煤層氣羽狀水平井充氣欠平衡鉆井環(huán)空流動(dòng)特性研究.pdf

1、煤層氣，俗稱“瓦斯”，是煤礦瓦斯突出與瓦斯爆炸事故的主要根源，其主要成份甲烷的溫室效應(yīng)是CO2的20倍，直接排放到大氣中嚴(yán)重污染環(huán)境。我國(guó)煤層氣資源十分豐富，全國(guó)陸上煤田埋深淺于2000m的資源量為36.81×1012m3，“西氣東輸管線”又途經(jīng)鄂爾多斯盆地、沁水盆地等6大主要煤層氣富集區(qū)，因此對(duì)煤層氣的合理有效開(kāi)采既具備良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)價(jià)值，又具有重要的戰(zhàn)略意義。 羽狀水平井充氣欠平衡鉆井技術(shù)是近幾年來(lái)國(guó)內(nèi)外開(kāi)展研究和應(yīng)用

2、的一項(xiàng)提高低滲儲(chǔ)層煤層氣采收率的新技術(shù)，利用該技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)水平井煤層段欠平衡鉆進(jìn)，從而達(dá)到保護(hù)煤儲(chǔ)層，減少煤儲(chǔ)層傷害的目的。 本文所研究的煤層氣羽狀水平井充氣欠平衡鉆井技術(shù)采用的是雙井筒結(jié)構(gòu)注氣模式，即羽狀水平井通過(guò)與之連通的臨近直井注氣來(lái)實(shí)現(xiàn)在煤層中的欠平衡鉆進(jìn)。在這種充氣欠平衡鉆井模式下，在水平井與直井連通注氣以后的水平及分支井段鉆進(jìn)過(guò)程中，注氣點(diǎn)以后的水平井筒環(huán)空內(nèi)流體流動(dòng)為液固兩相流(鉆井液、巖屑)；注氣點(diǎn)之前的主水平井

3、直井段和水平井段環(huán)空內(nèi)流體流動(dòng)為多相流(鉆井液、巖屑、注入氣體)。 本文結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)井例首先建立物理模型、優(yōu)選數(shù)學(xué)模型，以注氣點(diǎn)以前的水平及豎直井筒環(huán)空內(nèi)多相流流動(dòng)為研究對(duì)象，以常規(guī)水平和豎直井筒內(nèi)氣液、液固兩相流流動(dòng)規(guī)律和氣液固多相流流動(dòng)規(guī)律為參照，結(jié)合井例基本參數(shù)，通過(guò)編程與數(shù)值計(jì)算，對(duì)不同鉆井液排量和不同注氣量條件下羽狀水平井環(huán)空內(nèi)各流體參數(shù)進(jìn)行了計(jì)算和分析，闡述了各參數(shù)沿井深的變化規(guī)律，并結(jié)合欠平衡鉆井工程要求，對(duì)不同環(huán)空注