井下水力压裂钻孔囊袋式两堵多注封孔技术及应用--《煤矿安全》2016年02期
井下水力压裂钻孔囊袋式两堵多注封孔技术及应用
【摘要】：煤矿井下水力压裂钻孔主要应用于高瓦斯低透气性煤层的增透,封孔质量是影响压裂效果的关键因素之一。为了提高水力压裂钻孔的封孔质量,提出囊袋式"两堵多注"封孔的思路。在现有封孔技术的基础上,开发出了一套适用于煤矿井下水力压裂钻孔的囊袋式封孔技术,保证了水力压裂钻孔封孔质量。在淮南矿业集团公司9个煤矿共计施工97个水力压裂孔,在30MPa的压裂压力下,未出现孔口跑浆现象。压裂后煤层透气性系数达到原始状态下的5倍以上,单孔抽采纯量和抽采单元内抽采纯量均达到原始状态下的2倍以上。
【作者单位】：
【关键词】：
【分类号】：TD712.6【正文快照】：
我国将水力压裂技术应用于煤矿井下开始于上世纪60年代,主要应用于高瓦斯低透气性煤层的增透。水力压裂是通过往钻孔中注高压水来实现的,由于钻孔孔口围岩裂隙发育,抽采时孔口周围煤岩壁经常漏气导致抽采效果差,必须采用有效的方法封堵孔口段及围岩裂隙,才能确保钻孔的抽采效
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水力压裂穿层钻孔“三段式”封孔技术的研究及应用
优质期刊推荐煤矿井下水力压裂封孔材料及封孔长度优化--《重庆大学》2015年硕士论文
煤矿井下水力压裂封孔材料及封孔长度优化
【摘要】：近年来,煤矿井下水力压裂增透抽采煤层气(瓦斯)技术得到初步应用,取得较好效果;钻孔密封是水力压裂技术的关键,直接关系到后续压裂增透措施能否顺利实施。但目前所采用的水力压裂封孔材料存在易收缩、密封效果差、成本高及封孔长度不合理等问题,导致封孔材料与压裂管和煤岩体的密封粘结质量难以保证而出现渗漏水现象,直接影响了卸压增透效果。因此,开展煤矿井下水力压裂封孔材料自身物性、力学性质及封孔参数优化研究,提高封孔质量和封孔效率,节约生产成本和避免封孔盲目性,对煤层气抽采和煤矿安全生产都具有十分重要的意义。本文采用理论与实验相结合的方法,建立了煤矿井下水力压裂封孔力学模型,分析了封孔材料与煤岩体和压裂管粘结参数、封孔材料力学性质、封孔参数(钻孔直径、封孔长度)对封孔材料承压能力的影响;优选了封孔材料,建立了封孔长度计算模型,最后通过现场试验对研究结果进行验证分析。主要研究结果如下:①基于煤矿井下水力压裂钻孔密封原理,建立了封孔力学模型,推导了封孔材料能承受的最大水压与封孔材料与煤岩体和压裂管界面粘结参数、封孔材料力学性质(强度、弹性模量)、封孔参数(钻孔直径、封孔长度)之间的关系表达式;封孔材料能承受的最大水压随封孔材料强度、弹性模量以及封孔长度的增大而增大,当封孔长度达到一定数值后,其长度的增加对封孔材料承水压力的提高作用不大。②根据压裂钻孔密封对封孔材料的性能要求,研制了由水泥、早强减水剂、聚丙烯纤维拌合水组成的新型封孔材料;并通过抗压强度和收缩率实验,优选出了配比范围;高压密封性能测试和材料力学性质、成本分析表明:该材料兼顾了性能与成本,更适用于煤矿井下水力压裂钻孔密封;基于材料承压能力与封孔影响因素的表达式得到了封孔长度的计算公式,建立了密封条件、抽采条件下压裂孔封孔长度计算模型,为现场封孔长度的设计提供依据。③优化了煤矿井下水力压裂封孔工艺,基于封孔长度计算模型设计了重庆某矿水力压裂试验区压裂钻孔的封孔长度;现场工业试验表明:该材料的强度和承压能力均达到要求,运用封孔长度计算模型设计的封孔长度进行封孔,压裂施工时密封效果良好,验证了封孔长度计算模型的工程适用性。
【关键词】：
【学位授予单位】：重庆大学【学位级别】：硕士【学位授予年份】：2015【分类号】：TD712.6【目录】：
中文摘要3-4英文摘要4-81 绪论8-14 1.1 研究意义8-9 1.2 国内外研究现状9-11
1.2.1 钻孔密封理论研究现状9
1.2.2 水力压裂钻孔封孔技术及封孔材料研究现状9-11
1.2.3 水力压裂封孔参数研究现状11 1.3 研究内容及技术路线11-14
1.3.1 研究内容11-12
1.3.2 技术路线12-142 煤矿井下水力压裂封孔力学分析14-22 2.1 水力压裂钻孔密封原理14 2.2 水力压裂封孔力学模型14-18 2.3 封孔影响因素分析18-21
2.3.1 封孔材料与煤岩体和压裂管粘结参数19
2.3.2 封孔材料力学性质19-20
2.3.3 封孔参数20-21 2.4 本章小结21-223 煤矿井下水力压裂封孔材料及封孔长度优化研究22-39 3.1 水力压裂封孔材料优化22-33
3.1.1 水力压裂封孔材料优选原则22-23
3.1.2 原材料选择23-24
3.1.3 实验方法24-26
3.1.4 实验结果分析26-30
3.1.5 高压密封性能测试及综合指标分析30-33 3.2 水力压裂封孔长度优化33-38
3.2.1 封孔长度的理论分析34-35
3.2.2 密封条件下的封孔长度35-37
3.2.3 抽采条件下的封孔长度37
3.2.4 封孔长度计算模型37-38 3.3 本章小结38-394 水力压裂封孔现场试验39-46 4.1 试验地点概况39 4.2 钻孔布置39-41 4.3 封孔材料及工艺41-43
4.3.1 封孔材料配制41
4.3.2 封孔工艺41-43 4.4 封孔参数及效果分析43-45
4.4.1 封孔参数43-44
4.4.2 效果分析44-45 4.5 本章小结45-465 结论与展望46-48 5.1 主要结论46-47 5.2 展望47-48致谢48-49参考文献49-52附录52 A. 作者在攻读硕士学位期间发表论文52 B. 作者在攻读硕士期间申请专利52 C. 作者在攻读硕士期间参加科研项目情况52
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