煤系氣儲(chǔ)層縫網(wǎng)改造技術(shù)及應(yīng)用
本書以煤系氣儲(chǔ)層特性和煤系氣運(yùn)移產(chǎn)出機(jī)理的研究為前提，研制了煤系氣儲(chǔ)層水力壓裂專用的防水鎖、防水敏、防速敏壓裂液體系，并對(duì)其增產(chǎn)機(jī)理進(jìn)行探討；提出煤系氣儲(chǔ)層縫網(wǎng)改造技術(shù)，建立了基于損傷力學(xué)的縫網(wǎng)改造數(shù)理模型，在ANSYS軟件平臺(tái)下進(jìn)行了數(shù)值模擬。這一技術(shù)在水平井和垂直井中得到了成功的應(yīng)用。
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目錄
前言
第1章儲(chǔ)層的巖石學(xué)特征 1
1.1煤儲(chǔ)層的巖石學(xué)特征 1
1.1.1煤巖學(xué)特征 1
1.1.2煤中類石墨微晶的特征和演化 7
1.2泥頁(yè)巖的巖石學(xué)特征 15
1.2.1礦物組成 15
1.2.2有機(jī)質(zhì)豐度 19
1.2.3有機(jī)質(zhì)類型 20
1.3致密砂巖的巖石學(xué)特征 22
第2章儲(chǔ)層物性特征 25
2.1煤儲(chǔ)層孔裂隙特征 25
2.1.1基質(zhì)孔隙 25
2.1.2煤儲(chǔ)層中的裂隙 31
2.2泥頁(yè)巖的孔裂隙特征 35
2.2.1孔隙特征 35
2.2.2裂隙特征 39
2.3致密砂巖的孔裂隙特征 41
2.3.1孔隙特征 41
2.3.2裂隙特征 43
2.4麵性 45
2.4.1儲(chǔ)層滲透性特征 45
2.4.2影響因素 46
2.4.3各階段滲透率的獲取 55
第3章儲(chǔ)層的其他性質(zhì) 58
3.1儲(chǔ)層力學(xué)性質(zhì) 58
3.1.1完整煤巖體力學(xué)參數(shù)獲取 58
3.1.2非完整煤巖體力學(xué)參數(shù)獲取 61
3.2地應(yīng)力與儲(chǔ)層壓力 63
3.2.1地應(yīng)力 63
3.2.2儲(chǔ)層壓力 68
3.3地下水動(dòng)力學(xué) 77
3.3.1地下水對(duì)煤系氣的運(yùn)移和富集的影響 77
3.3.2地下水對(duì)煤系氣開發(fā)的影響 78
第4章煤系氣的運(yùn)移產(chǎn)出過(guò)程 81
4.1煤系氣理論含量垂向變化 81
4.1.1煤系氣的客觀存在 81
4.1.2煤系氣理論含量垂向變化 84
4.2煤系氣的微孔超壓賦存環(huán)境 85
4.2.1微孔超壓環(huán)境的形成機(jī)制 86
4.2.2基于微孔超壓的煤與瓦斯突出機(jī)理 91
4.2.3微孔超壓環(huán)境對(duì)煤系氣資源量估算的影響 92
4.3煤系氣的運(yùn)移產(chǎn)出機(jī)理 97
4.3.1飽和單相水流階段 98
4.3.2不飽和單相水流階段 99
4.3.3氣水兩相流階段 103
4.4氣水兩相流階段的段塞流形成機(jī)理 114
4.4.1非穩(wěn)態(tài)段塞流實(shí)驗(yàn) 116
4.4.2液相物性參數(shù)對(duì)段塞流特性影響研究 121
4.4.3煤儲(chǔ)層段塞流的形成機(jī)理 122
第5章縫網(wǎng)改造壓裂液增產(chǎn)機(jī)理 128
5.1含氣相壓裂液的增產(chǎn)機(jī)理 128
5.1.1含氣相壓裂液研究概述 128
5.1.2自生氮壓裂液 129
5.1.3伴注液氮壓裂液 137
5.1.4伴注二氧化破壓裂液 137
5.2強(qiáng)氧化性壓裂液增產(chǎn)機(jī)理 142
5.2.1強(qiáng)氧化性壓裂液的研究現(xiàn)狀 142
5.2.2強(qiáng)氧化性壓裂液的制備 143
5.2.3增解作用 143
5.2.4溶蝕增透作用 152
5.2.5增產(chǎn)機(jī)理 154
5.3含微生物壓裂液的增產(chǎn)機(jī)理 169
5.3.1煤層氣生物工程的研究現(xiàn)狀 169
5.3.2生物氣的資源貢獻(xiàn) 171
5.3.3增解作用 173
5.3.4增產(chǎn)機(jī)理 174
5.4表面活性劑增產(chǎn)機(jī)理 182
5.4.1表面活性劑的優(yōu)選 183
5.4.2防水敏增產(chǎn)機(jī)理 187
5.4.3防速敏增產(chǎn)機(jī)理 191
5.4.4防水鎖增產(chǎn)機(jī)理 198
5.5不同壓裂液的配伍性 206
5.5.1自生氮壓裂液與AN的配伍性 206
5.5.2二氧化氯與AN的配伍性 208
5.5.3生物菌液與AN的配伍性 210
第6章縫網(wǎng)改造技術(shù)原理 213
6.1縫網(wǎng)改造歷史與現(xiàn)狀 213
6.1.1水力壓裂 213
6.1.2縫網(wǎng)改造 214
6.1.3煤巖體彈脆性損傷模型研究現(xiàn)狀 215
6.1.4損傷力學(xué)在壓裂中的應(yīng)用現(xiàn)狀 216
6.2縫網(wǎng)改造增透機(jī)理 217
6.2.1徑向引張裂縫 217
6.2.2剪切裂縫 219
6.2.3周緣引張裂縫 219
6.2.4裂縫轉(zhuǎn)向與多級(jí)裂縫的形成 220
6.3基于損傷力學(xué)的縫網(wǎng)改造數(shù)理模型 222
6.3.1煤巖體損傷模型 222
6.3.2孔隙流體流動(dòng)的微分方程 226
6.3.3張拉劈裂準(zhǔn)則 227
6.3.4滑動(dòng)劈裂準(zhǔn)則 228
6.3.5損傷滲透率 229
6.4縫網(wǎng)改造數(shù)值模擬 230
6.4.1縫網(wǎng)演化計(jì)算流程 230
6.4.2水力壓裂基本參數(shù) 231
6.4.3縫網(wǎng)演化規(guī)律及影響因素 233
6.5煤系氣儲(chǔ)層縫網(wǎng)演化規(guī)律實(shí)驗(yàn)研究 239
6.5.1應(yīng)力狀態(tài)對(duì)縫網(wǎng)演化的影響 239
6.5.2不同排量壓裂實(shí)驗(yàn)研究 244
6.5.3分段壓裂實(shí)驗(yàn)研究 248
第7章縫網(wǎng)改造技術(shù) 254
7.1四變壓裂技術(shù) 254
7.1.1變排量壓裂 254
7.1.2變砂比壓裂 255
7.1.3變壓裂液與支撐劑技術(shù) 256
7.1.4其他措施 257
7.2水平井縫網(wǎng)改造技術(shù) 258
7.2.1水平井井位選擇及井身結(jié)構(gòu) 258
7.2.2分段(層）多簇射孔原則 260
7.2.3分段壓裂工藝 260
7.2.4入井材料 264
7.2.5泵注程序 264
7.3垂直井縫網(wǎng)改造技術(shù) 265
7.3.1開發(fā)層系的選擇 265
7.3.2射孔方式 266
7.3.3入井材料 267
7.3.4壓裂工藝 268
7.4空氣動(dòng)力激蕩縫網(wǎng)改造技術(shù) 268
7.4.1技術(shù)原理 269
7.4.2空氣動(dòng)力激蕩技術(shù) 273
第8章縫網(wǎng)改造技術(shù)的應(yīng)用 276
8.1煤系氣儲(chǔ)層垂直井縫網(wǎng)改造技術(shù)的應(yīng)用 276
8.1.1煤系氣儲(chǔ)層基本屬性 276
8.1.2垂直井壓裂模擬 282
8.1.3縫網(wǎng)改造實(shí)施 286
8.1.4縫網(wǎng)改造效果分析 290
8.1.5下一步開發(fā)建議 299
8.2煤系氣儲(chǔ)層水平井縫網(wǎng)改造技術(shù)應(yīng)用 299
8.2.1煤系氣儲(chǔ)層基本屬性 299
8.2.2水平井縫網(wǎng)改造工藝參數(shù)優(yōu)化 302
8.2.3試驗(yàn)區(qū)水平井縫網(wǎng)改造施工情況 308
8.2.4試驗(yàn)區(qū)水平井縫網(wǎng)改造效果評(píng)價(jià) 310
參考文獻(xiàn) 312
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