煤层气水平井技术优化与应用分析

综合研究结果表明，含气量、渗透率、微幅构造和煤体结构是裸眼多分支水平井高产的关键地质因素。在富集条件相似的情况下，渗透率大小决定了裸眼多分支水平井能否高产，而微幅构造和煤体结构影响着高产后能否持续稳产。

该数据库汇集了黔西-滇东煤层气地质数据，利用VS2005软件实现了数据管理和分析功能，包括基础数据录入、查询、修改、删除、报表生成和统计分析。

基于煤层气井井斜因素，运用Matlab数值模拟、对比分析和线性回归等方法，探讨了钻孔井眼轨迹、井口侧磨深度与最大井斜方位的差值、最大井斜角度及其深度对井口侧磨的影响。研究结果表明，井口侧磨在与最大井斜方位相反的方向上最为严重，且侧磨深度与最大井斜角度及深度呈现线性相关。针对煤层气井井口磨损问题，必须从钻井防斜措施入手，以根本解决井口侧磨难题。

寺河井田煤层气井高产区随排采时间推移而扩大，低产区则逐渐缩小，产能区域差异显著。构造、含气性、渗透率是控制产能分布的地质因素，其中含气性与产能分布最为一致，构造通过影响含气性间接控制产能分布，高渗透率区域产能与渗透率显著相关。压裂、储层伤害、井下采掘活动等工程因素也影响产能，尤其是储层伤害和井下采掘活动影响较大。合理规划井上下联合开采时间关系，可优化气井产能。

内容概要：基于三维位移不连续边界元法建立了光纤应变计算模型，并构建了基于裂缝前缘光纤应变的裂缝参数反演模型。通过敏感性分析，深入探讨了光纤应变与裂缝长度、高度和宽度分布之间的关系。提出了一种利用光纤应变快速评估裂缝长度的方法，并验证了其在实际应用中的有效性。 适合人群：从事压裂裂缝诊断的技术人员、科研人员和工程师。 使用场景及目标：1. 提供一种新的方法来评估压裂裂缝的长度，提高裂缝诊断的精度。2. 在压裂施工过程中，实时监测裂缝长度变化，指导压裂工艺优化。 其他说明： 该研究不仅提高了压裂裂缝参数解释的准确性，还为现场工程师提供了实用的工具和技术支持。

通过对鄂尔多斯盆地东南缘 26 口煤层气井水压致裂地应力测试数据分析，揭示了该区二叠系山西组2号煤层现今地应力分布规律、储层压力特征及其耦合关系，并探讨了其主控因素。 研究结果表明： 鄂尔多斯盆地东南缘二叠系山西组 2 号煤层破裂压力梯度、闭合压力梯度和煤储层压力梯度的平均值分别为 1.96 MPa/100 m、1.69 MPa/100 m 和 0.71 MPa/100 m。 煤储层最大水平主应力、最小水平主应力和垂直主应力以及储层压力均随煤层埋藏深度增大呈线性规律增高。 在埋深小于 1000 m 的煤储层，地应力状态主要表现为 σv > σhmax > σhmin，最小水平主应力小于 16 MPa，现今地应力处于拉伸应力状态，煤储层有效应力系数 K0 为 0.48，低于油气盆地页岩层中的有效应力系数（K0 = 0.80）。 在埋深大于 1000 m 的煤储层，地应力状态转化为 σhmax ≥ σv ≥ σhmin，最小水平主应力大于 16 MPa，现今地应力转化为挤压应力状态。 鄂尔多斯盆地东南缘现今地应力受华北区域构造应力场控制，最大水平主应力方向主要以 NEE-SWW 方向为特征。 与沁水盆地南部相比，鄂尔多斯盆地东南缘煤储层压力偏低，在相同深度条件下，其煤储层压力要比沁水盆地南部偏低 0.73～0.93 MPa。

为解决煤层强度低、割理发育导致的煤层气井井壁失稳问题，本研究结合现场取样统计分析和扫描电镜等试验手段，对研究区煤岩的宏微观结构、力学强度参数及变形破坏特征进行了深入分析。在此基础上，利用通用离散元数值模拟软件，构建了充分反映煤岩割理结构的模型，探究了影响煤层气井井壁稳定性的关键因素。 研究发现，研究区煤岩割理发育，面割理和端割理近似垂直，呈现网状和树枝状分布。煤岩力学参数离散性强，单轴和三轴压缩试验表明，煤岩应力应变曲线均表现出压密、弹性、屈服和脆性破坏四个阶段。 不考虑渗流作用时，井周最大剪切应力和剪切位移随井底压力的变化趋势一致，均呈现先减小后增大的趋势。此外，井径增大会导致井周剪切位移增大，增加井壁失稳风险。在井径恒定的情况下，割理密度越高，煤层井周块体越容易发生剪切滑落，井眼稳定性越差。 本研究结果可为煤层气井安全高效钻井提供理论依据。

针对焦坪矿区高瓦斯易自燃厚煤层的开采条件，详细统计分析了近年来煤自燃发火的地点、规律和原因。结合4-2煤自燃发火规律及矿井实际情况，提出了以胶体防灭火和惰气防灭火技术为主要手段的防控方案，包括注惰气泡沫、堵漏、灌浆、注胶及矿井应急防灭火技术的合理应用，有效预防了矿区煤自燃灾害的发生。

为解决华北型煤田煤层底板突水监测不全、智能化水平不高等问题，基于底板“下三带”理论，提出了多频连续电法充水水源监测系统和“井-地-孔”联合微震监测系统。采用伪随机多频序列作为人工场源，通过伪随机相关辨识技术提取弱信号。同时，研发了带推靠的孔中传感器及回收装置，实现了三维立体布署和时空精细定位与实时监测。智能预警系统结合时序大数据挖掘和深度学习技术，通过预警级别的三视热力图输出，实时显示煤层底板各网格的预警情况。