Fenton氧化对页岩气压裂废水的氧化降解性能研究

压裂废水含有多种有机物,成分复杂、COD含量高,很难处理到达标排放。本文以TOC去除率为指标,采用Fenton氧化法对涪陵页岩气田的压裂废水进行氧化处理,并通过气质联用(GC-MS)分析对比Fenton氧化前后主要半挥发有机组分的变化,同时对污水中的聚丙烯酰胺进行了富集检测,进一步考察了相应组分的模拟废水的氧化降解性能。实验结果表明,Fenton氧化的最佳条件是：H₂O₂(30%)的投加量为10mL/L,FeSO₄·7H₂O的投加量为380mg/L,pH值为3,在室温下反应1.5h, TOC去除率可达93.6%;Fenton氧化对非极性烷烃、醇类有机物、聚丙烯酰胺(PAM)和酸酯类有机物四种模拟液的TOC去除率分别为81.6%、75.8%、71.0%和33.8%,且这四类有机物的氧化性能受污水矿化度的影响。     

天然气水合物藏裂缝注热的数值模拟研究

天然气水合物因其能量密度大、储量丰富、无污染等特点而被认为是一种新型的替代能源,如何提升天然气水合物储层渗透率是实现其商业化开采的关键.本研究提出使用人工压裂技术在水合物储层中形成裂缝网络,然后再将高温水注入储层来提升储层渗透率,并对沿裂缝注水过程进行了数值模拟.结果表明:人工压裂后,注入储层的热水能够到达储层深处,形...     

井筒气液两相流对致密气压裂水平井试井的影响

多段压裂水平井技术是目前开采致密气最常用的方法之一,在致密气压裂水平井试井测试中常常伴随着一定的产水量,井筒气液两相流会增加井筒流体的流动阻力,加大井筒流体流动对试井解释的影响.为了明确井筒气液两相流对致密气藏压裂水平井试井的影响,提高产水致密气压裂水平井的试井解释精度,建立了一种井筒气液两相流与地层渗流耦合的试井模型,采用数值方法对模型进行求解,获得了考虑井筒气液两相流的压裂水平井试井理论曲线、压力场分布及裂缝产量分布.研究结果表明:井筒气液两相流会增加试井理论曲线中压力和压力导数值,造成靠近入窗点的压力扩散要快于远离入窗点的压力扩散,引起靠近入窗点的裂缝产量要高于远离入窗点的裂缝产量.现场实例分析进一步说明,不考虑井筒两相流可能会对产水压裂水平井的试井解释结果产生很大误差,主要表现为水平井筒假设为无限大导流能力会使得拟合得到的表皮系数偏大,将测试点视为入窗点会使得拟合得到的原始地层压力偏小.所建立的考虑井筒两相流的压裂水平井试井模型为产水致密气井试井资料的正确解释提供了重要技术保障.      

基于等温吸附的页岩水分传输特征研究

研究页岩的水分传输特征至关重要,不仅有助于认识页岩的物理化学性质,而且也有助于评价页岩气的吸附扩散和流动能力.本文设计了页岩的水分传输实验装置,采用美国伍德福德和中国南方龙马溪组页岩为研究对象,开展了不同温度、不同湿度下页岩的水分传输实验,研究了页岩的水分传输特征和影响因素.结果表明,页岩的水分吸附属于II型曲线,包含着单分子层吸附、多分子层吸附和毛细凝聚的过程,GAB模型可用于描述页岩的水分吸附过程;水分吸附随着相对压力的增大而增强,有机碳含量和温度对页岩水分吸附起着增强作用,而方解石会抑制页岩的水分吸附;随着相对压力的增大,页岩的水分扩散系数呈现先增大后减小随后增加的趋势,其系数大约在8.73$\times$10$^{ - 9}\sim $5.95$\times $10$^{ - 8 }$m$^{2}$/s之间;伍德福德页岩的等量吸附热均大于龙马溪页岩的等量吸附热,这与其页岩的成熟度有关.研究结果为认识页岩的物理化学性质和力学性能以及评价页岩气的吸附流动能力提供参考依据.      

页岩层理方位及强度对水力压裂的影响

为了研究页岩天然层理倾角及强度等对水力压裂裂纹扩展的影响,采用室内水力压裂实验,通过监测孔直接对裂纹扩展的实时监测和注水压力信息及试件压裂后的剖切,分析层理倾角、强度等对压裂裂纹扩展的影响。实验结果表明:水力压裂过程中,垂直最小地应力稳定扩展的主裂缝遇层理时,层理面与主裂缝初始扩展方向夹角越小,主裂缝越易沿着层理面方向扩展,层理面与主裂缝初始扩展方向夹角越大,主裂缝遇层理面时越易贯穿层理面沿原方向扩展;层理方位,地应力及基质抗拉强度不变,层理的抗拉强度远弱于基质抗拉强度时,主裂缝与层理面相遇后越易沿着层理面方向扩展,层理抗拉强度与基质抗拉强度越相近,主裂缝遇层理时越易贯穿层理沿原方向扩展;层理方位和强度不变,地应力及应力差越大,主裂缝遇层理后越易贯穿层理面沿原方向扩展。     

大水泥岩样的电脉冲压裂实验研究

在20 kV/40 kJ的重复频率压裂系统实验平台上,对大水泥岩样进行了电脉冲水中放电压裂实验。为了模拟井下实际工况,实验时将放电电极装入带有射孔的绝缘套管。水中脉冲放电时岩样中产生定向冲击压力波,冲击波作用于岩层使其产生裂缝。实验结果表明,冲击波通过绝缘套管作用于岩样时有一定的能量损失,部分冲击波压力会施加于绝缘套管,绝缘套管在整个实验期间没有发生形变,电脉冲放电对套管损伤作用极小,重复压裂冲击波会通过射孔在岩样上形成一定规模的微裂缝。去掉绝缘套管后,裸电极作用于岩样造缝效果会更好,裂缝明显的呈现对称规则。     

静水压力对岩石在等离子体冲击下压裂效果的影响

为了了解与掌握深井下水中放电冲击波对岩石的破碎作用规律,建立了静水压力高达35 MPa的电脉冲压裂装置,可模拟深井近3 000 m下的围压,并进行了不同静水压下等离子体冲击压裂实验。电脉冲压裂装置最高工作电压20 kV,最大储能40 kJ。在0~25 MPa的静水压力条件下,对6块砂岩岩样进行了冲击压裂实验。实验结果表明,随着静水压力的升高,相同放电条件下压裂产生的裂缝长度和宽度明显降低。所以静水压力的升高将使得岩样损伤范围减小,孔隙度以及渗透率提升幅度下降。静水压力对冲击压裂后裂缝的形成、分布、生长具有明显的影响。与常压下形成的裂缝相比,施加围压后裂缝多集中在电极处,数量多,但是长度较短,存在不同程度的弯曲,甚至局部区域出现了环形裂缝。

     

煤岩体压裂分形损伤突变演化模型的研究及应用

煤岩与其他普通岩石的力学性能明显不同.为了描述煤岩体压裂岩体突变形成裂缝以及裂缝的扩展问题,基于突变理论定义了损伤变量,并建立了岩体突变过程的能量释放计算模型.基于能量守恒原理,建立了突变后微裂缝扩展的能量方程.通过对黑龙江省鸡西煤矿张晨矿区西三采区3#层右六巷区块煤样在不同压裂阶段缝内流体净压力和微裂缝扩展规律的观察分析,得到由于岩体物性参数不同,微裂缝开始破裂的时间不同,为后续裂缝演化内在混沌特征的研究提供了依据.     

深层地下地应力测量

介绍了对某水力压裂法处置中放废液工程进行的深层地下地应力测量的有关情况。利用压阻型压力传感器和压力盒相结合的办法克服压力探头敏感面小带来的测量困难 ,成功进行了地下数百米深度处地应力测量。实际测量表明系统工作可靠 ,测量数据可信。     

有限导流压裂定向井耦合流动模型

考虑人工裂缝、斜井筒和地层中的耦合流动,将压裂定向井的流动分为地层向裂缝渗流、裂缝内流动和斜井筒变质量管流.采用镜像反映和势叠加原理,建立地层中势分布和渗流数学模型.应用边值理论,将人工裂缝面离散为裂缝网格,并与斜井筒变质量管流模型进行耦合,建立有限导流压裂定向井耦合流动数学模型,并形成相应的迭代算法.应用分析表明:该模型与Prats图版法相比,对于垂直缝吻合度较高;裂缝导流能力和井斜角对产量及裂缝面压力分布影响较大.