《煤层压裂技术革命》郭大立

煤层压裂技术革命郭大立教授/博导2011年10月－－兼谈煤层气排采技术前言煤层压裂是煤层气开发利用的核心和关键。近年来，煤层压裂在技术上已有很大进步，在应用上已取得显著成效，但也暴露出一些重大问题，亟待转变思想，大胆创新，以煤层压裂技术革命的形式，用非常规手段（这里提出非常规体积压裂）解决制约这种非常规资源勘探开发的技术难题和瓶颈，真正实现煤层气井长期高产稳产这里，首先归纳煤层压裂地质特征，揭示煤层压裂裂缝规律，分析煤层气采出机制；然后，以此为基础，探讨煤层压裂技术革命的发展方向、实现途径、可行方案和配套措施，并专门针对煤层气排采技术进行深入探索汇报提纲煤层压裂地质特征煤层压裂裂缝规律煤层气采出机制煤层压裂技术革命的发展方向煤层压裂技术革命的实现途径煤层压裂技术革命的可行方案煤层压裂技术革命的配套措施结论、展望与建议一.煤层压裂地质特征具有复杂的演化史和构造变形史，构造样式复杂，变质作用类型多，平面及纵向上的非均质性强测井资料统计分析的韩城区块3#、5#、11#在纵向上的非均质性一.煤层压裂地质特征呈现层状结构，煤岩多孔松散、胶结程度较弱区块参数名称数据单位备注韩城区块泊

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比0.33无因次3#弹性模量3350.2MPa泊

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比0.32无因次5#弹性模量3656.1MPa泊

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比0.31无因次11#弹性模量5220.4MPa三交区块泊

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比0.26无因次5#弹性模量2483.7MPa保德区块泊

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比0.34无因次8#弹性模量2812.3MPa泊

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比0.41无因次13#弹性模量1576.5MPa大宁－吉县区块泊

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比0.32无因次5#弹性模量1637.1MPa泊

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比0.30无因次8#弹性模量2865.1MPa原煤电镜扫描结果综合岩石力学实验及测井解释的结果一.煤层压裂地质特征普遍发育天然裂缝、面割理与端割理，充填物少，主要为碳酸钙、黄铁矿等面割理端割理一.煤层压裂地质特征属于典型的压敏储层，压力敏感性强六块煤芯的压敏实验结果当围压增至12MPa时，煤芯剩余渗透率在1.78～5.14%，平均为3.86%当回复至1MPa时，煤芯渗透率损失在55.12～78.48%，平均为63.91%一.煤层压裂地质特征基质渗透率普遍低，储层物性变化大渗透率分布四个区块的不完全具有代表性室内实验结果可能受所取煤样所限，汇报提纲煤层压裂地质特征煤层压裂裂缝规律煤层气采出机制煤层压裂技术革命的发展方向煤层压裂技术革命的实现途径煤层压裂技术革命的可行方案煤层压裂技术革命的配套措施结论、展望与建议二.煤层压裂裂缝规律裂缝形态：目前，国内外在裂缝起裂与延伸方面，存在两套理论，即弹性断裂力学理论和天然裂缝开启理论压裂基础理论弹性断裂力学理论天然裂缝开启理论垂直缝水平缝分支缝转向缝T形缝复杂裂缝裂缝网络水平井压裂形成裂缝网络，称之为体积压裂；直井压裂形成裂缝网络，称之为缝网压裂，也属于体积压裂的范畴长轴短轴长轴短轴二.煤层压裂裂缝规律裂缝形态：从煤层压裂的现场监测结果来看，无论是测斜仪监测，还是微地震监测，9井14层压裂形成的水力裂缝形态都是一致的。这里仅显示韩3-1-015井11#煤层压裂的微地震监测结果，并进行分析韩3-1-015井11#煤层压裂的微地震监测结果二.煤层压裂裂缝规律裂缝形态：根据压裂基础理论，结合煤层压裂地质特征，以现场裂缝监测结果为依据，综合判定煤层压裂所形成的水力裂缝为裂缝网络，平面上呈不规则的椭圆形；为便于研究和计算，平面上简化为基本规则的椭圆形煤层压裂裂缝模型以井为中心，基本呈对称分布该裂缝网络主要由主裂缝、次裂缝、微细裂缝交织而成，可形象化比喻为交通网络，其中主裂缝是高速公路，次裂缝是普通公路，微细裂缝是乡村小道主裂缝，从井筒向外，沿最大主应力方向延伸次裂缝，连接于主裂缝开始延伸，大割理微细裂缝，连接于次裂缝，小割理或微裂隙该裂缝模型可解释所有现场现象，易于被专业人士接受二.煤层压裂裂缝规律裂缝规模：为研究煤层压裂所形成水力裂缝的规模，对测斜仪监测结果和微地震监测结果进行统计分析9井14层压裂的裂缝监测结果井号煤层裂缝方位裂缝长轴/m裂缝短轴/m韩3-5-07711#NE1502001605#1701703#NE345340140韩3-5-08611#NE30180110韩3-1-01511#NW102701505#1601603#NE5039070WL2-018向111#NE40300160合试511#NE452101005#NE4516050合试45#

100100韩3-3-03911#NE57192

韩3-4-08511#NE57238

韩3-4-08611#NE5764水力裂缝在长轴方向的动态裂缝半长在85-195m之间，平均为119m；在短轴方向的动态裂缝半长在50-85m之间，平均为63.5m；长轴与短轴之比为1:0.53为便于后面研究和计算，设定裂缝规模：长轴、短轴方向的动态裂缝半长分别为120、60m，长轴与短轴之比为2:1二.煤层压裂裂缝规律裂缝规模：用煤层压裂三维模拟软件计算支撑裂缝（有效裂缝），并用现场监测的动态缝长进行校核统计模拟结果表明：水力裂缝在长轴方向的支撑裂缝半长在45-81m之间，平均为59.2m，占动态裂缝半长的49.7%；估算在短轴方向的支撑裂缝半长为40m左右为便于后面研究和计算，设定裂缝规模：长轴、短轴方向的支撑裂缝半长分别为60、40m，长轴与短轴之比为3:2动态裂缝网络支撑裂缝网络汇报提纲煤层压裂地质特征煤层压裂裂缝规律煤层气采出机制煤层压裂技术革命的发展方向煤层压裂技术革命的实现途径煤层压裂技术革命的可行方案煤层压裂技术革命的配套措施结论、展望与建议三.煤层气采出机制采出机理及过程：煤层气的储集主要依赖于吸附作用，当煤层压力降落到解吸压力之下时，煤层气从微孔隙表面分离，通过基质和微孔隙扩散进入裂缝中，再经裂缝流入井筒，即先解吸扩散后渗流入井的采出过程面割理端割理气体从基质中解析流入支撑裂缝或井筒三.煤层气采出机制采出机理及过程：煤层气的储集主要依赖于吸附作用，当煤层压力降落到解吸压力之下时，煤层气从微孔隙表面分离，通过基质和微孔隙扩散进入裂缝中，再经裂缝流入井筒，即先解吸扩散后渗流入井的采出过程面割理端割理气体从基质中解析流入支撑裂缝或井筒三.煤层气采出机制影响产气量的因素：主要有七大因素煤层厚度吨煤含气量煤层压力解吸压力煤层渗透率压降面积排采制度与举升工艺地质因素压裂因素排采因素不可控因素可控因素三.煤层气采出机制渗透率的影响：研究表明，煤层的低渗严重限制了煤层气井的产量，例如:0.1mD的低渗煤层在10MPa的压差下，5年流过50.6m，10年流过64.1m，15年流过69.7m不同渗透率储层在不同压差下流体流经的距离与流动时间的关系三.煤层气采出机制压裂的作用：主要是形成支撑裂缝带，犹如大幅扩张井筒或钻水平井，有效沟通远井区域，缩短流体流入井筒的距离不压裂压裂压裂形成水平缝压裂形成垂直缝或支撑裂缝带两相渗流解吸区单相渗流压降区三.煤跃层气采拴出机制压降面壮积的影促响及其振计算：根据裂缝泥评估结果签，可计算踏压降面积矛；结果表纺明：现有佳压裂技术泰不能支持艇高产；即哈使高产，扇无论如何闲排采，由笛于供气不证足，必将蕉快速衰竭曾，无法稳格产面积（m2）5年10年15年不压裂压裂不压裂压裂不压裂压裂支撑裂缝面积075400754007540压降面积80443148012908405861526244699条件：煤层均质且各向同性，渗透率为0.1mD，不因压裂和排采而变10MPa压差稳定、连续生产排采不影响支撑裂缝的规模和导流能力压降面积厌与支撑裂御缝面积随告生产时间透的变化因此，兰煤层压嫌裂技术间必须革永命；同疗时，唯晕有煤层澡压裂技母术革命击，才能牛实现煤沫层气井忍高产稳蛋产，从怨而推动斧煤层气宋勘探开滴发事业美和煤层如气大规叙模开发胡利用！汇报竹提纲煤层压裂巾地质特征煤层压裂忘裂缝规律煤层气鲁采出机戒制煤层压愉裂技术狱革命的议发展方嫁向煤层压裂山技术革命芝的实现途裕径煤层压裂谅技术革命趣的可行方扇案煤层压捎裂技术邪革命的常配套措详施结论、展痒望与建议非常规信体积压占裂：在尽可珍能不降繁低煤层至渗透率律的前提助下，造旁最大可建能的支洽撑裂缝朴网络，钥形成横彻贯南北骗、跨越酬东西、鲜四通八摔达的立唱体化裂不缝网络每，完全伏彻底地砖沟通远驻井区域喜，流体百奔流入庄井四.煤层敲压裂技术策革命的发阿展方向发展方向同时，承耻前启后，偷推动地质遍选区、选翅井选层、冒井网部署渐、合理完路井、正确惹排采等技袄术，实现电跨越式发恋展（后面充专门详细焦探讨井网花部署、正漂确排采等释）四.煤枕层压裂者技术革订命的发午展方向汇报洞提迎纲煤层地掘质特征煤层压裂桌裂缝规律煤层气采陡出机制煤层压裂闯技术革命累的发展方翼向煤层压裂袄技术革命烛的实现途凯径煤层压义裂技术唇革命的擦可行方恐案煤层压膛裂技术肥革命的殖配套措戚施结论、伤展望与糠建议扩张动键态裂缝花：最大可晓能地扩狸张动态牛裂缝网丹络，主摩裂缝深惨度穿透廉，次裂遗缝充分谋延伸，浑微细裂毯缝完全绞开启五.煤层吉压裂技术血革命的实欠现途径最重要耽和关键疤的途径果：压裂液唇粘度施工排量压裂液惩用量扩张动炮态裂缝肝：①提高压裂谈液粘度是屋必然的选据择，但压裁裂液的高懒效能与低足伤害、与捞低成本永摊远是矛盾五.煤袖层压裂劈燕技术革洋命的实和现途径根据模促拟结果苍，考虑偏低伤害食与低成岁本的要疯求，压唉裂液粘羡度可选念3－6脾cp，怨最佳5爱cp120×池60m143翁.7×裁76.富2m扩张动态杂裂缝：②提高压裂翼施工排量已是必须的盛，唯有强政大的动能惭，才能满赵足超常规扮的需求五.煤层绝压裂技术配革命的实伯现途径根据模干拟结果禽，考虑苏设备能棒力，施腔工排量弹可选1皆5－2欢0m3/mi葡n，最闪佳16旋m3/mi腾n120洗×60向m176.技2×93领.4m扩张动卸态裂缝率：③众所周咱知，大唐规模五.煤层静压裂技术橡革命的实谢现途径根据模拟桥结果，找渡拐点，压肝裂液用量暮可选28混00－3御500燥m3，最佳3持000m3120疾×60弦m258.艺3×13团6.9m有效支物撑裂缝纪：动态裂缝竿不管用，止支撑裂缝柱才有效，啦这与页岩孙气体积压渔裂本质不掉同五.煤层停压裂技术蓬革命的实东现途径最重要姑和关键叫的途径痛：高性能压晨裂液和超栋高排量支撑剂轻膝重结合支撑剂大疾小结合布砂方案式优化有效支第撑裂缝列：①高粘压裂厅液易于携泛砂，超高悦排量便于乱带远五.煤层撒压裂技术桥革命的实摆现途径有效支撑踩裂缝：②超低密劣度支撑舌剂输送沸到远端调，普通米密度支蜘撑剂铺楼设于近步井地带五.煤辅层压裂碌技术革糖命的实确现途径有效支雪撑裂缝首：③细砂进入日微细裂缝侦，中砂支浸撑次裂缝承，粗砂饱陆填主裂缝五.煤层袋压裂技术嫌革命的实眉现途径有效支枕撑裂缝滴：④系统优化兆布砂方式首，例如优谨化前置液沟用量、合疾理设置砂烤比等五.煤州层压裂吉技术革德命的实养现途径汇总及要飞求：这里命名融为非常规委体积压戴裂五.煤工层压裂纽奉技术革笑命的实维现途径压裂液衔：高效能践、低伤遥害、低券成本压土裂液，问其粘度敬为3－逝6cp涉，最佳亏5cp朱，其低承伤害应德与活性间水的伤彼害（1苏5％）丸相当，携其低成拥本应与页活性水毒的成本贱（1％短KCl逃，添加蛮剂43探元/m3）相当支撑剂凳：两结合的浊支撑剂，朱大小结合溜指应有1蝇00目、缎40/7浪0目、3概0/50狼目、20孩/40目竭的支撑剂芦，而轻重细结合指应钓有常规密疾度支撑剂造、超低密诊度支撑剂施工排直量：施工排量贿15－2创0m3/min书，最佳1渴6m3/min压裂液团用量：压裂液用朋量280裹0－35荡00m3，最佳单300羊0m3施工压临力：预计施末工压力路比普通匠情况高湾10－皆20M弄Pa汇报礼提纲煤层压胀裂地质隆特征煤层压折裂裂缝堪规律煤层气橡采出机缝制煤层压慎裂技术肃革命的戴发展方谷向煤层压裂吴技术革命傍的实现途殃径煤层压裂阶技术革命悦的可行方时案煤层压裂击技术革命究的配套措联施结论、展患望与建议压裂液可棕行方案：现有的遥活性水稳、T膜D-1旷清洁压庆裂液、胍胶压钟裂液显载然不能弊满足要浊求，而科且为充脚分张开瓣煤层割目理和微价裂隙，践最佳方恭式是采床用复合堆压裂液莲（高粘管与低粘的配合）柏以交替退的形式膊注入。准目前，致西南石毅油大学洗已成功绝研制出胶这两种谜压裂液提体系及寇配方，连完全满移足要求六.煤层率压裂技术膨革命的可羞行方案性能指标活性水压裂液TD-1清洁压裂液胍胶压裂液无伤害压裂液高效能压裂液伤害率（%）13.5115.82751.869.7粘度（cp）1.015.01201.05.0悬砂能力（s）2.828～3552316摩阻（%）10030－4025－3510035－40成本（元/方）431202302090支撑剂可张行方案：现有石英办砂为10迎0目、4赠0/70逼目、30圾/50目妻、20/屯40目等鞠各种粒径扔，体积密泡度为1.叛55g筹/cm3。超低代密度支瓣撑剂已孤有20笋/40狼目，体秩积密度坦为1.子15渣g/c驻m3；但理径想的超吃低密度字支撑剂典应为1跌00目重、40驳/70怀目两种桃粒径，钥体积密堤度为1耀.00替－1.吼05递g/c谷m3；如无芳现货供苦应，可碰自行生狼产，因洲为该技张术的核败心已被扇掌握六.煤铲层压裂肺技术革膜命的可宪行方案石英砂超低密度支撑剂泵注可行研方案：范例：非坚常规体积汤压裂的三煤级交替注演入六.煤层抖压裂技术窝革命的可育行方案第一段：无伤害压嫌裂液40肿0m3，缓慢麦提升排纳量，由挺1－1积5m3/min层，起到保竞护煤层、悬减轻压敏浅效应的作驴用，同时盾压开煤层呀，初步延沾伸裂缝第二段趣：无伤害压冠裂液70订0m3，排量邪15m3/mi货n，充娘分延伸燥裂缝第三段：高效能痛压裂液荷400致m3，排量1床5m3/mi溪n，预100鞠目和4醒0/7需0目超腊低密度耽支撑剂绝、30慕/50钞目石英凳砂2－佩8％砂相比，以欧进入微就细裂缝州为主第四段：无伤害压市裂液20茎0m3，排量板16－阶8－1光6m3/min陡，排量提适升并脉冲般，充分起碌裂新的割制理和微细拒裂隙第五段巡寿：高效能压荒裂液50虎0m3，排量听16m3/mi累n，扭100设目和4蛛0/7默0目超配低密度协支撑剂各、30度/50定目石英伸砂5－底12％菜砂比，劳兼顾次匆裂缝和乌微细裂束缝第六段：无伤害狭压裂液纸200照m3，排量缩慧17－白10－唱18m3/min救，排量再啄次提升并胞脉冲，充低分扩张主桶裂缝、次朋裂缝和微未细裂缝第七段：高效能压难裂液60胜0m3，排量1补8m3/min泥，30兄/50目零、20灵/40目膀石英砂1组0－30址％砂比，妇饱填主裂性缝，支撑毕次裂缝压力、设岩备、井场肆可行方案居：六.煤企层压裂虑技术革辨命的可累行方案压力：预计施工愤压力比普骄通情况高敏10－池20MP胞a，一方馅面是因为狠井筒摩阻励变大，另沃一方面是症因为故意竿有所堵塞进，以便更馆充分地开漂启割理和浩微细裂隙侍。这就要台求更高钢求级（至少童N80）滤、尽可能粘更大管径阿（7英岔寸）、质妨量合格的福套管，井衔口耐压也妈要提升，抚可选用7亩0井口设备：现有设泰备可以沟满足要患求，两呜套压裂款车可确易保施工辆排量达怒到15贼－20念m3/min井场：丛式井井赶场的优势锈得以发挥州。对于要绵求的30咳00m3压裂液用沫量，如果欲液灌容积嫩不够，可南改为折叠炸式、能加套高的液灌抹，或者类消似于国外摧页岩气压樱裂的模式如，挖坑造贡湖经济可行食方案：六.煤希层压裂萍技术革秩命的可产行方案压裂费机用估算继：与两层同压裂合骂计相比塌，非常占规体积乏压裂需低要增加粒的费用版主要源塔于设备途运行时嘉间加长笛和压裂为液增加血，可以陵减少的常费用主疏要是一唯次动迁蒜、一次绍射孔、藏一次下四泵，因宁此估算御非常规潜体积压拾裂的费缴用大致宰为70家万元±化5万元费用对凤比：泡沫压江裂的费撑用为9戏0万元为，与之东相比，该非常规役体积压丈裂的费封用不高待，何况踪蝶效果远泄好于泡索沫压裂综合效益邮：正如后健面井网享部署所罩述，采尽用非常结规体积疲压裂后陪，每平淋方公里纷可少部挥署1－沸4口井迹，其节沉约的费洒用足以鸟补偿非馋常规体拔积压裂断增加的乖费用；庄甚至为爹达到接圣近的压苹降面积费，每平垫方公里工现有压每裂需部见署50构口井，叮而非常春规体积公只部署俩8口井栋（后面优阐述）总之，虽兼然一些细蚕节还未考隐虑，但非场常规体积房诚压裂的可扇行性是肯滋定的汇报织提纲煤层压裂拜地质特征煤层压裂廊裂缝规律煤层气采杂出机制煤层压筒裂技术壁革命的率发展方珍向煤层压裂网技术革命净的实现途拔径煤层压裂贺技术革命且的可行方凤案煤层压搂裂技术寸革命的粥配套措策施结论、塌展望与展建议井网部殿署：一个长征期困扰店的难题省现在基寒本可以们回答了七.煤古层压裂敏技术革长命的配清套措施现有井挑网（3棚50×畜350恰m正方剥形）及嚼压裂最小主垄应力方飞向350呢m150m350关m150援m150迫m350驳m350m150堡m生产5劳年：压降面积粱2833些20m2，覆盖善率28揭.3%良，未见泊井间干篮扰生产1间0年：压降面积琴3652谢74m2，覆盖傅率36议.5%锈，未见壤井间干戴扰生产15恩年：压降面积省4022稍91m2，覆盖卵率40并.2%牙，未见千井间干义扰条件仍是吓：0.1泪mD煤层侵，10M南Pa压差覆盖率质低，1倍5年都挑不能井散间干扰井网部虽署：对于近水期调整朴后的矩田形井网七.煤样层压裂股技术革剑命的配巨套措施现有井树网（3浅50×碎250副m矩形显）及压拳裂最小主艳应力方晋向125m250m125衣m150m350肚m350颗m150跃m生产5偶年：压降面积斯3777幸60m2，覆盖率旺37.8旁%，未见胶井间干扰生产10兵年：压降面积阶4870很32m2，覆盖志率48益.7%北，未见敏井间干沫扰生产15朱年：压降面积驻5363用88m2，覆盖率红53.6闹%，未见状井间干扰条件仍是本：0.1沟mD煤层膜，10M缠Pa压差覆盖率封低，1莫5年仍致不能井驴间干扰250率m250享m井网部梅署：实施非常蹄规体积压箩裂，调整岸井网七.煤层杯压裂技术柜革命的配侧套措施最小主叫应力方愧向生产5年台：压降面梦积92护075顿4m2，覆盖狐率92躲.1%丘，1年判就实现尺井间干劝扰生产10浑年：压降面衫积93折821倒1m2，覆盖率慢93.8杠%，1年藏就实现井闸间干扰生产15巷年：压降面浴积94叙583没5m2，覆盖率许94.6近%，1年俗就实现井疮间干扰条件仍淘是：0六.1m愈D煤层差，10燥MPa版压差若平移祖错位形堵成菱形掌井网，挑更佳新井网（邀500×言250m钱）及非常况规体积压淘裂井网部署询（总结理馒想的井网愉）：影响井网滤部署的因纷素较多，春但最主要种的因素是激两个，即难压裂和煤像层渗透率翁。为达到顾理想的压膏降覆盖率扫，总结井尚网如下七.煤秆层压裂殃技术革棉命的配壤套措施菱形优裂于矩形蹄，矩形正优于正宽方形渗透率0杀.1mD窄（8口井江）：菱形井胜网：1层000星×25乏0m矩形井网掉：500乡丰×250卸m渗透率为粥1mD（柔6口井）呢：菱形井阁网：1俘100陪×30俊0m矩形井辫网：5蓬50×绍300稍m现有压裂非常规体看积压裂菱形优柄于矩形受，矩形蔬优于正注方形渗透率0挨.1mD征（50口适井）：菱形井网镰：400惠×100勤m矩形井打网：2惯00×说100讯m渗透率钥1mD踪蝶（40健口井）备：菱形井网般：500熊×100肝m矩形井防网：2蓬50×张100静m井网部委署（现细有井网附的补救医措施）锡：新钻四口涉加密井，烈实施非常楼规体积压场裂，效果舞较好；选屈择四口老洒井进行重毒复压裂，炒若实施非找常规体积岗压裂，效疑果也还不共错七.煤层叹压裂技术颠革命的配意套措施正确排采他：错误的排皆采可能导役致前功尽哄弃，这在恼多年的生布产实际中辰得以充分霞体验；同覆时，基于刘问题的复即杂性，现矿有的煤层汤气排采是斜目前最薄盆弱的环节滑，也是煤芒层气勘探冷开发最突贝出的问题碧和瓶颈。夹因此，下匹面将用大报量篇幅加逼以论述七.煤层催压裂技术相革命的配贺套措施西南石油宅大学在近叨期论证煤孔层压裂技蛛术革命的诞过程中，羊从非排采欠专业人员锈的角度，召获得了一语些独到的耳认识和见接解，具有崇一定理论泊基础。这肿里精选要妥点，奉献伴出来，以恰期抛砖引档玉、推动料煤层气排碗采技术发蜓展正确排惰采：西遵南石油产大学的等认识七.煤涉层压裂例技术革谢命的配到套措施原则1：洽即使不能究扩大压降难面积，至鸭少也不能燃缩小压降央面积原则2究：即使接不得不阻伤害煤退层渗透例率，至阻少也要由努力降吨到最低原则3要：既不御能缩小阶支撑裂武缝面积腾，也不哈能降低浸裂缝导鱼流能力遗憾的多是，这半三条原偿则缺乏兴可操作梨性，因阴为目前苹还缺乏转技术手负段去认刑知压降羡面积、件煤层渗所透率、省支撑裂拜缝的状糠况及其浪实时变微化。为兼此，下菊面进行骗分析，售并寻找嗽技术对射策；同度时，为扑简明直渗观，建废立了相什应的模氧型根据煤层攀气排采机赤制，正确天的排采应乖满足下列虽三条原则狐：（一）正确排呜采的原萄则七.煤层俱压裂技术舍革命的配深套措施借用渗流公笼式变形得到引入记号从而得到正确排采激：西南石蓄油大学的只认识（二）模型及说苏明用于煤层锦气排采分汁析的简易闷模型（三条眼原则的暗要素皆途包含其夫中，虽夸然不一碍定精细胜和完善阻，但简滋明直观痛，寓意含深远）有效井径压降半径排水指数流体粘度煤层渗透率表皮系数（三）京主要影响因条素及分谷析七.煤层曾压裂技术罢革命的配抚套措施正确排拦采：西啊南石油会大学的银认识有效井悠径有效井侮径与井酿径、压本裂形成蜻的支撑脸裂缝面隔积和裂眠缝导流买能力相兴关，由循Pr勾ats写提出，娃郭大立苏清楚揭哄示了其芹函数关威系。压腿降半径吧与有效票井径成唯正比关激系，而翅非常规懂体积压螺裂的核抄心就是趣最大可便能地扩诸大有效拣井径压裂的骡主要作封用是形婚成支撑拼裂缝带援，犹如响大幅扩酿张井筒绩或钻水五平井，跑有效沟泼通远井泽区域，卡缩短流俘体流入训井筒的玩距离七.煤层机压裂技术勺革命的配变套措施正确排庙采：西坡南石油伞大学的教认识有效井径毫无疑问州，理想的指排采是控确制最佳的较流速，使扔得支撑剂振保持稳定撑、而煤粉看可以返排锻出来、同饲时排采设彩备能够连较续生产。席因此，在习既定的客狱观条件下夸，找到日镜产水量和以日产气量删的最佳范郊围、并予敞以控制十职分重要有效井汪径由压倘裂形成蚀的支撑哭裂缝决耀定，但擦随排采惰过程而醋可能变芝化；主叙要影响此因素是蚊支撑剂继回流和各煤粉污瓜染支撑减裂缝，孤现场表念现为支窑撑剂和病煤粉返录排，甚耀至可能壁造成卡板泵，不泳得不修畜井而影龟响连续谊排采七.煤层堵压裂技术奋革命的配庆套措施正确排么采：西腔南石油贫大学的湾认识排水指数排水指数萌是创造性株引入的新占概念。由幼下面两式李可以看出尝，排水指己数是可测担量、易计喇算的，也偷是压降半贴径、有效雄井径、煤阿层渗透率基、表皮系晴数等客观娇因素的综患合体现事实上，饭煤层气排炒采是利用汤排水降压婶原理，通夏过先解吸耗扩散后渗庄流入井的江采出过程乘而实现的坐，因此压谁差和产水侦量是最重青要的控制君参数排水指数敏的引入具糕有重大意惠义，它改峡变了单参粉数控制的绪现状，强探调多参数圣的均衡性巷与综合协娘调性，是鉴排采技术忧的重要发忠展和认识穷飞跃七.煤润层压裂茎技术革狱命的配戒套措施正确排摘采：西帆南石油什大学的急认识排水指数压降半径朝与排水指材数成指数护增长关系肾；基于此拜，可建立鄙煤层气排计采最重要墓的标准在正常排司采的情况眯下，有效新井径、煤捷层渗透率精、表皮系栏数等客观非因素不变菜，压降面衫积的大小彻及扩展由参排水指数作体现并予存以控制。榜因此，排集水指数的价大小非常凤重要，它餐决定了压固降面积的胡大小；而希更重要的竭是排水指惕数随时间着的变化，忧它深刻揭余示了压降叫面积的动霸态扩展综上，煤耀层气排采满最重要的念标准就是肉高数值的润排水指数奔，并不断尺缓慢提高恶，以不断应扩展降压混面积；否开则，就一荐定是错误颤的排采七.煤层统压裂技术赶革命的配总套措施正确排采娘：西南石信油大学的派认识煤层渗透允率煤层渗透闯率由客观茶储层条件需决定，受洪压裂和排震采两大过排程影响，猪而最主要谈的影响因膀素是压力宽敏感效应煤层的压轿敏效应是嚼毫无疑问佛的，如图毅所示。这田个图反复僚出现说明弱了其代表蔑性，也说种明实验研勿究太少了积。目前，励最关心也淋亟待解决范的问题是著压力增加岁或减小速芳度对压敏绩效应的定悦量化描述如、压力多上次循环对悲压敏效应钳的具体影春响；以此搭为基础，爬可以设计氏压裂过程壤中保护储宪层，并指活导排采过锁程中控制槐压降七.煤层箩压裂技术骆革命的配劫套措施正确排采效：西南石威油大学的删认识煤层渗突透率尽管上剩述最关厅心也亟保待解决搅的问题芳目前尚眨未解决俊，但从恒定性的浅角度，川还是易只于界定增煤层气捆排采的悦正确与列错误排采过程握中，井底坟压力必须奔是不断缓延慢降低的葡过程，可凭以先快后客慢，因为肺压裂过程溉对裂缝周把围煤层的糕影响，而沸且排采初偷期利于压猛裂产生的祸煤粉及时惰返排出来蕉；但绝不侍容许下降袭太快，甚革至是突变排采过阵程中，要任何井成底压力修的上下糠波动都钥是对煤隐层渗透美率的伤揪害，而宜且波动织幅度越岩大，伤驱害就越获严重。积事实上联，这种嚼井底压湾力的上脖下波动头和循环窝往复的类加载，喉纯粹是近人为的蓄、强加移给煤层羞的附加绝伤害，菜是必须社明确禁迷止的错鞭误排采紧行为，宴也完全换可以避赴免七.煤吵层压裂穴技术革诱命的配约套措施正确排似采：西简南石油伴大学的存认识表皮系剥数无论是压芳裂过程中多压裂液对祝煤层的伤忠害，还是虫排采过程值中煤粉对荣煤层渗流织通道的堵虎塞，都称蹄之为表皮引效应，用群表皮系数黑来度量压裂过珍程产生纳大量煤贝粉是必嘱然的，冲因为煤魔岩的特蝴殊结构理，加之行高速流刷对煤层北的冲刷好以及携脉砂液的荡磨蚀。扔这些产蜓生的煤俘粉能通叉过手段时实施隔勒离和稳惨定固然怜好，否畅则就应漂及时（竖尤其是诉排采初肉期）返援排出来笨，甚至暖不惜以抢轻微的纱支撑剂书返排为恢代价，梁因为表输皮效应屡的危害因实在太棉大排采过程妨产生煤粉侦是很不正展常的，对熄于中产井池和低产井柿尤其如此往。为此，妖必须严格米禁止日产巩水量和日结产气量的草大幅拉升构，避免激事动煤层而搬产生煤粉根，从而影独响煤层气秆排采及其衔效果七.煤迁层压裂歇技术革骑命的配予套措施（四）正确排堡采的标滩准及实千例分析正确排采蹈：西南石按油大学的院认识标准1报：前低移后高的树排水指渗数，确就保排水常指数不疲断缓慢耕提高标准2：扰降低井底外压力必须广缓慢，禁直止下降太指快和上下堆波动标准3计：提升谁日产水屈量和日平产气量养必须缓浊慢，禁由止大幅粥拉升这三条吓标准都定具有可灵操作性概，虽然驾目前还迟没有针功对各区丧块进行统量化和波细化，掩但其重享大意义波是显而梳易见的车。下面酸，随机傍选择球8口井弓进行分行析，其既中保德忠2口井彻、韩城榜3口井哪、大宁互－吉县衡3口井根据上述草分析，提胞出正确排新采应满足冤下列三条皆标准：七.煤锡层压裂亦技术革霉命的配旱套措施（四）正确排采尽的标准及移实例分析正确排渣采：西似南石油插大学的亲认识七.煤层嫁压裂技术肾革命的配峰套措施（四）正确排采缸的标准及杆实例分析正确排忙采：西哭南石油未大学的沃认识七.煤层犯压裂技术剖革命的配翅套措施（四）正确排弱采的标不准及实野例分析正确排采妹：西南石批油大学的陕认识七.煤担层压裂驰技术革描命的配赶套措施（四）正确排采纲的标准及姻实例分析正确排多采：西报南石油抖大学的论认识七.煤闯层压裂督技术革日命的配祥套措施（四）正确排采框的标准及卧实例分析正确排采昨：西南石交油大学的掠认识七.煤份层压裂票技术革润命的配渗套措施（四）正确排采粪的标准及茶实例分析正确排采唉：西南石泪油大学的睬认识七.煤羞层压裂洞技术革朱命的配你套措施（四）正确排采铺的标准及狸实例分析正确排蔑采：西脱南石油逗大学的耕认识七.煤层罪压裂技术嗽革命的配凯套措施（四）正确排采昆的标准及际实例分析正确排采通：西南石疑油大学的疮认识七.煤层办压裂技术户革命的配醋套措施正确排盖采：西维南石油眨大学的像认识（五）合理排采归需解决的炭问题和技泼术对策问题1兴：压敏珠效应的有定量化储描述问题2愉：支撑掀剂回流别的预测躬、控制盐和预防问题3：永煤粉产生糟与堵塞的砖预测、控论制和综合住治理问题4饭：定量倒化排采钳、实时捎诊断和的动态预塘警下面简单棚分析这些林问题，提甚出相应的难技术对策止和研究思满路；事实凶上，其可伴行性已经鹊论证，并俊已初步进周行了先期菌探索前面提拨出的三缝条标准讲只是定杨性的，曲只能称亚之为正像确排采涝。要使弟正确排货采过渡埋为合理奋排采，崇亟待解鄙决下列点四个问示题：七.煤祝层压裂避技术革女命的配身套措施正确排且采：西屈南石油腊大学的察认识压敏效骑应的定络量化描玩述实验测赔试：测定不同尊区块煤芯搞增压速度寄与渗透率壳损失的关射系曲线、宴压力多次荐循环渗透匹率损失的育情况，找耀出增压速喉度临界点数值模著拟：建立数值悠模拟模型悦，数值求池解增压速毕度临界点应用：利用煤芯蚊岩石参数尽结果，建早立不同区桐块岩石参拴数与临界忠增压速度量关系的图饥版；根据薄测井数据病得出煤层乏岩石参数斯，对照图琴版，设计辽压裂泵注费程序，指枝导排采控盲制压降速猛度作用：设计压锯裂过程绢中保护贞储层，姨指导排脊采过程聚中控制蛮压降内容：压力增加巴或减小速犯度对压敏刺效应的定滑量化描述守，压力多杠次循环对烦压敏效应哪的具体影贫响对策：七.煤层视压裂技术社革命的配蹲套措施正确排采抛：西南石校油大学的堂认识支撑剂回控流的预测泛、控制和铜预防预测：综合考况虑地质杠、压裂熄、排采牧等因素吨，建立身神经网姓络预测击模型，畅并以大苹量现场老资料为狐样本，觉进行准除确的预复测控制：利用神志经网络明预测模咐型，调币整流速册，模拟感计算出验压后吐萍砂的临争界流速桨；自行轰设计和酷研发实探验装置亭，模拟番真实煤共层条件惭，实验鞋测试压懂后吐砂敲的临界榨流速；巡寿相互验石证，现隐场检验预防：在预测压馅后吐砂而旋且控制无爬效的情况为下，研究逢并综合应种用纤维防奴砂、树脂槽涂层砂、轰弹性砂等迟手段，并肚优化压裂鞋布砂方式作用：防止支抹撑剂回豆流，避利免卡泵左而影响阅连续排监采；同蜻时，既悉不缩小铅支撑裂沸缝面积毛，也不湾降低裂会缝导流松能力内容：支撑剂氧回流的油神经网饭络预测盯，压后仅吐砂临灶界流速笔的模拟也计算与纸测试，盲预防支亩撑剂回互流的综倾合应用卵与优化对策：七.煤层耳压裂技术展革命的配庄套措施正确排业采：西悉南石油幕大学的津认识煤粉产信生与堵际塞的预放测、控洋制和综姿合治理预测：综合考屡虑地质族、压裂晋、排采抖等因素卷，建立凯神经网隔络预测可模型，轨并以大降量现场痒资料为里样本，狡进行准河确的预著测控制：利用神济经网络投预测模封型，调叉整流速伟，模拟翅计算出妻煤粉返脏排的临源界流速救；自行掀设计和捷研发实穗验装置泳，模拟脆真实煤生层条件颗，实验受测试煤按粉返排申的临界骗流速；再相互验众证，并靠现场检叮验作用：尽可能篇避免煤蓝粉产生夫，已产拳生的煤熄粉及时遣、有效液地返排慌出来，缘瑞避免煤槐粉污染咳支撑裂梳缝，堵洁塞煤层阿渗流通害道内容：煤粉产虎生与堵只塞的神枯经网络篮预测，彻煤粉返上排临界苹流速的每模拟计灶算与测挤试，煤房诚粉堵塞卸的综合技治理对策：七.煤何层压裂闸技术革熊命的配旁套措施正确排采央：西南石平油大学的残认识煤粉产律生与堵演塞的预节测、控吸制和综谜合治理综合治理捞：在压裂券过程中问通过技己术手段脂隔离煤鼠粉，研倍制并添捕加煤粉胃稳定剂复，从而蛇达到隔巨离和稳环定煤粉找的一定范效果；窗研究和乞试验解霉除煤层正气近井动地带堵谈塞（主还要是煤内粉堵塞清）的常岔备技术摇（例如搂，高能娇气体解均堵、水岸力震荡门解堵等仆技术）樱，形成奋煤层气汁井定期弹维护（为要求：疮简易可碗行、经奋济有效苦）的技卸术（可缝以理解疮，汽车纽奉还要定咳期维护等呢）作用：尽可能香避免煤该粉产生塌，已产祥生的煤睁粉及时预、有效砖地返排夫出来，净避免煤柏粉污染亮支撑裂塑缝，堵杰塞煤层烦渗流通吹道内容：煤粉产生挨与堵塞的分神经网络朋预测，煤欣粉返排临替界流速的阴模拟计算灾与测试，鉴煤粉堵塞时的综合治圆理对策：七.煤层鹅压裂技术蝇革命的配预套措施正确排帜采：西戚南石油问大学的怒认识定量化排素采、实时直诊断和动玻态预警定量化排祝采：综合利用拆前述技术委，准确控膊制压降速己度、流量涌上限与下蛛限（由压干敏效应的手定量化描盘述确定排熄采的压降佳速度，由鉴支撑剂回搬流的预测只与控制确阵定排采流城量的上限绞，由煤粉额堵塞的预道测与控制阔确定排采馒流量的下女限），再央根据建立阀的标准，菊就能够定堡量化排采钱，实施排梦采过程的虏精细控制实时诊断景：排采过浇程中，屯实时诊染断降压披面积、资煤层渗垮透率、啦支撑裂塘缝的状轰况及其辫动态变钟化，实俘现排采拍过程的誓可视化动态预逝警：以实时舍诊断结皇果为依员据，全患程监控陡排采过棉程，对庸可能发抄生各种昌情况（是尤其是彻错误情早况）进毕行动态静预警，侧并科学陪决策汇报妨提效纲煤层压裂定地质特征煤层压裂倚裂缝规律煤层气锋采出机悉制煤层压狂裂技术秆革命的膛发展方爽向煤层压裂步技术革命搬的实现途换径煤层压裂粪技术革命拉的可行方扶案煤层压插裂技术南革命的愈配套措使施结论、展刮望与建议创新结顾论：八.结掏论、展离望与建估议首次揭割示了煤恒层压裂孩裂缝的雅形态和资规模：根据压执裂基础带理论，筝结合煤盘层压裂必地质特市征，以皆现场裂掉缝监测市结果为滚依据，评综合判陆定煤层抬压裂所绪形成的晒水力裂造缝为裂睡缝网络酿，主要寄由主裂育缝、次近裂缝、薄微细裂肠缝交织景而成，填平面上出呈不规浙则的椭尊圆形；抵以现有昏压裂技弄术，长鞠轴、短狠轴方向软的动态吼裂缝半思长大致抄为12慰0、6价0m，螺长轴与伍短轴之型比为2烦:1，顺长轴、述短轴方煤向的支殿撑裂缝罗半长大杜致为6维0、4件0m，穿长轴与中短轴之千比为3嚼:2首次提出她了非常规激体积压裂挪，并进行衔了系统论漏证和方案谷设计：非常规体退积压裂要且求：复合势压裂液，插用量28童00－3卫500m3，最佳3舞000m3；两结合弱的支撑剂萄，用量1斥00－进120m3，最佳晕110丛m3；施工形排量1争5－2锅0m3/mi兰n，最嫌佳16煌m3/mi凶n；更剧高钢级南（至少柱N80废）、尽径可能更倦大管径定（7革英寸）泄、质量悟合格的划套管，逝井口选叉用70歇井口创新结佣论：八.结酷论、展齿望与建仔议首次在孝压裂液跨体系及谷配方研樱制方面狠取得重缘瑞大突破挖：研制出群无伤害耍压裂液汽，与活抹性水压杠裂液相气比，伤夺害降低底86驰.2％需，成本男降低恨53.摊5％；份研制出仍高效能秃压裂液骨，与清咳洁压裂潜液相比离，伤害寸降低3作8.7告％，成尾本降低颠25.价0％，钻有效解建决了高庆效能与狮低伤害稿、与低淘成本的叉矛盾首次提兵出了两袍结合的摸支撑剂蹲技术：两结合言是指大纤小结合宜、轻重阁结合引；而有病效利用秧割理和淘微裂隙无的举措牺富有创勤意，是克化害为卷宝的典肯型方法首次较氧为清晰什地论证蛋了煤层晨气井网插部署方定案：主要结权论为：雾菱形优呆于矩形纯，矩形晋优于正廉方形；赴影响井艳网部署岂的主要梳因素是倒压裂和李煤层渗水透率，姿就现有严井网（按350倡×35岸0m正础方形、纪350帖×25掀0m矩关形）及充压裂，快生产序15年乒其覆盖屠率仍很伞低，也盘不能井延间干扰红，而若器实施非吼常规体慨积压裂但，采用平500羡×25犁0m矩晒形井网迅，则覆姥盖率很轧高，1喇年就形股成井间典干扰创新结