基于煤层气高效开发的煤粉凝聚–沉降机制研究进展 论文

大量低产低效井严重阻碍我国煤层气产业发展，其中，煤粉沉降导致的裂缝堵塞、管柱结块是气井稳产时间短、产气量降低甚至不产气的重要因素。系统梳理国内外煤层气井产出煤粉物质组成、生成机理、悬浮运移和产出控制等研究最新进展，总结煤粉凝聚–沉降及分散行为控制机理及关键问题，提出研究展望。煤粉问题伴随煤层气勘探开发全过程，涉及地质选区评价、工程压裂施工和排采管理控制的各个方面。煤粉包括因煤体结构破坏生成的原生煤粉和工程施工形成的次生煤粉，在气井产出中以有机碎屑和黏土矿物组成的混合物为主，部分样品黏土矿物含量高。煤粉悬浮运移受控于储层条件下煤岩结构和表面性质、nm~μm级煤粉颗粒的相互作用、有机质和黏土矿物的作用、通道内的气水流动等因素。煤粉能够适度稳定产出是排采管控的关键，涉及地层水环境对煤粉表面润湿性、表面电性和空间位阻效应的影响及作用机制，以及分散剂离子加入对煤层气的解吸和渗流能力影响等。围绕煤粉“黏附–润湿–凝聚–沉降全过程开展实验模拟”和“煤粉分散稳定性优化及流动实验”研究，以及煤粉理化性质精细表征、凝聚沉降机理分析和分散行为界定，提出适合煤粉稳定运移控制的流速，形成保持煤粉悬浮产出的基础性