煤粉堵塞对煤岩裂缝导流能力的影响研究摘要
煤层气藏具有三低一高(低孔隙度、低渗透率、低饱和度)的特点。因此,煤层气储藏的有效开发层需要借助水力压裂改造措施,目的是形成具有高导流能力的裂缝或裂缝网络,使井底的泄流面积变大,从而提高煤层气的产量。煤岩裂缝导流能力是进行煤层气产能预测的重要参数,由于煤储层具有低孔渗、闭合压力低、弹性模量小、泊松比大、质软易碎且裂缝系统复杂等特点,煤层容易发生破碎现象,堵塞裂缝孔隙,对裂缝导流能力的准确评价存在较大难度,煤层受到闭合压力后会产生煤粉,现有模型只考虑到支撑剂的参数对导流能力的影响,没有考虑到不同闭合压力下煤粉堵塞对导流能力的影响,需要建立煤粉堵塞对导流能力的影响模型,通过室内实验来评价和分析煤粉堵塞对煤岩裂缝的导流能力。首先通过对所研究区块的煤层物理力学性质进行分析,通过对煤岩的物性特征以及力学特征的分析,得出了煤岩的物理特性和力学特性。在压裂过程中,煤层受到闭合应力的作用会发生破碎现象,通过室内实验模拟了在煤层气排采过程中煤粉侵入压裂裂缝支撑剂充填层的过程,通过不同的煤粉粒径以及煤粉含量对煤粉采出量的影响,得出在压裂过程中,煤岩受到闭合压力下脱落的出煤粉量的影响规律。基于三维弹性力学以及空间几何理论,支撑剂采用菱形六面体充填方式,考虑到煤粉粒径以及含量的参数,支撑剂受到闭合压力下会发生变形,导致裂缝宽度降低;煤粉的存在会占据裂缝的孔隙体积,使得孔隙度和渗透率降低,推导出考虑到煤粉参数对导流能力的计算公式。应用裂缝导流仪和平流泵模拟煤粉颗粒侵入支撑剂充填层的实验,通过不同煤粉粒径以及煤粉含量对导流能力的影响,研究出了煤粉堵塞对导流能力的伤害规律以及影响程度。实验表明:煤粉受到闭合压力后,易侵入支撑剂的充填层,不易随水排出,并且对导流能力的伤害严重。煤粉的聚集附着、桥堵孔喉是煤粉堵塞对煤岩裂缝导流能力伤害的主要原因。粒径较小的煤粉颗粒更易聚集附着,对导流能力的影响较大;随着煤粉浓度对的增加,煤粉堵塞对导流能力的影响较大。
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