水力压裂裂缝内支撑剂颗粒空隙率分布的形成机制

关舒文，胡胜勇，张惜图，冯国瑞，李国富，陈云波

（1.太原理工大学 安全与应急管理工程学院，山西 太原030024；2.太原理工大学 矿业工程学院，山西 太原030024；3.煤与煤层气共采国家重点实验室，山西 晋城048012）

我国煤层气资源十分丰富，沁水盆地是我国目前煤层气的主要产区之一[1]。沁水煤田以高煤阶为主，其煤储层吸附能力强，含气量普遍较高。高阶煤储层渗透率总体偏低，煤层气井投产前普遍采用水力压裂方法对煤储层进行强化改造[2]。通过将支撑剂泵入形成的裂缝中，泵注停止后，裂缝在地应力作用下逐渐闭合，压密支撑剂多孔介质使闭合裂缝保持一定的高导流能力，为煤储层中流体的流动提供渗流通道[3]。研究裂缝内支撑剂多孔介质空隙率分布及其形成机制，能够更好地了解支撑剂充填裂缝的空隙率的演变，进而更好地预测及优化煤层气的产量。杨尚谕等[4]运用Pseudo Fluid 模型研究了不同参数对缝内铺砂浓度的影响规律；温庆志等[5-6]利用不同的试验装置研究了不同因素对支撑剂的运移与展布规律的影响；刘春亭等[7-8]采用数值模拟方法研究了不同闭合应力、施工参数和支撑剂性质对支撑剂分布的影响；Tan 等[9]利用X 射线计算机扫描技术研究了分别充填不同层数砂子和玻璃珠情况下其空隙率的分布情况；Zheng 等[10-12]采用数值模拟的方法研究了不同类型、级配、粒径范围的支撑剂在不同应力条件下空隙率的大小变化；邓守春等[13-15]采用数值和试验方法研究了不同地应力水平下不同种类支撑剂的渗透率变化；……