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  • ISSN:0253-9993
  • CN: 11-2190/TD

《煤炭学报》

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酸性压裂液防治低渗煤层水锁损害实验研究

作者(Author):

  • 胡千庭
  • 李晓旭
  • 陈 强
  • 梁运培

作者单位:

  • 1.重庆大学 煤矿灾害动力学与控制国家重点实验室
  • 2. 重庆大学 资源与安全学院

关键词:

  • 水锁
  • 压裂液
  • 毛管力
  • 酸化
  • 方解石
  • 水力裂缝-基质界面
  • 气相渗透率
  • 煤层气
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压裂液易渗吸进入煤基质大幅增加水力裂缝-煤基质界面水饱和度严重降低甲烷气体 产出速率为此防治水锁损害是提升煤层压裂改造效果的重要手段。 以阜新盆地刘家区低煤阶煤 层气富集区为研究背景选用阜新组富含方解石(体积占比约 4.5%)低渗煤样与质量分数 6%乙酸 溶液测试了水相返排过程原煤样与酸化煤样气相渗透率变化规律并结合扫描电镜核磁共振岩 心分析及 CT 成像分析了方解石溶蚀对煤样渗流通道与毛管力影响。 结果表明:原煤样孔缝壁 面倾向于强亲水水相易渗吸侵入加之煤基质储集空间以直径<100 nm 的微小孔隙为主导致煤 基质存在高毛管阻力不利于渗吸水相返排测试表明 0.10.5 MPa 气体驱替压差下仅少量水被返 排出滞留水饱和度大于 90%造成气相渗透率降低 90%以上当驱替压差增加至 2.0 MPa(接近阜 新组煤层最大返排压力梯度),部分煤样水锁损害率仍大于 60%;质量分数 6%乙酸渗吸流动过 程能够有效解除方解石对天然裂缝的充填堵塞使煤岩心内部形成低毛管力高渗透率的裂缝性酸 溶蚀通道为此 0.10.5 MPa 气体驱替压差即可有效返排主要渗流通道中的渗吸水相返排过程气 体渗透率达(6.9~82.3)×10-15 m2较酸化前增加10~79 有效实现了防水锁与增渗目的;借助 酸溶蚀孔缝扩展延伸数值模拟岩心柱尺度渗流实验等评估结果优化压裂液中乙酸浓度酸化溶 蚀时间适量解除方解石对煤层裂缝的充填堵塞在煤层水锁损害带形成数量合理的低毛管力高 渗透率的裂缝性渗流通道可最大程度防治水力裂缝-基质界面水锁损害并降低酸溶蚀对煤体强 度及煤粉运移影响。 对于富含方解石的低渗煤层采用乙酸改性的活性水压裂液既可防治压裂液 渗吸诱发的水锁损害又不污染破坏煤质有利于煤层气抽采后煤炭绿色开采


胡千庭,李晓旭,陈强,等.酸性压裂液防治低渗煤层水锁损害实验研究[J].煤炭学报,2022,47(12):4466-4481.
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