水力压裂后煤层中砂和煤粉的分布特征及其对煤层气排采的影响摘要
水力压裂煤层中的石英砂与煤粉混合,增加了压裂液和携砂液的运移阻力,降低了煤层渗透率,影响煤层改造效果和煤层气井产能,研究水力压裂后煤层中的石英砂与煤粉的分布特征,对煤层解堵及提高煤层气产量具有重要意义。本文通过观察煤矿采煤工作面揭露的水力压裂改造后的煤层,结合扫描电镜、体视镜和显微CT,研究了石英砂和煤粉的分布特征,分析了两者混合堆积对煤层气井排采的影响。研究结果表明:水力压裂时煤体破裂、石英砂与裂隙壁的碰撞、摩擦和嵌入过程以及返排压裂液时产生大量煤粉。距离煤层气井筒由远到近,石英砂和煤粉在平面上分区展布,分别是纯煤粉区、石英砂和煤粉混合区。主干裂隙内以石英砂和煤粉为主,次级裂隙内以煤粉为主。微观裂隙内的煤粉主要在煤层破裂及石英砂嵌入煤体过程中产生。煤粉与石英砂混合堆积在裂隙内,阻碍了水及煤层气的运移。煤层气井排采初期,煤层中主要是单相水流或气水二相流时,煤粉容易被气水携带进入井筒,而在只产气阶段,煤粉主要沉积在裂隙内,石英砂和煤粉混合堵塞裂隙是造成煤层气井产气量波动的原因之一。本文研究结果为以后水力压裂改造煤体渗透率及煤层气井增产提供了指导。
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