高煤级煤储层水力压裂的裂缝预测模型及效果评价 ——以沁水盆地南部为例

论文摘要

我国是世界上煤层气最为丰富的国家之一,同时也是煤矿瓦斯灾害最为严重的国家。我国主要含煤盆地均有较为复杂的构造演化史,煤体结构复杂,渗透性差,严重影响了我国煤层气资源商业化规模开发的全面展开。因此,针对我国煤储层特点,开展适合于我国主要含煤盆地的煤层气开发技术的工作势在必行。水力压裂技术是油气田资源开采技术在煤层气勘探开发中的移植,是当今国内外煤层气开发过程中最为经济、应用最广的储层强化改造手段,但鉴于煤储层条件的特殊性,该项技术还有待于进一步完善。本文以沁水盆地南部樊庄和郑庄区块为目标区,在系统分析成煤地质条件以及储层物性的基础上,基于煤层气地质学、岩体力学、水力压裂、数值模拟的多学科理论,分析了水力压裂条件下煤储层内裂缝的破裂、扩展机制,构建了高煤级煤储层条件下煤层气井水力压裂的多裂缝数学模型,并根据模型对区内煤层气井的压裂效果进行了评价,对目标区煤层气开采的施工参数进行了优化。主要研究成果包括:1)研究区垂直井压裂后形态主要是以多条垂直缝为主,伴有T型裂缝;2)煤储层压裂过程中,滤失变化范围比常规油层大,滤失量较大,滤失主要发生在宏观裂隙中;3)建立了适合研究区的高煤级煤储层水力压裂多裂缝模型;4)研究区煤层气井压裂后形成的最佳裂缝长度应控制在135m~155m,缝宽为0.018m左右,而施工过程中泵排量的优化值应在6~8m3/min。

论文目录

• 致谢
• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 研究的目的和意义
• 1.2 国内外研究历史与现状
• 1.2.1 煤储层水力压裂裂缝形态
• 1.2.2 煤岩力学性质研究
• 1.2.3 煤岩水压致裂试验
• 1.2.4 水力压裂断裂力学分析
• 1.2.5 煤层水力压裂数学模型研究现状
• 1.3 存在的问题及创新性
• 1.3.1 存在的问题
• 1.3.2 研究的特色和创新之处
• 1.4 主要研究内容
• 1.5 研究方案
• 2 沁水盆地南部煤层气地质特征
• 2.1 沁水盆地南部煤层气地质背景
• 2.1.1 含煤地层
• 2.1.2 构造特征
• 2.1.3 沉积地质特征
• 2.1.4 岩浆活动
• 2.1.5 水文地质条件
• 2.2 煤储层结构特征
• 2.2.1 煤储层的孔隙特征
• 2.2.2 煤储层的裂隙特征
• 2.3 煤体的岩石力学特征
• 2.3.1 不同煤阶煤体的岩石力学特征
• 2.3.2 研究区煤岩的岩石力学特征
• 2.3.3 煤岩的变形过程中裂隙变化
• 2.4 小结
• 3 研究区储层水力压裂裂缝分析
• 3.1 高煤级煤储层水力压裂裂缝形态分类
• 3.1.1 高煤级煤水力压裂裂缝常见形态
• 3.1.2 研究区煤层气井水力压裂裂缝形态分析
• 3.2 煤储层水力压裂造缝效果
• 3.2.1 研究区压裂后裂缝高度
• 3.2.2 动态滤失系数
• 3.2.3 PKN 预测模型
• 3.2.4 KGD 预测模型
• 3.2.5 高煤级煤储层综合预测新模型与缝长、缝宽预测结果
• 3.3 高煤级煤储层特性对压裂效果的影响
• 3.4 储层改造对产气的控制及其地质解释
• 3.4.1 研究区代表性生产井压裂裂缝的几何尺寸计算
• 3.4.2 产气量表征参数
• 3.4.3 裂缝几何尺寸与产气量关系
• 3.5 小结
• 4 高煤级煤储层改造工艺适应性评价及参数优化
• 4.1 研究区现有的储层改造工艺参数统计
• 4.2 研究区施工工艺储层适应性评价和施工参数优化
• 4.2.1 垂直井压裂后的最优裂缝尺寸选择
• 4.2.2 压裂施工分析
• 4.3 小结
• 5 结论
• 参考文献
• 作者简历
• 学位论文数据集