 方 法研究
1， 2 1 1 倪小明 ，朱明阳 ，苏现波 ，徐
涛
3
( 1． 河南理工大学 能源科学与工程学院，焦作 454000 ; 2． 山西晋城无烟 煤矿 业 集团 公司， 山 西 晋 城
＊
048006 ; 3． 河南理工大学
资源环境学院，河南 焦作 454000 )
454000 ，Henan，China; 2 ． Shanxi Jinchen Anthracite
048006 ， Shanxi，China; 3 ． School of Resource ＆ Environment，Henan Polytechnic University，
Abstract: By analyzing main influence factors of repeated hydraulic fracturing，an accident tree model for selecting wells of repeating hydraulic fracturing was presented． According to the multilevel fuzzy synthetic evaluation method and the accident tree model，the evaluation index system of selecting wells on repeated hydraulic fracturing of CBM vertical wells was established． Based on the evaluation index system，those wells on Fanzhuang block in the southeast Qinshui basin where gas is produced poorly were evaluated． The results showed that the method could provide theory basis of selecting wells and reduce investment risk greatly． Key words: repeated fracturing; coal bed methane; hydraulic fracturing; selecting wells 层改造的局限 性， 导致采用几乎同一水力压裂工 艺后有着不同 的产气 表 现， 部 分井 产气 量 一 直 很 高， 部 分井会 出 现 第一、 第 二 产气 高 峰; 部 分井 产 气量一直比较低 甚 至部 分井 几 乎 不 产气， 针对煤 层气井不同产气 特 点， 哪 些井 可 进行重 复 水 力 压 裂， 哪些井不能进行重复水力压裂， 则需进行系统 研究． 目前关于重复压裂选层技术， 石油产业研究
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河南理工大学学报( 自然科学版)
2012 年第 31 卷
较 多， 石 油 产 业 主要采 用 了 模 糊灰 元、 模 糊 物 元、 多层次 模 糊 聚 类、 灰 色 理 论、 人 工 神 经 网 络、 模糊 数学和系统层次 分析 方 法等进行 选 层 的 研究， 煤 ［1 － 5 ］ ． 为了减少无 谓 资金 投 入， 层气产业鲜有报道 本文在分析 影响 重 复 水 力 压 裂 的影响 因 素 基 础 上， 利用“系 统 工程 事 故 树 分析法 + 多 层 模 糊 数 ， 学综合评价 法 ” 对 煤 层 气 井重 复 水 力 压 裂 选 井 ． 进行研究
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重复水力压裂选井评判方法
煤层气垂直井重复水力压裂选井评判方法就 是首先把 研究 区 的 因 素 与“短 路 条件 ” 中的因素 进行对比， 当 满足“短 路 条件 ” 中 某 一 因 素 时， 即 认为该井 没 有进行重 复 压 裂 的 必 要 性; 当“短 路 条件” 中 的 所 有 因 素 均 不 满足 时， 则需 进行其 他
越大， 煤层气的排采潜势就越高． 煤层气主要是靠 降压解吸的， 临储压力比越高， 越不利于煤层气的 解 吸． 因此， 资源 条件主要 包 括 产气 后 的 资源 丰 度、 含气饱和度和临储压力比． 因产气后含气量的 分布发生变化， 为便于计算， 主要是根据未排采时 计算出的资源量 与 已 产出的气体总 量 之 差， 得出 目前的资源量， 然 后 根据 井 网 间 距 求 得 目前 的 资 ; 源丰度 根据目前 的 资源 量 反 推 出 计 算 面 积 内 的 平均含气量， 根据平均含气量结合兰氏体积、 兰氏 压力求得目前的 平 均 含 气 饱 和度; 根据 平 均 含 气 量计算出目前的 临界 解 吸 压 力， 进而 得 出 目前 的 平均临储压力比． ( 3 ) 开 发条件． 影响煤 层 气 井 产 量 的 开 发条 件很多， 可不考虑工艺技术对产能的影响， 仅考虑 煤储层裂隙通道 的 畅 通程 度对其 影响． 煤体 结 构 是煤形成过程及形成后受到各种力后变形程度的 表现， 不同 的 变 形 程 度， 裂隙 发 育 程 度不同， 煤层 气产出的难易程度不同． 同时， 大量水力压裂实例 表明， Ⅲ类和Ⅳ 类 煤 几 乎 是 目前 煤 层 气 水 力 压 裂 “禁区” ， 的 因此煤体结 构 可 作 为 能 否 进行重 复 水 力压裂的开发条件之一． 最小主应力不仅影响着水力压裂时裂缝延伸 形态， 而且最小 主 应 力 的大 小 对 煤 储 层 裂隙 的 闭 合影响 很 大． 当最 小 主 应 力 值较 小 时， 压 裂 过程、 排采过程等对裂隙闭 合 影响 小; 当最 小 主 应 力 大 时， 更 容 易 引 起 裂隙 的 闭 合． 因此， 能 否 进行重 复 水力压裂的开发条件主要包括煤体结构和最小地 应力． ( 4 ) 工 艺 技术 因 素． 第一 次 水 力 压 裂 可能由 于压裂规模不够， 使裂缝不能充分延伸; 也可能由 于支撑剂颗粒太小， 导致裂缝不能有效支撑; 或支 撑剂强度不够， 被压碎等; 或射孔工艺技术原因导 致压裂效果不理想; 或由于排采工作制度过快， 导 致支撑剂从裂缝产出或煤粉发生运移． 因此， 能否 进行重复水力压裂的工艺技术因素主要包括排采 工作制度、 支撑剂、 压裂规模、 射孔工艺等． 综上所述， 得 出煤 层 气 垂 直 井重 复 水 力 压 裂 的事故树模型， 见图 1．
Study on methods of repeated hydraulic fracturing comprehensive evaluation about CBM vertical Wells
2 NI Xiaoming1， ，ZHU Mingyang1 ，SU Xianbo1 ，XU Tao3
( 1 ． School of Energy Science and Engineering，Henan Polytechnic University，Jiaozuo Coal Mining Group Corporation Ltd，Jincheng Jizozuo 454000 ，Henan，China)
第 6 步， 根据隶属度， 把其隶属度划分为百 分 ［6 － 7 ］ ． 制， 采用矩阵计算得出评价的百分数
摘要: 系统分析了重复 水 力 压 裂 选井 的 主要影响因素， 建 立 了 重 复 水 力 压 裂 选井 事 故 树 模 型; 根据多层次模糊数学综合评价方法结合事故树模型，建立了煤层气垂直井重复水力压裂 选井评价指标体系． 根据评价指标体系，对沁水盆地东南樊庄区块部分产气效果不好的煤层 气井能否对二次压裂进行评价． 结果表明，该方法能较好地为现场煤层气垂直井重复水力压 裂选井提供理论依据，投资风险大大降低． 词: 重复压裂; 煤层气; 水力压裂; 选井 9787 ( 2012 ) 01003905 中图分类号: P618 文献标识码: A 文章编号: 1673关 键
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重复水力压裂选井的影响因素
煤层气井能 否 产气 决 定 于 2 个 方面: 一是 有 没有气; 二是有 没 有 能量系 统 通过 裂隙 通 道使 气 体运移产出， 而重 复 水 力 压 裂 实 质上 解 决 的是煤 层气运移通道的问题． 因此， 煤层气井产气不理想 可归纳为 3 类原因: 一类是无产气潜力， 即资源 条 件不足的; 一类是有产气潜力， 由于种种原因裂隙 通道被堵塞或闭合的; 一类是有产气潜力， 由于种 存在以目 种原因未形成裂隙的． 在未形成裂隙中， 前的水力压裂工艺根本无法形成裂隙和由于施工 不当导致未形成裂隙两种情况． 上述不同情况中， 有些是不可进行重 复 水 力 压 裂 的， 有些 则 可以 进 ， 行 把由于某一 因 素 导 致 最 终 煤 层 气 井不 可 进行 ． 产气一段 重复水力压裂的因素称为“短 路 条件 ” 时间后资源条件 决 定 是 否 有重 复 压 裂 的 必 要 性． 煤体结构、 地应 力 在 某 种 程 度 上 决 定 煤 储 层原 始 裂隙发育程度， 可作为重复压裂选井的开发条件． 压裂规模、 支撑剂性能、 排采工作制度等可作为开 发工艺因素． ( 1 ) 短路条件． 所谓 “短路条件 ” ， 即 当需 改 造 的煤层气井满足 下 列 条件之一 时， 就 不 再 考虑 其 他任何因素， 即认为无进行重复压裂的必要， 这些 条件称为短路． 大量的研究表明: 以现有的水力压 裂工艺， 当Ⅲ类、 Ⅳ类煤在整个煤层段所占比例超 过 65% 时， 很难在煤层中 营 造 出 有 效 的 较长 的 裂 缝通道， 可认为这样的煤层不可用水力压裂改造; 3 2 当资源 丰 度 ＜ 0. 510 8m / km 时， 即 认 为不具 备 开发价值; 从排 采 到 要 对其进行 论证 是 否 有 必 要 进行重复压裂时 止， 通过产出气 量 和 原来 的 含 气 量计算得出目前 的 平 均 含 气 量， 得出平均含气饱 和度， 当其值低于 40% 时， 重 复 压 裂 的 意义不 大; 排采到论证时， 临储压力比低于 0. 4 时， 也没 有重 复压裂的意义． 这些都可作为短路条件． ( 2 ) 资源 条件． 一 般 进行重 复 压 裂 的 井 均 进 行了一定时间的排采， 且产出了一定量的煤层气， 产出后的含气饱 和度 越 高， 煤 层 气的 运移 潜 势就