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1、煤层气压裂和排采技术煤煤层层气气压压裂裂和和排排采采技技术术前前前前 言言言言vv煤层压裂是煤层气开发利用的核心和关键。近年来，煤层煤层压裂是煤层气开发利用的核心和关键。近年来，煤层煤层压裂是煤层气开发利用的核心和关键。近年来，煤层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，压裂在技术上已有很大进步，在应用上已取得显著成效，压裂在技术上已有很大进步，在应用上已取得显著成效，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，以但也暴露出一些重大问题，亟待转变思想，大胆创新，以但也暴露出一些重大
2、问题，亟待转变思想，大胆创新，以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（这里提出非常煤层压裂技术革命的形式，用非常规手段（这里提出非常煤层压裂技术革命的形式，用非常规手段（这里提出非常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规体积压裂）解决制约这种非常规资源勘探开发的技术难规体积压裂）解决制约这种非常规资源勘探开发的技术难规体积压裂）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题和瓶颈，真正实现煤层气井长期高产稳产题和瓶颈，真正实现煤层气井长期高产稳产题和
3、瓶颈，真正实现煤层气井长期高产稳产vv这里，首先归纳煤层压裂地质特征，揭示煤层压裂裂缝规这里，首先归纳煤层压裂地质特征，揭示煤层压裂裂缝规这里，首先归纳煤层压裂地质特征，揭示煤层压裂裂缝规这里，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，探讨煤层律，分析煤层气采出机制；然后，以此为基础，探讨煤层律，分析煤层气采出机制；然后，以此为基础，探讨煤层律，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、可行方案和配套措压裂技术革命的发展方向、实现途径、可行方案和配套措压裂技术革命的发展方向、实现途径、可行方案和配套措压裂技术革命
4、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施，并专门针对煤层气排采技术进行深入探索施，并专门针对煤层气排采技术进行深入探索施，并专门针对煤层气排采技术进行深入探索汇汇汇汇 报报报报 提提提提 纲纲纲纲1煤层压裂地质特征煤层压裂地质特征煤层压裂地质特征煤层压裂地质特征2煤层压裂裂缝规律煤层压裂裂缝规律煤层压裂裂缝规律煤层压裂裂缝规律3煤层气采出机制煤层气采出机制煤层气采出机制煤层气采出机制4煤层压裂技术革命的发展方向煤层压裂技术革命的发展方向煤层压裂技术革命的发展方向煤层压裂技术革命的发展方向5煤层压裂技术革命的实现途径煤层压裂技术革命的实现途径煤层压裂技术革
5、命的实现途径煤层压裂技术革命的实现途径6煤层压裂技术革命的可行方案煤层压裂技术革命的可行方案煤层压裂技术革命的可行方案煤层压裂技术革命的可行方案7煤层压裂技术革命的配套措施煤层压裂技术革命的配套措施煤层压裂技术革命的配套措施煤层压裂技术革命的配套措施8结论、展望与建议结论、展望与建议结论、展望与建议结论、展望与建议一一.煤层压裂地质特征煤层压裂地质特征vv具有复杂的演化史和构造变形史，构造样式复杂，变质作用具有复杂的演化史和构造变形史，构造样式复杂，变质作用具有复杂的演化史和构造变形史，构造样式复杂，变质作用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类
6、型多，平面及纵向上的非均质性强类型多，平面及纵向上的非均质性强类型多，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测井资料统计分析的韩城区块测井资料统计分析的韩城区块测井资料统计分析的韩城区块3#3#3#3#、5#5#5#5#、11#11#11#11#在纵向上的非均质性在纵向上的非均质性在纵向上的非均质性在纵向上的非均质性一一.煤层压裂地质特征煤层压裂地质特征vv呈现层状结构，煤岩多孔松散、胶结程度较弱呈现层状结构，煤岩多孔松散、胶结程度较弱呈现层状结构，煤岩多孔松散、胶结程度较弱呈现层状结构，煤岩多孔松散、胶结程度较弱区块区块区块区块参数名称参数名称参数名称参数名称数据数据数据数据单位
7、单位单位单位备注备注备注备注韩城区块韩城区块韩城区块韩城区块泊泊泊泊 松松松松 比比比比0.330.33无因次无因次无因次无因次3#3#弹性模量弹性模量弹性模量弹性模量3350.23350.2MPaMPa泊泊泊泊 松松松松 比比比比0.320.32无因次无因次无因次无因次5#5#弹性模量弹性模量弹性模量弹性模量3656.13656.1MPaMPa泊泊泊泊 松松松松 比比比比0.310.31无因次无因次无因次无因次11#11#弹性模量弹性模量弹性模量弹性模量5220.45220.4MPaMPa三交区块三交区块三交区块三交区块泊泊泊泊 松松松松 比比比比0.260.26无因次无因次无因次无因次5#
8、5#弹性模量弹性模量弹性模量弹性模量2483.72483.7MPaMPa保德区块保德区块保德区块保德区块泊泊泊泊 松松松松 比比比比0.340.34无因次无因次无因次无因次8#8#弹性模量弹性模量弹性模量弹性模量2812.32812.3MPaMPa泊泊泊泊 松松松松 比比比比0.410.41无因次无因次无因次无因次13#13#弹性模量弹性模量弹性模量弹性模量1576.51576.5MPaMPa大宁吉大宁吉大宁吉大宁吉县区块县区块县区块县区块泊泊泊泊 松松松松 比比比比0.320.32无因次无因次无因次无因次5#5#弹性模量弹性模量弹性模量弹性模量1637.11637.1MPaMPa泊泊泊泊 松
9、松松松 比比比比0.300.30无因次无因次无因次无因次8#8#弹性模量弹性模量弹性模量弹性模量2865.12865.1MPaMPa原煤电镜扫描结果原煤电镜扫描结果原煤电镜扫描结果原煤电镜扫描结果综合岩石力学实验及测井解释的结果综合岩石力学实验及测井解释的结果综合岩石力学实验及测井解释的结果综合岩石力学实验及测井解释的结果一一.煤层压裂地质特征煤层压裂地质特征vv普遍发育天然裂缝、面割理与端割理，充填物少，主要为碳普遍发育天然裂缝、面割理与端割理，充填物少，主要为碳普遍发育天然裂缝、面割理与端割理，充填物少，主要为碳普遍发育天然裂缝、面割理与端割理，充填物少，主要为碳酸钙、黄铁矿等酸钙、黄铁矿
10、等酸钙、黄铁矿等酸钙、黄铁矿等面割理端割理一一.煤层压裂地质特征煤层压裂地质特征vv属于典型的压敏储层，压力敏感性强属于典型的压敏储层，压力敏感性强属于典型的压敏储层，压力敏感性强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六块煤芯的压敏实验结果六块煤芯的压敏实验结果六块煤芯的压敏实验结果当围压增至当围压增至当围压增至当围压增至12MPa12MPa时，煤芯剩余渗透率在时，煤芯剩余渗透率在时，煤芯剩余渗透率在时，煤芯剩余渗透率在1.781.785.14%5.14%，平均为，平均为，平均为，平均为3.86%3.86%当回复至当回复至当回复至当回复至1MPa1MPa时，煤芯渗透率损失在时，
11、煤芯渗透率损失在时，煤芯渗透率损失在时，煤芯渗透率损失在55.1255.1278.48%78.48%，平均为，平均为，平均为，平均为63.91%63.91%一一.煤层压裂地质特征煤层压裂地质特征vv基质渗透率普遍低，储层物性变化大基质渗透率普遍低，储层物性变化大基质渗透率普遍低，储层物性变化大基质渗透率普遍低，储层物性变化大渗渗渗渗透透透透率率率率分分分分布布布布四四四四个个个个区区区区块块块块的的的的不不不不完完完完全全全全具具具具有有有有代代代代表表表表性性性性室室室室内内内内实实实实验验验验结结结结果果果果可可可可能能能能受受受受所所所所取取取取煤煤煤煤样样样样所所所所限限限限，汇汇汇汇
12、 报报报报 提提提提 纲纲纲纲1煤层压裂地质特征煤层压裂地质特征煤层压裂地质特征煤层压裂地质特征2煤层压裂裂缝规律煤层压裂裂缝规律煤层压裂裂缝规律煤层压裂裂缝规律3煤层气采出机制煤层气采出机制煤层气采出机制煤层气采出机制4煤层压裂技术革命的发展方向煤层压裂技术革命的发展方向煤层压裂技术革命的发展方向煤层压裂技术革命的发展方向5煤层压裂技术革命的实现途径煤层压裂技术革命的实现途径煤层压裂技术革命的实现途径煤层压裂技术革命的实现途径6煤层压裂技术革命的可行方案煤层压裂技术革命的可行方案煤层压裂技术革命的可行方案煤层压裂技术革命的可行方案7煤层压裂技术革命的配套措施煤层压裂技术革命的配套措施煤层压裂
13、技术革命的配套措施煤层压裂技术革命的配套措施8结论、展望与建议结论、展望与建议结论、展望与建议结论、展望与建议二二.煤层压裂裂缝规律煤层压裂裂缝规律vv裂缝形态：裂缝形态：裂缝形态：裂缝形态：目前，国内外在裂缝起裂与延伸方面，存在两套目前，国内外在裂缝起裂与延伸方面，存在两套目前，国内外在裂缝起裂与延伸方面，存在两套目前，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理论，即弹性断裂力学理论和天然裂缝开启理论理论，即弹性断裂力学理论和天然裂缝开启理论理论，即弹性断裂力学理论和天然裂缝开启理论压压压压裂裂裂裂基基基基础础础础理理理理论论论论弹弹弹弹性性性性断断断断
14、裂裂裂裂力力力力学学学学理理理理论论论论天天天天然然然然裂裂裂裂缝缝缝缝开开开开启启启启理理理理论论论论垂垂 直直 缝缝垂垂 直直 缝缝水水 平平 缝缝水水 平平 缝缝分分 支支 缝缝分分 支支 缝缝转转 向向 缝缝转转 向向 缝缝T T 形形缝缝形形缝缝复复杂杂裂裂缝缝复复杂杂裂裂缝缝裂裂裂裂缝缝缝缝网网网网络络络络水平井压裂形成裂缝网络，称之为体积压裂；直井压裂形水平井压裂形成裂缝网络，称之为体积压裂；直井压裂形水平井压裂形成裂缝网络，称之为体积压裂；直井压裂形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成裂缝网络，称之为缝网压裂，也属
15、于体积压裂的范畴成裂缝网络，称之为缝网压裂，也属于体积压裂的范畴成裂缝网络，称之为缝网压裂，也属于体积压裂的范畴长轴长轴短短轴轴长轴长轴短轴短轴二二.煤层压裂裂缝规律煤层压裂裂缝规律vv裂缝形态：裂缝形态：裂缝形态：裂缝形态：从煤层压裂的现场监测结果来看，无论是测斜仪从煤层压裂的现场监测结果来看，无论是测斜仪从煤层压裂的现场监测结果来看，无论是测斜仪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，监测，还是微地震监测，监测，还是微地震监测，监测，还是微地震监测，9 9 9 9井井井井14141414层压裂形成的水力裂缝形态层压裂形成的水力裂缝形态层压裂形成的水力裂缝形态层压裂形
16、成的水力裂缝形态都是一致的。这里仅显示韩都是一致的。这里仅显示韩都是一致的。这里仅显示韩都是一致的。这里仅显示韩3-1-0153-1-0153-1-0153-1-015井井井井11#11#11#11#煤层压裂的微地煤层压裂的微地煤层压裂的微地煤层压裂的微地震监测结果，并进行分析震监测结果，并进行分析震监测结果，并进行分析震监测结果，并进行分析韩韩韩韩3-1-0153-1-0153-1-0153-1-015井井井井11#11#11#11#煤层压裂的微地震监测结果煤层压裂的微地震监测结果煤层压裂的微地震监测结果煤层压裂的微地震监测结果二二.煤层压裂裂缝规律煤层压裂裂缝规律vv裂缝形态：裂缝形态：裂
17、缝形态：裂缝形态：根据压裂基础理论，结合煤层压裂地质特征，以根据压裂基础理论，结合煤层压裂地质特征，以根据压裂基础理论，结合煤层压裂地质特征，以根据压裂基础理论，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；为便于研究和裂缝为裂缝网络，平面上呈不规则的椭圆形；为便于研究和裂缝为裂缝网络，平面上呈不规则的椭圆形；为便于研究和裂缝为裂缝网络，平面上呈不规则的椭圆形；为便于研究
18、和计算，平面上简化为基本规则的椭圆形计算，平面上简化为基本规则的椭圆形计算，平面上简化为基本规则的椭圆形计算，平面上简化为基本规则的椭圆形煤层压裂裂缝模型煤层压裂裂缝模型煤层压裂裂缝模型煤层压裂裂缝模型l l以井为中心，基本呈对称分布以井为中心，基本呈对称分布以井为中心，基本呈对称分布以井为中心，基本呈对称分布该裂缝网络主要由主裂该裂缝网络主要由主裂该裂缝网络主要由主裂该裂缝网络主要由主裂缝、次裂缝、微细裂缝缝、次裂缝、微细裂缝缝、次裂缝、微细裂缝缝、次裂缝、微细裂缝交织而成，可形象化比交织而成，可形象化比交织而成，可形象化比交织而成，可形象化比喻为交通网络，其中主喻为交通网络，其中主喻为交通
19、网络，其中主喻为交通网络，其中主裂缝是高速公路，次裂裂缝是高速公路，次裂裂缝是高速公路，次裂裂缝是高速公路，次裂缝是普通公路，微细裂缝是普通公路，微细裂缝是普通公路，微细裂缝是普通公路，微细裂缝是乡村小道缝是乡村小道缝是乡村小道缝是乡村小道主裂缝，从井筒向外，沿主裂缝，从井筒向外，沿主裂缝，从井筒向外，沿主裂缝，从井筒向外，沿最大主应力方向延伸最大主应力方向延伸最大主应力方向延伸最大主应力方向延伸次裂缝，连接于主裂缝次裂缝，连接于主裂缝次裂缝，连接于主裂缝次裂缝，连接于主裂缝开始延伸，大割理开始延伸，大割理开始延伸，大割理开始延伸，大割理微细裂缝，连接于次裂微细裂缝，连接于次裂微细裂缝，连接于
20、次裂微细裂缝，连接于次裂缝，小割理或微裂隙缝，小割理或微裂隙缝，小割理或微裂隙缝，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该裂缝模型可解释所有现场现象，易于被专业人士接受该裂缝模型可解释所有现场现象，易于被专业人士接受该裂缝模型可解释所有现场现象，易于被专业人士接受二二.煤层压裂裂缝规律煤层压裂裂缝规律vv裂缝规模：裂缝规模：裂缝规模：裂缝规模：为研究煤层压裂所形成水力裂缝的规模，对测斜为研究煤层压裂所形成水力裂缝的规模，对测斜为研究煤层压裂所形成水力裂缝的规模，对测斜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仪监测结果和微地震监测结
21、果进行统计分析仪监测结果和微地震监测结果进行统计分析仪监测结果和微地震监测结果进行统计分析9 9 9 9井井井井14141414层压裂的裂缝监测结果层压裂的裂缝监测结果层压裂的裂缝监测结果层压裂的裂缝监测结果井号井号井号井号煤层煤层煤层煤层裂缝方位裂缝方位裂缝方位裂缝方位裂缝长轴裂缝长轴裂缝长轴裂缝长轴/m/m裂缝短轴裂缝短轴裂缝短轴裂缝短轴/m/m韩韩韩韩3-5-0773-5-07711#11#NE150NE1502002001601605#5#1701701701703#3#NE345NE345340340140140韩韩韩韩3-5-0863-5-08611#11#NE30NE301801
22、80110110韩韩韩韩3-1-0153-1-01511#11#NW10NW102702701501505#5#1601601601603#3#NE50NE503903907070WL2-018WL2-018向向向向1 111#11#NE40NE40300300160160合试合试合试合试5 511#11#NE45NE452102101001005#5#NE45NE451601605050合试合试合试合试4 45#5#100100100100韩韩韩韩3-3-0393-3-03911#11#NE57NE57192192 韩韩韩韩3-4-0853-4-08511#11#NE57NE57238238
23、 韩韩韩韩3-4-0863-4-08611#11#NE57NE576464水力裂缝在长轴方向的动水力裂缝在长轴方向的动水力裂缝在长轴方向的动水力裂缝在长轴方向的动态裂缝半长在态裂缝半长在态裂缝半长在态裂缝半长在85-195m85-195m85-195m85-195m之间，平均为之间，平均为之间，平均为之间，平均为119m119m119m119m；在；在；在；在短轴方向的动态裂缝半长短轴方向的动态裂缝半长短轴方向的动态裂缝半长短轴方向的动态裂缝半长在在在在50-85m50-85m50-85m50-85m之间，平均为之间，平均为之间，平均为之间，平均为63.5m63.5m63.5m63.5m；长轴
24、与短轴之比；长轴与短轴之比；长轴与短轴之比；长轴与短轴之比为为为为1:0.531:0.531:0.531:0.53为便于后面研究和计算，为便于后面研究和计算，为便于后面研究和计算，为便于后面研究和计算，设定裂缝规模：长轴、短设定裂缝规模：长轴、短设定裂缝规模：长轴、短设定裂缝规模：长轴、短轴方向的动态裂缝半长分轴方向的动态裂缝半长分轴方向的动态裂缝半长分轴方向的动态裂缝半长分别为别为别为别为120120120120、60m60m60m60m，长轴与，长轴与，长轴与，长轴与短轴之比为短轴之比为短轴之比为短轴之比为2:12:12:12:1二二.煤层压裂裂缝规律煤层压裂裂缝规律vv裂缝规模：裂缝规模
25、：裂缝规模：裂缝规模：用煤层压裂三维模拟软件计算支撑裂缝（有效裂用煤层压裂三维模拟软件计算支撑裂缝（有效裂用煤层压裂三维模拟软件计算支撑裂缝（有效裂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缝），并用现场监测的动态缝长进行校核缝），并用现场监测的动态缝长进行校核缝），并用现场监测的动态缝长进行校核统计模拟结果表明：水力统计模拟结果表明：水力统计模拟结果表明：水力统计模拟结果表明：水力裂缝在长轴方向的支撑裂裂缝在长轴方向的支撑裂裂缝在长轴方向的支撑裂裂缝在长轴方向的支撑裂缝半长在缝半长在缝半长在缝半长在45-81m45-81m45-81m45-81m之间，之间
26、，之间，之间，平均为平均为平均为平均为59.2 m59.2 m59.2 m59.2 m，占动态，占动态，占动态，占动态裂缝半长的裂缝半长的裂缝半长的裂缝半长的49.7%49.7%49.7%49.7%；估算；估算；估算；估算在短轴方向的支撑裂缝半在短轴方向的支撑裂缝半在短轴方向的支撑裂缝半在短轴方向的支撑裂缝半长为长为长为长为40m40m40m40m左右左右左右左右为便于后面研究和计算，为便于后面研究和计算，为便于后面研究和计算，为便于后面研究和计算，设定裂缝规模：长轴、短设定裂缝规模：长轴、短设定裂缝规模：长轴、短设定裂缝规模：长轴、短轴方向的支撑裂缝半长分轴方向的支撑裂缝半长分轴方向的支撑裂
27、缝半长分轴方向的支撑裂缝半长分别为别为别为别为60606060、40m40m40m40m，长轴与，长轴与，长轴与，长轴与短轴之比为短轴之比为短轴之比为短轴之比为3:23:23:23:2动态裂缝网络动态裂缝网络动态裂缝网络动态裂缝网络支撑裂缝网络支撑裂缝网络支撑裂缝网络支撑裂缝网络汇汇汇汇 报报报报 提提提提 纲纲纲纲1煤层压裂地质特征煤层压裂地质特征煤层压裂地质特征煤层压裂地质特征2煤层压裂裂缝规律煤层压裂裂缝规律煤层压裂裂缝规律煤层压裂裂缝规律3煤层气采出机制煤层气采出机制煤层气采出机制煤层气采出机制4煤层压裂技术革命的发展方向煤层压裂技术革命的发展方向煤层压裂技术革命的发展方向煤层压裂技术
28、革命的发展方向5煤层压裂技术革命的实现途径煤层压裂技术革命的实现途径煤层压裂技术革命的实现途径煤层压裂技术革命的实现途径6煤层压裂技术革命的可行方案煤层压裂技术革命的可行方案煤层压裂技术革命的可行方案煤层压裂技术革命的可行方案7煤层压裂技术革命的配套措施煤层压裂技术革命的配套措施煤层压裂技术革命的配套措施煤层压裂技术革命的配套措施8结论、展望与建议结论、展望与建议结论、展望与建议结论、展望与建议三三.煤层气采出机制煤层气采出机制vv采出机理及过程：采出机理及过程：采出机理及过程：采出机理及过程：煤层气的储集主要依赖于吸附作用，当煤煤层气的储集主要依赖于吸附作用，当煤煤层气的储集主要依赖于吸附作
29、用，当煤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，层压力降落到解吸压力之下时，煤层气从微孔隙表面分离，层压力降落到解吸压力之下时，煤层气从微孔隙表面分离，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，即通过基质和微孔隙扩散进入裂缝中，再经裂缝流入井筒，即通过基质和微孔隙扩散进入裂缝中，再经裂缝流入井筒，即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先解吸扩散后渗流入井的采出过程先解吸扩散后渗流入井的采出过程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
30、质中解析流入支撑裂缝或井筒三三.煤层气采出机制煤层气采出机制vv采出机理及过程：采出机理及过程：采出机理及过程：采出机理及过程：煤层气的储集主要依赖于吸附作用，当煤煤层气的储集主要依赖于吸附作用，当煤煤层气的储集主要依赖于吸附作用，当煤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，层压力降落到解吸压力之下时，煤层气从微孔隙表面分离，层压力降落到解吸压力之下时，煤层气从微孔隙表面分离，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，即通过基质和微孔隙扩散进入裂缝中，再经裂缝流入井筒，即通过基质和微孔隙
31、扩散进入裂缝中，再经裂缝流入井筒，即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先解吸扩散后渗流入井的采出过程先解吸扩散后渗流入井的采出过程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三三.煤层气采出机制煤层气采出机制vv影响产气量的因素：影响产气量的因素：影响产气量的因素：影响产气量的因素：主要有七大因素主要有七大因素主要有七大因素主要有七大因素煤层厚度煤层厚度煤层厚度煤层厚度吨煤含气吨煤含气吨煤含气吨煤含气量量量量煤层压力煤层压力煤层压力煤层压力解吸压力解吸压力解吸压力解吸压力煤层渗透煤层渗透煤层渗透煤层渗透率率率率压降
32、面积压降面积压降面积压降面积排采制度与举升工艺排采制度与举升工艺排采制度与举升工艺排采制度与举升工艺地地 质质 因因 素素地地 质质 因因 素素压压 裂裂 因因 素素压压 裂裂 因因 素素排排 采采 因因 素素排排 采采 因因 素素不不可可控控因因素素不不可可控控因因素素可可 控控 因因 素素可可 控控 因因 素素三三.煤层气采出机制煤层气采出机制vv渗透率的影响：渗透率的影响：渗透率的影响：渗透率的影响：研究表明，煤层的低渗严重限制了煤层气井研究表明，煤层的低渗严重限制了煤层气井研究表明，煤层的低渗严重限制了煤层气井研究表明，煤层的低渗严重限制了煤层气井的产量，例如的产量，例如的产量，例如的
33、产量，例如:0.1mD:0.1mD:0.1mD:0.1mD的低渗煤层在的低渗煤层在的低渗煤层在的低渗煤层在10MPa10MPa10MPa10MPa的压差下，的压差下，的压差下，的压差下，5 5 5 5年年年年流过流过流过流过50.6m50.6m50.6m50.6m，10101010年流过年流过年流过年流过64.1m64.1m64.1m64.1m，15151515年流过年流过年流过年流过69.7m69.7m69.7m69.7m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不同
34、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三三.煤层气采出机制煤层气采出机制vv压裂的作用：压裂的作用：压裂的作用：压裂的作用：主要是形成支撑裂缝带，犹如大幅扩张井筒或主要是形成支撑裂缝带，犹如大幅扩张井筒或主要是形成支撑裂缝带，犹如大幅扩张井筒或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钻水平井，有效沟通远井区域，缩短流体流入井筒的距离钻水平井，有效沟通远井区域，缩短流体流入井筒的距离钻水平井，有效沟通远井区域，缩短流体流入井筒的距离不压裂不压裂不压裂不压裂压裂压裂压裂压裂压裂形成水平缝压裂形成水平缝压裂形成水平缝压裂形成水平缝压裂形
35、成垂直缝压裂形成垂直缝压裂形成垂直缝压裂形成垂直缝或或或或支撑裂缝带支撑裂缝带支撑裂缝带支撑裂缝带两相渗流解吸区两相渗流解吸区两相渗流解吸区两相渗流解吸区单相渗流压降区单相渗流压降区单相渗流压降区单相渗流压降区三三.煤层气采出机制煤层气采出机制vv压降面积的影响及其计算：压降面积的影响及其计算：压降面积的影响及其计算：压降面积的影响及其计算：根据裂缝评估结果，可计算压降根据裂缝评估结果，可计算压降根据裂缝评估结果，可计算压降根据裂缝评估结果，可计算压降面积；结果表明：现有压裂技术不能支持高产；即使高产，面积；结果表明：现有压裂技术不能支持高产；即使高产，面积；结果表明：现有压裂技术不能支持高产
36、；即使高产，面积；结果表明：现有压裂技术不能支持高产；即使高产，无论如何排采，由于供气不足，必将快速衰竭，无法稳产无论如何排采，由于供气不足，必将快速衰竭，无法稳产无论如何排采，由于供气不足，必将快速衰竭，无法稳产无论如何排采，由于供气不足，必将快速衰竭，无法稳产面积面积面积面积（mmmm2 2 2 2）5 5 5 5年年年年10101010年年年年15151515年年年年不压裂不压裂不压裂不压裂压裂压裂压裂压裂不压裂不压裂不压裂不压裂压裂压裂压裂压裂不压裂不压裂不压裂不压裂压裂压裂压裂压裂支撑裂缝面积支撑裂缝面积支撑裂缝面积支撑裂缝面积0 0 0 075407540754075400 0 0
37、 075407540754075400 0 0 07540754075407540压降面积压降面积压降面积压降面积80448044804480443148031480314803148012908129081290812908405864058640586405861526215262152621526244699446994469944699条件：煤层均质且各向同性，渗透率为条件：煤层均质且各向同性，渗透率为条件：煤层均质且各向同性，渗透率为条件：煤层均质且各向同性，渗透率为0.1mD0.1mD0.1mD0.1mD，不因压裂和排采而变，不因压裂和排采而变，不因压裂和排采而变，不因压裂和排采而
38、变 10MPa10MPa10MPa10MPa压差稳定、连续生产压差稳定、连续生产压差稳定、连续生产压差稳定、连续生产 排采不影响支撑裂缝的规模和导流能力排采不影响支撑裂缝的规模和导流能力排采不影响支撑裂缝的规模和导流能力排采不影响支撑裂缝的规模和导流能力压降面积与支撑裂缝面积随生产时间的变化压降面积与支撑裂缝面积随生产时间的变化压降面积与支撑裂缝面积随生产时间的变化压降面积与支撑裂缝面积随生产时间的变化因此，煤层压裂技术必须革命；同时，唯有煤层压裂技术革命，才能实现煤因此，煤层压裂技术必须革命；同时，唯有煤层压裂技术革命，才能实现煤因此，煤层压裂技术必须革命；同时，唯有煤层压裂技术革命，才能实
39、现煤因此，煤层压裂技术必须革命；同时，唯有煤层压裂技术革命，才能实现煤层气井高产稳产，从而推动煤层气勘探开发事业和煤层气大规模开发利用！层气井高产稳产，从而推动煤层气勘探开发事业和煤层气大规模开发利用！层气井高产稳产，从而推动煤层气勘探开发事业和煤层气大规模开发利用！层气井高产稳产，从而推动煤层气勘探开发事业和煤层气大规模开发利用！汇汇汇汇 报报报报 提提提提 纲纲纲纲1煤层压裂地质特征煤层压裂地质特征煤层压裂地质特征煤层压裂地质特征2煤层压裂裂缝规律煤层压裂裂缝规律煤层压裂裂缝规律煤层压裂裂缝规律3煤层气采出机制煤层气采出机制煤层气采出机制煤层气采出机制4煤层压裂技术革命的发展方向煤层压裂技
40、术革命的发展方向煤层压裂技术革命的发展方向煤层压裂技术革命的发展方向5煤层压裂技术革命的实现途径煤层压裂技术革命的实现途径煤层压裂技术革命的实现途径煤层压裂技术革命的实现途径6煤层压裂技术革命的可行方案煤层压裂技术革命的可行方案煤层压裂技术革命的可行方案煤层压裂技术革命的可行方案7煤层压裂技术革命的配套措施煤层压裂技术革命的配套措施煤层压裂技术革命的配套措施煤层压裂技术革命的配套措施8结论、展望与建议结论、展望与建议结论、展望与建议结论、展望与建议vv非常规体积压裂：非常规体积压裂：非常规体积压裂：非常规体积压裂：在尽可能不降低煤层在尽可能不降低煤层在尽可能不降低煤层在尽可能不降低煤层渗透率的
41、前提下，造最大可能的支撑裂渗透率的前提下，造最大可能的支撑裂渗透率的前提下，造最大可能的支撑裂渗透率的前提下，造最大可能的支撑裂缝网络，形成横贯南北、跨越东西、四缝网络，形成横贯南北、跨越东西、四缝网络，形成横贯南北、跨越东西、四缝网络，形成横贯南北、跨越东西、四通八达的立体化裂缝网络，完全彻底地通八达的立体化裂缝网络，完全彻底地通八达的立体化裂缝网络，完全彻底地通八达的立体化裂缝网络，完全彻底地沟通远井区域，流体奔流入井沟通远井区域，流体奔流入井沟通远井区域，流体奔流入井沟通远井区域，流体奔流入井四四.煤层压裂技术革命的发展方向煤层压裂技术革命的发展方向发展方向发展方向发展方向发展方向vv同
42、时，承前启后，推动地质选区、选井选层、井网部署、合同时，承前启后，推动地质选区、选井选层、井网部署、合同时，承前启后，推动地质选区、选井选层、井网部署、合同时，承前启后，推动地质选区、选井选层、井网部署、合理完井、正确排采等技术，实现跨越式发展（后面专门详细理完井、正确排采等技术，实现跨越式发展（后面专门详细理完井、正确排采等技术，实现跨越式发展（后面专门详细理完井、正确排采等技术，实现跨越式发展（后面专门详细探讨井网部署、正确排采等）探讨井网部署、正确排采等）探讨井网部署、正确排采等）探讨井网部署、正确排采等）四四.煤层压裂技术革命的发展方向煤层压裂技术革命的发展方向汇汇汇汇 报报报报 提提
43、提提 纲纲纲纲1煤层地质特征煤层地质特征煤层地质特征煤层地质特征2煤层压裂裂缝规律煤层压裂裂缝规律煤层压裂裂缝规律煤层压裂裂缝规律3煤层气采出机制煤层气采出机制煤层气采出机制煤层气采出机制4煤层压裂技术革命的发展方向煤层压裂技术革命的发展方向煤层压裂技术革命的发展方向煤层压裂技术革命的发展方向5煤层压裂技术革命的实现途径煤层压裂技术革命的实现途径煤层压裂技术革命的实现途径煤层压裂技术革命的实现途径6煤层压裂技术革命的可行方案煤层压裂技术革命的可行方案煤层压裂技术革命的可行方案煤层压裂技术革命的可行方案7煤层压裂技术革命的配套措施煤层压裂技术革命的配套措施煤层压裂技术革命的配套措施煤层压裂技术革
44、命的配套措施8结论、展望与建议结论、展望与建议结论、展望与建议结论、展望与建议vv扩张动态裂缝：扩张动态裂缝：扩张动态裂缝：扩张动态裂缝：最大可能地扩张动态裂最大可能地扩张动态裂最大可能地扩张动态裂最大可能地扩张动态裂缝网络，主裂缝深度穿透，次裂缝充分缝网络，主裂缝深度穿透，次裂缝充分缝网络，主裂缝深度穿透，次裂缝充分缝网络，主裂缝深度穿透，次裂缝充分延伸，微细裂缝完全开启延伸，微细裂缝完全开启延伸，微细裂缝完全开启延伸，微细裂缝完全开启五五.煤层压裂技术革命的实现途径煤层压裂技术革命的实现途径最重要和关键的途径：最重要和关键的途径：最重要和关键的途径：最重要和关键的途径：压裂液粘度压裂液粘度
45、压裂液粘度压裂液粘度施工排量施工排量施工排量施工排量压裂液用量压裂液用量压裂液用量压裂液用量vv扩张动态裂缝：扩张动态裂缝：扩张动态裂缝：扩张动态裂缝：提高压裂液粘度是必然的选择，但压裂液提高压裂液粘度是必然的选择，但压裂液提高压裂液粘度是必然的选择，但压裂液提高压裂液粘度是必然的选择，但压裂液的高效能与低伤害、与低成本永远是矛盾的高效能与低伤害、与低成本永远是矛盾的高效能与低伤害、与低成本永远是矛盾的高效能与低伤害、与低成本永远是矛盾五五.煤层压裂技术革命的实现途径煤层压裂技术革命的实现途径uu根据模拟结果，考虑低伤害根据模拟结果，考虑低伤害根据模拟结果，考虑低伤害根据模拟结果，考虑低伤害与
46、低成本的要求，压裂液粘与低成本的要求，压裂液粘与低成本的要求，压裂液粘与低成本的要求，压裂液粘度可选度可选度可选度可选3 3 3 36cp6cp6cp6cp，最佳，最佳，最佳，最佳5cp5cp5cp5cp12060m12060m12060m12060m143.776.2m143.776.2m143.776.2m143.776.2mvv扩张动态裂缝：扩张动态裂缝：扩张动态裂缝：扩张动态裂缝：提高压裂施工排量是必须的，唯有强大的提高压裂施工排量是必须的，唯有强大的提高压裂施工排量是必须的，唯有强大的提高压裂施工排量是必须的，唯有强大的动能，才能满足超常规的需求动能，才能满足超常规的需求动能，才能满
47、足超常规的需求动能，才能满足超常规的需求五五.煤层压裂技术革命的实现途径煤层压裂技术革命的实现途径uu根据模拟结果，考虑设备能根据模拟结果，考虑设备能根据模拟结果，考虑设备能根据模拟结果，考虑设备能力，施工排量可选力，施工排量可选力，施工排量可选力，施工排量可选1515151520 20 20 20 mmmm3 3 3 3/min/min/min/min，最佳，最佳，最佳，最佳16m16m16m16m3 3 3 3/min/min/min/min12060m12060m12060m12060m176.293.4m176.293.4m176.293.4m176.293.4mvv扩张动态裂缝：扩张
48、动态裂缝：扩张动态裂缝：扩张动态裂缝：众所周知，大规模众所周知，大规模众所周知，大规模众所周知，大规模五五.煤层压裂技术革命的实现途径煤层压裂技术革命的实现途径uu根据模拟结果，找拐点，压根据模拟结果，找拐点，压根据模拟结果，找拐点，压根据模拟结果，找拐点，压裂液用量可选裂液用量可选裂液用量可选裂液用量可选28002800280028003500 3500 3500 3500 mmmm3 3 3 3，最佳，最佳，最佳，最佳3000m3000m3000m3000m3 3 3 312060m12060m12060m12060m258.3136.9m258.3136.9m258.3136.9m258
49、.3136.9mvv有效支撑裂缝：有效支撑裂缝：有效支撑裂缝：有效支撑裂缝：动态裂缝不管用，支撑裂动态裂缝不管用，支撑裂动态裂缝不管用，支撑裂动态裂缝不管用，支撑裂缝才有效，这与页岩气体积压裂本质不同缝才有效，这与页岩气体积压裂本质不同缝才有效，这与页岩气体积压裂本质不同缝才有效，这与页岩气体积压裂本质不同五五.煤层压裂技术革命的实现途径煤层压裂技术革命的实现途径最重要和关键的途径：最重要和关键的途径：最重要和关键的途径：最重要和关键的途径：高性能压裂液和超高排量高性能压裂液和超高排量高性能压裂液和超高排量高性能压裂液和超高排量支撑剂轻重结合支撑剂轻重结合支撑剂轻重结合支撑剂轻重结合支撑剂大小
50、结合支撑剂大小结合支撑剂大小结合支撑剂大小结合布砂方式优化布砂方式优化布砂方式优化布砂方式优化vv有效支撑裂缝：有效支撑裂缝：有效支撑裂缝：有效支撑裂缝：高粘压裂液易于携砂，高粘压裂液易于携砂，高粘压裂液易于携砂，高粘压裂液易于携砂，超高排量便于带远超高排量便于带远超高排量便于带远超高排量便于带远五五.煤层压裂技术革命的实现途径煤层压裂技术革命的实现途径vv有效支撑裂缝：有效支撑裂缝：有效支撑裂缝：有效支撑裂缝：超低密度支撑剂输送到超低密度支撑剂输送到超低密度支撑剂输送到超低密度支撑剂输送到远端，普通密度支撑剂铺设于近井地带远端，普通密度支撑剂铺设于近井地带远端，普通密度支撑剂铺设于近井地带远