煤层气运移产出存在气液两相流阶段,这个阶段存在多种复杂的流态。研究煤层气运移产出过程中气液两相流态的多样性有助于我们更好地认识煤层气产出过程。本文通过裂缝气液两相流可视化物理模拟、理论分析和现场应用研究了煤层气运移产出过程中的流态多样性,并分析其影响因素,探讨了裂缝两相流阶段运移产出的流态多样性的形成机制,并对储层段塞流的防控机理进行了分析。本文主要得到了以下结论:(1)裂缝两相流可视化物理模拟实验结果表明裂缝内两相流的流态存在多样性,稳定液体流速、增大气体流速,裂缝内可依次形成泡状流、气团流、分层流、波浪流、段塞流、环状流和雾状流的流态。不同工况下气液两相流各流态流动特征表明液相流量的减小、裂缝开度的增大、表面张力的减小和粘度的增大对段塞流有抑制作用。并对裂缝两相流过程中各流态的形成机理进行了探讨,分析了各流态间的过渡机制和各因素对段塞流的影响机理。(2)压裂液的水敏伤害和速敏伤害都会使储层的裂缝渗透率大大降低,水锁伤害则不利于气体和液体的产出。储层渗透率降低和储层束缚水饱和度增大都不利于排采阶段对段塞流的控制,低伤害压裂液的使用可有效防治储层伤害,此外,该压裂液具有较低的表面张力,可进一步抑制段塞流的产生。在排采过程中结合裂缝气液两相流的流态多样性合理控制排采速率,配合低伤害压裂液的使用有助于实现煤层气的高效排采。(3)SX-01井在二次改造中采用低伤害压裂液和缝网改造最大化提升了储层渗透率,采用连续、缓慢、稳定的排采方式促进裂缝导流能力的保持。根据排采各个阶段井底压力、套压、产水量和产气量的数据分析,对排采中先后出现的泡状流、气团流、段塞流、环状流和雾状流进行了分析验证。虽然排采过程中仍然有段塞流现象出现,但考虑到无煤粉产出,段塞流的强度较小,说明二次改造(缝网改造)的实施和低伤害压裂液的使用对段塞流起到了有效的抑制作用。