水化学性质对支撑裂缝中煤粉运移的影响
刘子亮1
魏迎春2
张琦1
张双源3
王安民2
曹代勇2
1.中国矿业大学(北京)地球科学与测绘工程学院,北京 1000832.中国矿业大学(北京)地球科学与测绘工程学院,北京 100083;中国矿业大学(北京)煤炭资源与安全开采国家重点实验室,北京 1000833.中联煤层气国家工程研究中心有限责任公司,北京 100095;中石油煤层气有限责任公司,北京 100028
摘要：煤粉问题制约我国煤层气的高效开发.选用韩城矿区山西组3号煤层煤岩样品,开展不同水化学性质对支撑裂缝中煤粉运移影响的物理模拟试验,分析裂缝导流系统渗透率及煤粉产出质量浓度变化,探究不同水化学性质对支撑裂缝中煤粉运移的影响.试验结果表明:Na2SO4溶液驱替条件下,煤粉产出质量浓度随矿化度的增加而降低,高矿化度条件下,煤粉聚集沉降性强,堵塞裂缝通道.NaHCO3溶液驱替条件下,煤粉产出质量浓度随矿化度的增加而增大,伴随矿化度的增加,水解产生OH-增加煤粉颗粒表面负电荷,增强煤粉间排斥力,缓解煤粉聚集效果,产出部分煤粉颗粒.6000mg/LNa2SO4和NaHCO3溶液驱替条件下流体具有更多的展布空间,渗透率最高.MgCl2溶液驱替条件下,煤粉产出质量浓度随矿化度的增加而增大,高矿化度增强煤粉间相互作用,试验样内部相对平衡被打破,煤粉产出量增大,试验样内部煤粉堵塞程度大致相同,渗透率数值变化不大.在相同矿化度(10 000 mg/L)条件下,不同水化学类型溶液驱替条件下煤粉产出质量浓度为:NaHCO3＞Na2SO4＞MgCl2,试验样平均渗透率为:MgCl2＞NaHCO3＞Na2SO4,煤粉聚集的程度,在一定程度上影响煤粉产出,Na2SO4和NaHCO3团聚作用低于MgCl2,部分煤粉运移,试验样末端堵塞程度高于MgCl2溶液,NaHCO3水解产生OH-,煤粉处于碱性环境中,改善试验样堵塞情况,提高渗透率.根据模拟试验中渗透率波动的上升状态、下降状态和轻微波动状态3个趋势,结合实测渗透率,统计渗透率变化趋势时间段,分析煤粉产出质量浓度与煤样渗透率之间的关系,回归模型的R2=0.834,说明煤粉运移影响渗透率的波动.
关键词：煤粉运移水化学类型支撑裂缝煤层气水矿化度
分类号：P618.11(矿床学)
资助基金：国家自然科学基金(41972174)中央高校基本科研业务费资助项目(2022YJSDC10)
论文发表日期：2023-09-28
在线出版日期：2025-08-15（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：11( 3483-3493 )
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