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国家自然科学基金(41272339)
国家自然科学基金(41272339)
- 作品数：32 被引量：121H指数：7
- 相关作者：王志荣陈玲霞郭志伟贺平张利民更多>>
- 相关机构：郑州大学河南省煤田地质局河南农业职业学院更多>>
- 发文基金：国家自然科学基金河南省自然科学基金河南省社会科学界联合会调研课题更多>>
- 相关领域：石油与天然气工程天文地球矿业工程建筑科学更多>>
- 水力压裂条件下焦作矿区低渗煤层气试验井产能预测被引量：7
- 2019年
- 为了探索焦作“三软”煤层(软煤、软顶和软底)水力压裂条件下煤层气渗透机理及产出规律,首先基于储层裂缝扩展模型,考虑压裂后煤体孔隙率对渗透率的影响,建立储层裂缝渗透模型,并进行试验单井的应用及分析,得出压裂缝长度、宽度、渗透率以及压裂后储层参数等指标;而后通过等温吸附曲线法与历史拟合法的综合分析,对煤层气井的采收率进行预测;最后结合所得指标参数与采收率,运用FracproPT软件对矿区GW-002试验井进行2 430 d的产能预测。结果表明:该试验井模拟预测的平均日产气量可达596.87 m^3,采收率可达32.86%,累计产气量可达1.09×10^6 m^3,数值模拟出的产气量与实采数据较为吻合,满足煤层气开采技术要求,可用于指导焦作矿区煤层气井压裂抽采实践与产能预测。
- 王志荣杨杰陈玲霞郭志伟
- 关键词：水力压裂采收率产能预测
- 水力压裂近井区裂缝转向扩展机理被引量：14
- 2020年
- 针对水力压裂条件下煤层气井初始压裂缝转向问题,首先基于断裂力学原理与最大周向应力准则,分析了储层原始地应力场和压裂液渗透场时空演化规律,建立了裂缝转向起始模型,并考虑转向裂缝面复杂的应力边界条件,利用位移不连续法建立了裂缝转向扩展模型;其次着重考虑了射孔角度、地应力差及施工排量对压裂缝转向扩展的影响,结合焦作恩村矿区现场施工参数,分别计算了裂缝起偏角度和偏转距离。计算结果表明:水力压裂条件下,射孔角度与地应力差对近井区压裂缝转向影响较大,而压裂液排量则影响较小;当射孔角度或地应力差较小,压裂缝偏转距离较大,形成的压裂缝曲率也较小;反之亦然。最后运用有限离散(XFEM)软件模拟裂缝转向扩展机制,与计算结果对比表明,二者较为吻合,从而验证了理论模型的正确性。研究成果可为定向射孔水力压裂现场控制提供理论指导。
- 王志荣宋沛温震洋陈玲霞
- 关键词：水力压裂
- 注水压裂条件下软煤裂隙损伤与煤层气渗透耦合特征被引量：6
- 2014年
- 针对豫西“三软”煤层的低渗性与流变性,探讨了复杂地质条件下主采二1煤层生、储气层的变形特征.基于ABAQUS平台进行软件二次开发,讨论了注水压裂条件下二1煤裂隙的应力与损伤特性;利用T-P损伤演化准则的Cohesive单元,揭示了软煤裂隙的张裂宽度与延伸距离之间的近似线性关系.模拟结果表明,注水压力条件下,软煤裂隙的应力与损伤演化是一个随时间逐渐发展的过程,在5～ 10 MPa静荷载作用下,注水1～2h,软煤裂隙的损伤范围约为80～100 m,从而大幅度地改善了“三软”煤层低渗性能.
- 王志荣韩中阳李树凯胡向志
- 关键词：瓦斯渗透煤层气抽采
- 水力压裂条件下“三软”煤层压裂渗透模型及应用被引量：8
- 2017年
- 为了探索水力压裂条件下由软煤、软顶和软底构成的特殊地质体(简称"三软"煤层)裂缝的扩展规律,以及压裂后储层的裂隙分布特征,结合河南焦作煤层气田的注水压裂试验,基于PKN模型的裂缝宽度假设与裂缝流动的摩阻压降规律,着重考虑软煤裂隙中压裂液的滤失因素,构建了水力压裂条件下"三软"矿区碎裂煤的裂缝扩展模型与渗透率计算模型,并运用地震实测法和渗透率反演计算法分别进行了验证。研究结果表明,实际施工条件下试验区二_1煤层压裂后的裂缝几何特征大致相同,长度分布区间为81.85~139.23m,平均为100.41m;最大裂缝宽度区间为24.83~32.78mm,平均为27.32mm,裂缝长度与地震实测结果基本一致。应用裂缝渗透模型,进一步计算得到压裂后煤储层的渗透率一般在(9.21~86.61)×10^(-3)μm^2之间,平均为31.63×10^(-3)μm^2。与后期排采结果所得到的储层渗透率反演值相对比,二者基本吻合。由此可见,压裂改造后的煤储层的渗透率得到显著提高,裂缝扩展与裂缝渗透模型皆可应用于指导"三软"矿区的压裂抽采实践与产能预测。
- 王志荣贺平郭志伟陈玲霞徐培远
- 关键词：水力压裂
- 裂隙性储层压裂缝延伸机理及防治水意义被引量：1
- 2021年
- 针对由水力裂缝触发的裂隙性储层涌水、突水等地质问题,首先根据弹性力学原理和断裂力学强度准则,基于储层原生裂缝几何特性和压裂液渗流规律,建立了垂直井工况下的起裂压力计算模型;其次考虑煤储层的损伤本构关系,将Dougill损伤因子与起裂压力公式相结合,进一步建立了延伸压力的计算模型;应用经典的PKN模型以及裂缝内净压力的非线性压降规律,建立了改进的压裂缝扩展延伸模型.该模型揭示了裂缝性储层压裂长度L与压裂时间t之间的非线性关系,显示出压裂缝的延伸距离随时间的增加而增长,但前期增长较快,后期基本趋于稳定.豫北焦作恩村区块三口试验井的计算结果,与邻区位村区块微地震实测资料契合度较高,从而验证了理论模型的正确性,为现场压裂参数控制以及防治压裂缝突水提供了可靠的技术支撑.
- 王志荣宋沛陈玲霞胡凯
- 关键词：垂直井断层突水起裂压力
- “三软”煤层注水压裂增透机理及瓦斯抽采施工参数确定被引量：12
- 2014年
- 针对豫西＂三软＂煤矿区瓦斯低渗难抽问题的特殊性,探讨了主采二1煤层生、储气层的变形特征。以ABAQUS软件为平台,依托告成煤矿建立了滑动构造带三维非线性流—固耦合水力压裂模型。应用多参数耦合模拟方法,探讨了定向注水压裂过程中目标层的流变—损伤—渗流耦合行为;同时利用T—P损伤演化准则的Cohesive单元,模拟了目标层裂隙的起裂和扩展过程。此外,探讨了煤岩体对动力荷载的响应机制和动态条件下的压裂效果。研究结果表明,定向注水新工艺条件下,当注水压力为4.5MPa,注水时间在2h左右时,水力压裂在顺层软煤中的影响半径基本可以达到80~100m这一理想数据,从而大幅度地改善了＂三软＂煤层低渗性能。实践证明,采用正确的施工方法和技术参数优化组合,可以有效提高煤层的透气性和瓦斯抽采效果,对复杂矿区瓦斯综合利用具有重要借鉴意义。
- 王志荣韩中阳李树凯胡向志
- 关键词：水力压裂瓦斯抽采
- 水力压裂条件下裂隙性煤储层垂直试验井产能预测被引量：3
- 2021年
- 煤层气井产能预测一直是天然气工业领域试图解决的技术性难题。为探究水力压裂条件下裂隙性煤储层气渗透机理及产能规律,首先考虑其原生裂隙的几何特征对裂缝扩展规律的影响,结合经典PKN模型建立了改进的水力裂缝扩展模型;其次考虑排采过程中水力裂缝几何尺寸变化对煤储层孔隙率的影响,基于储层压力梯度动态方程建立了储层动态渗透率模型;最后运用流体质量守恒原理建立了裂隙性储层煤层气垂直井产能预测模型。运用该模型对河南焦作"三软"矿区GW试-008井进行了试验期70 d的产能计算,并与实际排采值进行对比,发现理论计算值与实际排采值动态变化曲线吻合度较高,平均日产气量分别为360.768 m^(3)/d与381.489 m^(3)/d,相对误差仅为6%,验证了产能模型的正确性。研究成果对我国"三软"矿区煤层气的开发利用具有重要的借鉴意义。
- 王志荣温震洋陈玲霞
- 关键词：原生裂隙水力裂缝产能模型
- 断层岩柱瓦斯超前突出机理数值模拟及防护厚度被引量：1
- 2016年
- 针对矿井巷道掘进面前方遭遇含瓦斯断层时,安全岩柱内的沉积界面将会遭受气体损伤作用的问题,通过ABAQUS软件的二次开发,基于流-固耦合理论和T-P损伤演化准则的cohesive单元,对豫西大平煤矿21轨道下山一次大型瓦斯突出事故进行数值模拟。计算结果表明：由于受巷道开挖所产生的二次应力与断层带瓦斯压力的共同作用,前方岩柱内两个沉积界面将优先产生损伤软化现象。随着巷道向断层带的推进,气体的侵蚀作用不断加强,沉积界面的损伤急剧增加并向掘进面延伸。当掘进面距离前方断层分别为19,17,15 m时,上层面相应产生6.2,9.7,13.4 m长的损伤裂隙;下层面相应延伸距离较短,仅产生4.1,4.6,4.8 m长的损伤裂隙。与此同时,上层面瓦斯急剧渗透扩展,在掘进面前方1-2 m处开始出现3.5 MPa的孔隙气压升高带。由此可见,界面差异性强的上层面相对较弱的下层面容易损伤,而且损伤后的沉积界面优先产生相应的渗流扩散现象。当损伤沉积界面最终贯通掘进面与断层面之间的岩柱,即裂隙损伤长度达到极限岩柱安全厚度时,瓦斯将突破岩体阻抗并产生冲击地压。
- 王志荣王泉更陈玲霞李亚坤
- 盐岩非线性流变性态及地下复杂溶腔变形数值分析
- 2017年
- 针对平顶山盐田盐岩层数多、单层厚度薄、泥岩夹层多的特点,建立等效复合单元代替互层状盐岩体,利用ABAQUS软件对马庄井田的地下溶腔进行三维数值模拟研究,探讨不同内压下,腔周塑性区围岩的非线性流变性态以及溶腔体积缩减规律。结果表明:(1)等效复合单元在稳态蠕变阶段具有较好的数值稳定性,泥岩能有效地限制黏塑性区范围以及围岩向洞内位移的发展;(2)在围压(8 MPa)作用下,互层状盐岩单元体基本呈现线性小变形特征,溶腔体积收缩率与蠕变持续时间均呈现最低值,分别为3%与2.5 a,随着内压增大(8~12 MPa),互层状盐岩单元体开始呈现非线性蠕变,但经过较短时间后(2.5 a)体积收缩率逐渐稳定至一较小值,约为3.5%,随着内压的迅速减小(≤4 MPa),腔周盐岩逐渐呈现非线性大变形特征,表现为稳态蠕变时间增长,蠕变速率增加,5 a后围岩蠕变仍在稳定增加;(3)塑性区围岩内的黏滞系数随时间普遍加大,体现了互层状盐岩在储气运行过程中越来越稳定的变形趋势,因此,实际运行时储气压力应控制在合理范围(4~12 MPa),尤其要减少在较小内压下的蓄气运行时间。
- 王志荣郭志伟王泉更陈玲霞张利民
- 非线性井底流压条件下煤层气试验井产能预测模型及应用被引量：4
- 2019年
- 为了探索水力压裂条件下焦作"三软"(软煤、软顶和软底)矿区低渗煤层煤层气渗透机理及产出规律,首先基于储层压裂缝扩展模型,根据压裂后裂缝孔隙度与渗透率的关系,建立了储层压裂渗透模型,着重考虑了井底流压的非线性动态变化对煤层气产出的影响,建立了产能预测模型,并进行了试验单井的应用及分析;其次,根据压裂缝几何参数与井底流压,计算得到试验期理论产气量,通过历史拟合法将试验期实采数据、试验期理论产出及试验期模拟产出3者进行对比分析,从而验证了产能预测模型的正确性;最后,结合相关参数,运用产能预测模型对矿区GW-002试验井进行生产期2 450 d的产能预测及经济评价期内的采收率计算。结果表明,该试验井生产期内平均日产气量可达587 m^3,累计产气量可达1.05×10~6 m^3,经济评价期内采收率可达32.86%,满足了煤层气开采技术要求。研究成果可用于指导"三软"矿区煤层气井压裂抽采实践与产能预测。
- 王志荣杨杰陈玲霞郭志伟
- 关键词：水力压裂井底流压采收率产能预测
