西山煤田煤层气井水力压裂效果剖析及启示

• Published in: 煤炭学报 Vol. 49; no. 8; pp. 3546 - 3560
• Main Authors: 阎纪伟, 宋晓夏, 梁卫国, 李鸿雨, 李伟, 刘威, 孟艳军, 夏鹏, 卫强强
• Format: Journal Article
• Language: Chinese
• Published: 太原理工大学原位改性采矿教育部重点实验室,山西太原 030024%太原理工大学矿业工程学院,山西太原 030024 01.08.2024; 煤系关键矿产资源精细勘查山西省重点实验室,山西太原 030001%太原理工大学原位改性采矿教育部重点实验室,山西太原 030024; 太原理工大学矿业工程学院,山西太原 030024%煤系关键矿产资源精细勘查山西省重点实验室,山西太原 030001%东北石油大学环渤海能源研究院,河北秦皇岛 066099%山西焦煤集团有限责任公司,山西太原 030024%贵州大学资源与环境工程学院,贵州贵阳 550025%山西蓝焰控股股份有限公司,山西晋城 048000
• Subjects: coal texture; 裂隙观测; hydraulic fracture behavior; fracture observations; 水力压裂效果; 煤体结构; 石英砂; 煤粉; quartz sand; 煤层气井; coalbed methane well; coal fines
• ISSN: 0253-9993
• DOI: 10.13225/j.cnki.jccs.2024.0113

P618.11; 水力压裂是改善煤层渗透率的常用方法,其改造效果直接影响煤层气井的产能.详细观测了西山煤田屯兰区块5 口煤层气井的井下揭露煤层及裂隙展布情况,并联合体视镜、扫描电镜和显微CT等研究煤体结构、微裂隙、石英砂和煤粉的分布特征,结合区域地应力和水力压裂施工参数,剖析煤层气井的压裂效果.研究结果表明:水力压裂产生的宏观裂隙形态复杂多样,包含水平型、垂直型、X型和T型.距离煤层气井筒越近,煤体越破碎,以碎裂煤和碎粒煤为主,水力压裂裂隙发育,远离煤层气井筒的煤体主要是原生结构煤,以原生裂隙为主.石英砂主要铺置在水平裂隙内,仅有少量分布在T型裂隙内.石英砂与煤的裂隙面强烈摩擦、碰撞和嵌入,与压裂液破裂煤体叠加形成大量煤粉,造成煤粉裹挟石英砂堵塞裂隙.宏观裂隙内的煤粉主要受水力压裂时煤体破裂、压裂液冲刷煤体及石英砂与裂隙面摩擦而产生,微观裂隙内的煤粉在煤体破断时产生.煤粉与石英砂混合堆积在裂隙内,对携砂液产生巨大阻力,造成石英砂无法向煤层气井的远端运移.地应力的大小和方向、煤层及顶底板的强度是影响水力压裂裂隙张开与延展方向的重要因素,携砂液黏度低无法悬浮石英砂,容易造成石英砂与煤粉聚集堵塞裂隙.