气/水两相驱替煤粉引起的煤裂缝导流衰减特征实验研究

赵政¹，倪小明^1,2，刘泽东³，吴翔⁴

1. 河南理工大学能源科学与工程学院2. 中原经济区煤层(页岩)气河南省协同创新中心3. 陕西陕煤榆北煤业有限公司4. 中联煤层气有限责任公司

摘 要：查明气/水两相驱替不同粒径煤粉引起的煤中裂缝导流衰减特征对煤层气井排采时气/水两相流阶段防煤粉措施的制定意义重大。采用自制的气-液-固三相驱替煤粉模拟装置,进行了气/水两相驱替不同粒径（40～60,60～80,80～100,100～150,150～200,>200目）煤粉在树脂-煤芯柱样裂缝中的运移实验,通过对比无煤粉气/水两相驱替的空白实验,分析了驱替不同粒径煤粉时气、水的渗流规律差异。基于气/水两相驱替不同粒径煤粉的渗流模型,结合平板理论、拟合得到的气相渗透率与裂缝缝宽的关系,定量描述了驱替过程中气体流动、液体流动、煤粉封堵所占据的裂缝缝宽随驱替时间的变化规律,并以气体、液体流动所占裂缝缝宽之和的变化规律表征了树脂-煤芯柱样裂缝导流能力的衰减特征。结果表明:在几乎相同初始驱替压力下,气、水两相通过树脂-煤芯柱样时会相互争抢柱样内裂缝空间,且气相渗透率、液相渗透率随时间变化呈三角函数分布;不同粒径煤粉驱替前期,柱样气相渗透率、液相渗透率仍会表现出管弦状波动特征,但在煤粉堵塞一定程度后,二者开始同时减小;气/水驱替不同粒径煤粉时产出液内煤粉质量浓度、裂缝完全堵塞时间随煤粉粒径减小而增大;气/水驱替不同粒径煤粉时裂缝导流能力变化可分为液体产出前的裂缝快速封堵、气/液携粉产出的裂缝缝宽小幅增加、液体流动能力骤减的裂缝快速闭合、气体流动能力缓慢降低的裂缝完全封堵等4个阶段。

关键词：气/水两相;煤粉;不同粒径;导流能力;堵塞;