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《中国矿业大学》 2018年
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老厂雨旺区块煤储层特征及水力压裂优化设计

王博  
【摘要】: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。
【学位授予单位】:中国矿业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2018
【分类号】:P618.13;TE377

【参考文献】
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