老厂雨旺区块煤储层特征及水力压裂优化设计

发布时间：2020-09-11 15:24

　　本文以老厂雨旺区块为研究对象,从含煤性、含气性及储层物性方面分析了研究区的基本地质特征;探讨了煤岩脆性、断裂韧性、层间弹性模量差异以及地应力等因素对煤储层压裂改造的影响作用,并据此建立了煤储层可压性综合指数,对研究区主要煤储层可压裂性进行了评价;在合理优化各压裂施工参数的基础上,提出了适合研究区煤储层地质特点的压裂方案。雨旺区块可采煤层15层,总可采煤厚6.47~33.34m,主要可采煤层为3#、7+8#、9#、13#、16#、19#煤。煤层埋深20.27~1135.16m,总体自NW向SE逐渐变深。孔隙类型主要以小孔和微孔为主,孔隙连通性较好,煤层吸附性强,储气能力较好。煤储层渗透性较差,渗透率多低于0.1mD。各煤层含气量分布差异较大,受区内构造及煤层埋深影响,9#、13#、19#煤层的含气量较高。测井解释结果显示,7+8#、16#、19#煤的煤体结构较好,有利于储层改造。煤岩脆性是评价储层可压裂性的重要参数。弹性模量越高,泊松比越小的煤岩脆性越好,压裂后越容易形成缝网,煤岩的可压裂性越强。断裂韧性反映裂缝向前延伸的能力,断裂韧性越大,越不利于裂缝的延展。围岩与煤层弹性模量差异越大,越有利于控制缝高。研究区内地应力大小与构造发育情况相关,构造复杂区域地应力相对较高,如雨旺区块北部,高应力区域破裂压力较大,压裂设计时应选取合适的排量。综合考虑煤岩脆性、断裂韧性、层间弹性模量差异以及地应力的影响,提出了基于脆性指数、断裂韧性指数、围岩与煤层弹性模量比值和水平地应力差值的可压性综合指数,对主要煤储层可压裂性进行了评价。结果显示,19#煤的可压裂性较好,7+8#煤次之。针对19#和7+8#煤储层水力压裂方案,利用三维模拟软件FracproPT对各压裂施工参数进行了模拟研究。结果显示,随总液量增大,压裂裂缝的缝长、缝高、缝宽相应增大。随排量增大,缝长呈现出先增大后减小的趋势,总体在排量为3~7m~3/min时保持较高缝长;缝高与排量有正相关关系;缝宽随排量增加呈现出先减小后平缓增大的趋势。随前置液百分比的增大,缝长和缝高先增大后减小,缝宽呈现出逐渐减小的趋势。随砂比的增加,缝高和缝宽逐渐增大,缝长逐渐减小,5%~8%~10%~12%~12%~15%的逐级加砂工艺使裂缝具有较好的导流能力。依据上述成果,提出了适合研究区地质条件的煤储层水力压裂方案,优化后的施工参数具有较好的水力压裂效果。
【学位单位】：中国矿业大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：P618.13;TE377
【部分图文】：

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图 1-1 裂缝面与最小主应力的关系图ure 1-1 Relationship between fracture surface and minimum principal str水力压裂裂缝形态模型缝的几何形态及其延伸趋势是影响压裂施工效果的重要因层压裂所形成的裂缝类型主要有水平裂缝、垂直裂缝、“T缝（张帆，2017；刘浩，2010；黄炳香等，2011；王东浩思源，2015；卢德唐，2016；苏洲，2015；田俊斌，2014五十年代以来，随着水力压裂技术的发展，裂缝延伸模型从来越全面，由二维发展到拟三维到全三维裂缝模型（孙剑娜，2012）。型0 年代前，国内外大多都采用二维裂缝延伸模型，直到现在裂缝延伸模型为基础。二维模型假设缝高恒定，裂缝只沿体沿缝长做一维流动，即缝高方向没有压降。二维模型主型（图 1-2）。

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11图 1-3 技术路线流程图Figure 1-3 Technical flow chart制定实验方案，进行样品测试并对实验数据进行分析。样品的常规实验分析，对聚煤特征与含煤性、构造应力场、可压裂性等进行相关分析和描述；对煤层气井及煤田钻孔测析注入压降试井数据及地应力测试数据。样基础参数测定：包括工业分析、煤岩显微组分及 Ro 测定。与成藏过程教育部重点实验室完成了工业分析、煤岩显微组矿业大学分析测试中心完成。岩物理性质测试：包括孔裂隙特征、煤岩渗透率、煤岩力学性岩的力学性质是影响储层改造效果的重要因素，是进行煤层测定样品的力学性质可以了解储层的可压裂性，为水力压裂验在江苏地质矿产设计研究院完成。

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Geology of the StudyArea1 研究区地理及交通位置（Geography and Traffic Position in the Strea）老厂矿区由道班房区块和雨旺区块两部分组成，总面积 482.57km2，位于恩洪南东方向。雨旺区块位于云南省东部曲靖市富源县境内，地理坐标为东经 1044°38′，北纬 25°06′-25°12′。海拔 1320-2410m，属于中山地区，地势整体北高南低区块面积 81.8km2，为老厂矿区内的煤层气开发最有利区块。雨旺区块周边道路四通八达，东部有南宁-昆明铁路，自 NE-SW 方向穿过区块部，国道福昆线（福州-昆明）和汕昆高速（广东汕头-云南昆明）从区块的东南，北部有省道 s205 自 NW-SE 方向经过，区块内部均有三级公路或乡村公路相连较为便捷（图 2-1）。该区地处北温带，属高原疾风气候，冬寒夏凉，春秋季节不明显，年平均气温 11.低气温-6℃，最高气温 27℃。年降水量 1700~2000mm，旱季、雨季分明，旱季多，雨季、冬季多东北风，雨季多集中在 6~9 月份，为滇东降雨量最大的地区之一

【参考文献】