本文以老廠雨旺區(qū)塊為研究對(duì)象,從含煤性、含氣性及儲(chǔ)層物性方面分析了研究區(qū)的基本地質(zhì)特征;探討了煤巖脆性、斷裂韌性、層間彈性模量差異以及地應(yīng)力等因素對(duì)煤儲(chǔ)層壓裂改造的影響作用,并據(jù)此建立了煤儲(chǔ)層可壓性綜合指數(shù),對(duì)研究區(qū)主要煤儲(chǔ)層可壓裂性進(jìn)行了評(píng)價(jià);在合理優(yōu)化各壓裂施工參數(shù)的基礎(chǔ)上,提出了適合研究區(qū)煤儲(chǔ)層地質(zhì)特點(diǎn)的壓裂方案。雨旺區(qū)塊可采煤層15層,總可采煤厚6.47~33.34m,主要可采煤層為3#、7+8#、9#、13#、16#、19#煤。煤層埋深20.27~1135.16m,總體自NW向SE逐漸變深�？紫额�(lèi)型主要以小孔和微孔為主,孔隙連通性較好,煤層吸附性強(qiáng),儲(chǔ)氣能力較好。煤儲(chǔ)層滲透性較差,滲透率多低于0.1mD。各煤層含氣量分布差異較大,受區(qū)內(nèi)構(gòu)造及煤層埋深影響,9#、13#、19#煤層的含氣量較高。測(cè)井解釋結(jié)果顯示,7+8#、16#、19#煤的煤體結(jié)構(gòu)較好,有利于儲(chǔ)層改造。煤巖脆性是評(píng)價(jià)儲(chǔ)層可壓裂性的重要參數(shù)。彈性模量越高,泊松比越小的煤巖脆性越好,壓裂后越容易形成縫網(wǎng),煤巖的可壓裂性越強(qiáng)。斷裂韌性反映裂縫向前延伸的能力,斷裂韌性越大,越不利于裂縫的延展。圍巖與煤層彈性模量差異越大,越有利于控制縫高。研究區(qū)內(nèi)地應(yīng)力大小與構(gòu)造發(fā)育情況相關(guān),構(gòu)造復(fù)雜區(qū)域地應(yīng)力相對(duì)較高,如雨旺區(qū)塊北部,高應(yīng)力區(qū)域破裂壓力較大,壓裂設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)選取合適的排量。綜合考慮煤巖脆性、斷裂韌性、層間彈性模量差異以及地應(yīng)力的影響,提出了基于脆性指數(shù)、斷裂韌性指數(shù)、圍巖與煤層彈性模量比值和水平地應(yīng)力差值的可壓性綜合指數(shù),對(duì)主要煤儲(chǔ)層可壓裂性進(jìn)行了評(píng)價(jià)。結(jié)果顯示,19#煤的可壓裂性較好,7+8#煤次之。針對(duì)19#和7+8#煤儲(chǔ)層水力壓裂方案,利用三維模擬軟件FracproPT對(duì)各壓裂施工參數(shù)進(jìn)行了模擬研究。結(jié)果顯示,隨總液量增大,壓裂裂縫的縫長(zhǎng)、縫高、縫寬相應(yīng)增大。隨排量增大,縫長(zhǎng)呈現(xiàn)出先增大后減小的趨勢(shì),總體在排量為3~7m~3/min時(shí)保持較高縫長(zhǎng);縫高與排量有正相關(guān)關(guān)系;縫寬隨排量增加呈現(xiàn)出先減小后平緩增大的趨勢(shì)。隨前置液百分比的增大,縫長(zhǎng)和縫高先增大后減小,縫寬呈現(xiàn)出逐漸減小的趨勢(shì)。隨砂比的增加,縫高和縫寬逐漸增大,縫長(zhǎng)逐漸減小,5%~8%~10%~12%~12%~15%的逐級(jí)加砂工藝使裂縫具有較好的導(dǎo)流能力。依據(jù)上述成果,提出了適合研究區(qū)地質(zhì)條件的煤儲(chǔ)層水力壓裂方案,優(yōu)化后的施工參數(shù)具有較好的水力壓裂效果。
【學(xué)位單位】：中國(guó)礦業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類(lèi)】：P618.13;TE377
【部分圖文】：

圖 1-1 裂縫面與最小主應(yīng)力的關(guān)系圖ure 1-1 Relationship between fracture surface and minimum principal str水力壓裂裂縫形態(tài)模型縫的幾何形態(tài)及其延伸趨勢(shì)是影響壓裂施工效果的重要因?qū)訅毫阉纬傻牧芽p類(lèi)型主要有水平裂縫、垂直裂縫、“T縫（張帆，2017；劉浩，2010；黃炳香等，2011；王東浩思源，2015；盧德唐，2016；蘇洲，2015；田俊斌，2014五十年代以來(lái)，隨著水力壓裂技術(shù)的發(fā)展，裂縫延伸模型從來(lái)越全面，由二維發(fā)展到擬三維到全三維裂縫模型（孫劍娜，2012）。型0 年代前，國(guó)內(nèi)外大多都采用二維裂縫延伸模型，直到現(xiàn)在裂縫延伸模型為基礎(chǔ)。二維模型假設(shè)縫高恒定，裂縫只沿體沿縫長(zhǎng)做一維流動(dòng)，即縫高方向沒(méi)有壓降。二維模型主型（圖 1-2）。

11圖 1-3 技術(shù)路線流程圖Figure 1-3 Technical flow chart制定實(shí)驗(yàn)方案，進(jìn)行樣品測(cè)試并對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。樣品的常規(guī)實(shí)驗(yàn)分析，對(duì)聚煤特征與含煤性、構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)、可壓裂性等進(jìn)行相關(guān)分析和描述；對(duì)煤層氣井及煤田鉆孔測(cè)析注入壓降試井?dāng)?shù)據(jù)及地應(yīng)力測(cè)試數(shù)據(jù)。樣基礎(chǔ)參數(shù)測(cè)定：包括工業(yè)分析、煤巖顯微組分及 Ro 測(cè)定。與成藏過(guò)程教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室完成了工業(yè)分析、煤巖顯微組礦業(yè)大學(xué)分析測(cè)試中心完成。巖物理性質(zhì)測(cè)試：包括孔裂隙特征、煤巖滲透率、煤巖力學(xué)性巖的力學(xué)性質(zhì)是影響儲(chǔ)層改造效果的重要因素，是進(jìn)行煤層測(cè)定樣品的力學(xué)性質(zhì)可以了解儲(chǔ)層的可壓裂性，為水力壓裂驗(yàn)在江蘇地質(zhì)礦產(chǎn)設(shè)計(jì)研究院完成。

Geology of the StudyArea1 研究區(qū)地理及交通位置（Geography and Traffic Position in the Strea）老廠礦區(qū)由道班房區(qū)塊和雨旺區(qū)塊兩部分組成，總面積 482.57km2，位于恩洪南東方向。雨旺區(qū)塊位于云南省東部曲靖市富源縣境內(nèi)，地理坐標(biāo)為東經(jīng) 1044°38′，北緯 25°06′-25°12′。海拔 1320-2410m，屬于中山地區(qū)，地勢(shì)整體北高南低區(qū)塊面積 81.8km2，為老廠礦區(qū)內(nèi)的煤層氣開(kāi)發(fā)最有利區(qū)塊。雨旺區(qū)塊周邊道路四通八達(dá)，東部有南寧-昆明鐵路，自 NE-SW 方向穿過(guò)區(qū)塊部，國(guó)道福昆線（福州-昆明）和汕昆高速（廣東汕頭-云南昆明）從區(qū)塊的東南，北部有省道 s205 自 NW-SE 方向經(jīng)過(guò)，區(qū)塊內(nèi)部均有三級(jí)公路或鄉(xiāng)村公路相連較為便捷（圖 2-1）。該區(qū)地處北溫帶，屬高原疾風(fēng)氣候，冬寒夏涼，春秋季節(jié)不明顯，年平均氣溫 11.低氣溫-6℃，最高氣溫 27℃。年降水量 1700~2000mm，旱季、雨季分明，旱季多，雨季、冬季多東北風(fēng)，雨季多集中在 6~9 月份，為滇東降雨量最大的地區(qū)之一

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2816842