深层煤岩孔隙结构表征及压裂缝导流能力影响因素

王梓麟; 时婧玥; 杨英; 徐栋; 曾泉树; 张益畅

doi:10.13278/j.cnki.jjuese.20230291

吉林大学学报(地球科学版) ›› 2025, Vol. 55 ›› Issue (04) : 1061 -1076. DOI: 10.13278/j.cnki.jjuese.20230291

深层煤岩孔隙结构表征及压裂缝导流能力影响因素

王梓麟, 时婧玥, 杨英, 徐栋, 曾泉树, 张益畅

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摘要

压裂缝导流能力是决定深层煤层气储层压裂效果的重要指标。本文综合利用高分辨率CT扫描技术和Avizo可视化软件先进的数学算法构建了大宁区块深层煤岩储层的三维数字岩心，从多个维度开展了不同类别煤岩储层的微观孔隙结构表征研究。在此基础上，辅以线性流裂缝导流能力实验装置开展煤岩压裂缝导流能力评价实验，系统研究了支撑剂粒径、铺砂浓度、不同支撑剂粒径组合、闭合压力、支撑剂嵌入和孔喉结构等对煤岩压裂缝导流能力的影响规律。结果表明：研究区不同类别煤岩样品的孔隙结构特征差异显著，孔喉展布形态主要以连片状或孤立状为主，孔隙半径主要为5.23～34.85μm,喉道半径大多为1.31～12.27μm,孔喉配位数较小；随着渗透率降低，孔喉连通性变差，非均质性变强。大粒径支撑剂支撑下裂缝导流能力更强，但小粒径支撑剂支撑下裂缝导流能力更稳定；裂缝导流能力随铺砂强度增加而显著增大，而随闭合应力升高逐渐减小；支撑剂嵌入煤岩层时将导致裂缝中流体的流动空间被压缩堵塞，裂缝导流能力降低12.2%;在不同支撑剂粒径组合比例下，大粒径支撑剂占比越高时其导流能力越大。综合来看，该区煤岩压裂缝导流能力的主控因素为铺砂浓度、支撑剂粒径和裂缝闭合应力。