学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

Ⅰ、Ⅱ类高煤阶煤水力压裂参数优化及软件开发

作　者: 陈鹏
导　师: 倪小明
学　校: 河南理工大学
专　业: 矿产普查与勘探
关键词: 煤体结构水力压裂参数优化软件开发
分类号: TD712.6
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
下　载: 48次
引　用: 0次
阅　读: 论文下载

内容摘要

Ⅲ水力压裂是煤储层增透的主要措施之一，煤中天然裂隙系统增加了压裂裂缝形态的复杂性，以往主要是从单一实验室条件或现场经验方面进行研究，理论与实践结合相对较少，造成理论指导实践的局限性。本文基于理论与实践结合的思想，首先在实验室应用RMT-150B伺服仪进行不同煤体结构、不同裂隙发育程度煤样的应力-应变-渗透率测试，查明了它们之间的关系，验证了Ⅰ、Ⅱ类煤直接水力压裂的可行性及Ⅲ、IV类煤的局限性。根据煤层气开采的目的层不同，由此确定出单一煤层和多煤层合层水力压裂两种压裂工艺。基于水力压裂原理结合煤岩本身特性，系统分析了单一煤层裂缝形态及压裂效果影响因素，基于声波时差测试与10倍放大镜下统计裂隙面积，将原始状态下煤层划分为裂隙发育、较发育和不发育煤层。应用岩石力学断裂理论判断能否突破围岩，结合裂缝破裂延伸规律，分别建立了不同裂隙发育程度、突破和未突破围岩下的裂缝形态模型；以Carman-Kozeng方程为基础，结合煤层气井水力压裂施工特点，建立了渗透率预测模型。采用迭代方法对不同裂隙发育程度煤层分别进行了施工参数优化。同理，分析多煤层合层压裂影响因素，基于孔眼摩阻公式结合破裂压力确定最佳投球数，建立了裂缝形态模型和渗透率预测模型并进行施工参数优化。最后，借助于c#编程语言，并与Access数据库连接，实现了集数据输入、调用、预测、优化为一体的水力压裂优化软件。潘庄区块和古交区块优化结果与现场实际结果对比表明软件具有一定的可靠性，能针对不同情况做出较正确的判断。Ⅰ、Ⅱ类高煤阶煤水力压裂参数优化及软件的开发能为现场不同情况下的水力压裂参数优化提供理论指导，大大节约了施工成本。

全文目录

致谢  4-5
摘要  5-6
Abstract  6-12
1 绪论  12-22
  1.1 研究的目的与意义  12-13
  1.2 国内外研究现状及存在问题  13-18
    1.2.1 水力压裂技术研究  13-15
    1.2.2 水力压裂裂缝展布形态研究  15-16
    1.2.3 水力压裂裂缝延伸模型研究  16-17
    1.2.4 水力压裂参数优化研究  17-18
    1.2.5 存在问题  18
  1.3 本文研究的主要内容  18-19
  1.4 本文的主要创新点  19
  1.5 技术路线  19-22
2 Ⅰ、Ⅱ 类高煤阶煤水力压裂可行性分析  22-38
  2.1 煤体结构划分  22-23
  2.2 水力压裂基本原理及技术流程  23-25
    2.2.1 水力压裂目的  23
    2.2.2 水力压裂基本原理  23
    2.2.3 水力压裂技术流程  23-25
  2.3 不同煤体结构压裂过程渗透率变化特征  25-36
    2.3.1 实验目的  25
    2.3.2 实验材料  25-26
    2.3.3 实验步骤  26-28
    2.3.4 实验结果  28-30
    2.3.5 结果分析  30-36
  2.4 Ⅰ、Ⅱ 类高煤阶煤水力压裂可行性分析  36-37
  2.5 本章小结  37-38
3 Ⅰ、Ⅱ 类高煤阶煤单一煤层水力压裂参数优化  38-72
  3.1 单一煤层水力压裂效果影响因素分析  38-40
    3.1.1 煤层本身特性及上下围压力学性质对水力压裂效果的影响  38-39
    3.1.2 地应力场对压裂效果的影响  39
    3.1.3 压裂施工工艺对压裂效果的影响  39-40
  3.2 单一煤层裂缝形态影响因素  40-42
    3.2.1 地应力对裂缝形态的影响  40
    3.2.2 煤的力学性质对裂缝形态的影响  40-41
    3.2.3 煤层顶底板关系对裂缝形态的影响  41
    3.2.4 压裂施工工艺对裂缝形态的影响  41-42
  3.3 单一煤层水力压裂裂缝形态模型  42-58
    3.3.1 井筒破裂压力  42-44
    3.3.2 煤层内破裂极限压力  44-46
    3.3.3 原始裂隙发育时水力压裂裂缝形态数学模型  46-51
    3.3.4 原始裂隙较发育时水力压裂形态模型  51-55
    3.3.5 原始裂隙不发育时水力压裂形态模型  55-58
  3.4 单一煤层渗透率预测模型  58-65
    3.4.1 原始裂隙发育时渗透率预测模型  58-61
    3.4.2 原始裂隙较发育时渗透率预测模型  61-64
    3.4.3 原始裂隙不发育时渗透率预测模型  64-65
  3.5 单一煤层水力压裂参数优化  65-70
    3.5.1 原始裂隙发育时单一煤层水力压裂参数优化  66-68
    3.5.2 原始裂隙较发育时单一煤层水力压裂参数优化  68-69
    3.5.3 原始裂隙不发育时单一煤层水力压裂参数优化  69-70
  3.6 本章小结  70-72
4 多煤层合层水力压裂参数优化  72-86
  4.1 多煤层合层水力压裂效果影响因素  72-74
    4.1.1 各煤层本身力学性质对多煤层合层水力压裂效果的影响  72
    4.1.2 各煤层组合关系对多煤层合层水力压裂效果的影响  72
    4.1.3 地应力场对压裂效果的影响  72-73
    4.1.4 压裂施工工艺对压裂效果的影响  73-74
  4.2 多煤层合层水力压裂裂缝形态影响因素  74-75
    4.2.1 煤岩力学性质对多煤层合层水力压裂裂缝形态影响  74
    4.2.2 地应力场分布对多煤层合层水力压裂裂缝形态影响  74
    4.2.3 煤岩组合关系对多煤层合层水力压裂裂缝形态影响  74-75
    4.2.4 压裂施工工艺对多煤层合层水力压裂裂缝形态影响  75
  4.3 多煤层合层裂缝形态模型  75-81
    4.3.1 井筒破裂压力及煤层内破裂极限压力  76
    4.3.2 射孔密度及封堵球个数确定  76-78
    4.3.3 多煤层合层水力压裂裂缝模型  78-81
  4.4 多煤层合层压裂后渗透率预测模型  81-83
  4.5 多煤层合层水力压裂参数优化  83-85
    4.5.1 泵注方式优化  83
    4.5.2 施工参数优化  83-84
    4.5.3 投球数量优化  84
    4.5.4 支撑剂优化  84
    4.5.5 加砂程序优化  84
    4.5.6 施工排量优化  84-85
  4.6 本章小结  85-86
5 水力压裂数值模拟软件开发及其效果评价  86-102
  5.1 软件研制及主要功能  86-88
    5.1.1 软件结构及模块  86-87
    5.1.2 软件实现的关键技术  87
    5.1.3 软件开发及运行环境  87-88
  5.2 单一煤层水力压裂效果评价-以潘庄区块为例  88-94
    5.2.1 潘庄区块概况  88-89
    5.2.2 潘庄区块部分煤层气井基本参数  89
    5.2.3 水力压裂参数优化  89-92
    5.2.4 煤层气井现场压裂施工参数  92
    5.2.5 裂缝监测结果  92-93
    5.2.6 结果对比分析  93-94
  5.3 多煤层合层水力压裂效果评价-以古交区块为例  94-99
    5.3.1 古交区块概况  94-95
    5.3.2 古交区块煤层气井基本参数  95-96
    5.3.3 水力压裂参数优化  96-98
    5.3.4 煤层气井现场压裂施工参数  98
    5.3.5 裂缝监测结果  98
    5.3.6 结果对比分析  98-99
  5.4 本章小结  99-102
6 结论与建议  102-104
  6.1 结论  102-103
  6.2 问题与建议  103-104
参考文献  104-108
作者简历  108-110
学位论文数据集  110

Ⅰ、Ⅱ类高煤阶煤水力压裂参数优化及软件开发

内容摘要

全文目录

相似论文