煤儲層水力壓裂裂縫中支撐劑特征及研究意義

王生維，熊章凱，呂帥鋒，高 超

(1.中國地質大學(武漢) 資源學院，湖北 武漢 430074；2.煤與煤層氣共采國家重點實驗室，山西 晉城 048012)

我國煤層氣資源豐富，已形成沁水盆地和鄂爾多斯盆地東緣兩大產業(yè)基地。同美國、澳大利亞等國家相比，我國煤層氣資源條件特殊，地質條件復雜，含煤盆地構造活動強烈，煤儲層滲透率普遍較低，且非均質性強，高、中低階煤儲層滲透率一般分別低于1×10-15m2和5×10-15m2。因此，幾乎所有的煤層氣井都需要進行儲層改造，在煤儲層內部形成高效的導流裂縫通道，從而提高煤儲層的滲透性。水力壓裂技術是目前最主要的儲層改造技術，即利用地面高壓泵組將前置液以超過地層吸液能力的排量泵入井底產生高壓，并在巖石破裂準則控制下形成壓裂裂縫，然后再注入含有支撐劑的攜砂液，使形成的壓裂裂縫繼續(xù)擴展并得到有效支撐，待壓裂施工結束后，儲層中就能夠形成具有高效導流能力的壓裂裂縫，從而實現(xiàn)煤層氣井增產改造。其中，支撐劑的類型、粒徑配級、鋪置順序和濃度等因素對壓裂裂縫的支撐效果具有重要影響，如何真實有效地評價支撐劑的支撐效果及其對導流能力的作用機制是目前亟待解決的科學問題。

支撐劑根據原材料和加工工藝主要分為天然石英砂、覆膜砂和陶粒三類。盡管天然石英砂支撐劑導流能力較弱，但由于成本較低且現(xiàn)場應用技術成熟，石英砂仍是煤層氣井水力壓裂作業(yè)中的首選支撐劑[1-3]。目前眾多學者對支撐劑的制備、支撐劑在裂縫內的充填特征和運移規(guī)律進行了研究。秦梅[4]、杜杰[5]等以煤矸石和鋁礬土為主要原料，高溫燒結制備了煤層氣井用經濟型、低密度、低破碎率的陶粒支撐劑。成巧耘等[6]考慮到水力壓裂時氣體的滑脫效應與壓裂液的滲流規(guī)律，量化了支撐劑的嵌入深度，構建了有效應力與支撐劑綜合作用的裂隙滲透率模型。張鵬[7]通過數(shù)值仿真手段研究了煤層氣井壓裂液流動和支撐劑分布規(guī)律，建立了考慮多種因素的支撐劑沉降模型，提出通過增大施工排量、采用小粒徑支撐劑、合理調整泵注程序來提高支撐劑的運移距離。黃炳香等[8]通過煤體單縫內支撐劑隨閉合應力增大的壓嵌全過程實驗，揭示了裂縫內支撐劑壓嵌的基本特性以及閉合應力對支撐劑嵌入煤的影響規(guī)律。唐方璇[9]通過裂縫導流能力實驗探究了支撐劑類型、粒徑組合、混合煤粉含量以及裂縫形態(tài)等因素對支撐裂縫導流能力的影響。M.A.A.Ahamed 等[10]利用三軸滲透率實驗并結合顯微CT 成像研究，認為支撐劑嵌入煤體對裂縫導流能力損傷非常顯著。關舒文等[11]采用數(shù)值模擬方法，模擬了壓裂裂縫內支撐劑顆?？障堵实难葑儯陬w粒接觸力及配位數(shù)分布揭示了支撐劑空隙率分布的形成機制。潘林華等[12]認為計算流體動力學-顆粒元法(CFD-DEM 法)能真實考慮壓裂過程中流體的流動狀態(tài)和真實的固體顆粒特征，有望成為模擬技術的主流技術之一。Yang Shangyu 等[13]考慮了支撐劑顆粒間的相互作用，采用數(shù)值模擬方法研究了變密度支撐劑顆粒在水力裂縫中的運移規(guī)律，認為支撐劑粒徑的增加會導致有效裂縫長度的減少，且隨著壓裂液黏度和排量的增加，支撐劑鋪展和分布更加均勻。

前人主要通過物理實驗、數(shù)值模擬和理論分析等手段開展支撐劑相關研究，但是由于實驗模擬裝置與實際壓裂施工參數(shù)存在較大差距、模擬參數(shù)設置過于理想等局限，導致研究結果往往無法達到令人滿意、能夠指導現(xiàn)場施工的效果。我國煤層氣勘探開發(fā)在過去的三十年中，尤其是煤礦區(qū)內隨著煤礦開采揭露了數(shù)量可觀的地面壓裂井，創(chuàng)造了壓裂裂縫原位觀測和原位支撐劑采集的絕佳條件[14-19]。筆者通過井下解剖，摸清了煤層氣井壓裂裂縫內的支撐劑(石英砂)展布特征，開展了支撐劑分選性、完整性、煤粉附著特征、裂縫壁面滑痕等方面的綜合評價，并以壓裂裂縫的兩個典型部位內的支撐劑為例，詳細介紹了其形貌與堆積特征，分析其堆積過程。該研究可為物理和數(shù)值模擬實驗提供真實可靠的數(shù)據支撐，以及對非常規(guī)儲層改造施工技術提供參考依據。

1 支撐劑形貌與堆積特征

支撐劑顆粒注入煤儲層后，壓裂裂縫內支撐劑會受到壓裂裂縫類型、壓裂裂縫延展空間范圍、裂縫壁面粗糙度、壓裂施工參數(shù)等因素影響，不同裂縫部位內支撐劑顆粒往往具有不同的粒徑和堆積方式、破碎狀況、煤粉附著特征，以及煤巖碎粒粒徑和裂縫壁面痕跡。這些特征對支撐劑的堆積過程和壓裂流體的流動特征具有指示意義。圖1 為水力壓裂施工待用的石英砂支撐劑。

圖1 水力壓裂施工待用的石英砂支撐劑Fig.1 Quartz sand proppant for hydraulic fracturing

1.1 支撐劑分選性

支撐劑顆粒隨壓裂液注入煤儲層內。在壓裂液攜運下，不同粒徑支撐劑顆粒會在壓裂裂縫內不同部位沉積，一般為井筒近處支撐劑顆粒粗，裂縫遠端支撐劑顆粒細。但若壓裂裂縫延展發(fā)生變化，會導致壓裂流體流動特征發(fā)生變化，支撐劑在裂縫內的沉積位置也會因顆粒粒徑不同而隨之發(fā)生變化。因此可以根據支撐劑分選性來表征壓裂裂縫延展空間變化。

支撐劑分選性好(圖2a)，往往表明壓裂裂縫內水動力簡單，壓裂裂縫延展筆直、順暢，壓裂液攜運能力隨壓裂裂縫延伸而降低，粗顆粒支撐劑會先沉積，細顆粒支撐劑能在壓裂液攜運下移動到更遠處沉積[20-21]。

支撐劑分選性差(圖2b)，表明水動力混亂，壓裂液提前卸載支撐劑，導致各種粒徑支撐劑沉積在一處[22]。一般會發(fā)生在壓裂裂縫延展彎曲、裂縫壁面粗糙度高等部位[21,23]。

圖2 支撐劑分選性Fig.2 Sorting property of the proppant

1.2 支撐劑完整性

支撐劑顆粒破裂會降低壓裂裂縫的導流能力。在前人的研究中，隨著排水降壓，導流裂縫有效應力增加，導致水力裂縫閉合壓碎支撐劑[24-25]。但是在本研究中，發(fā)現(xiàn)部分支撐劑顆粒表面有撞坑，撞坑內有煤粉充填(圖3)，不同于因壓裂裂縫閉合導致的支撐劑顆粒破碎[25]。在壓裂裂縫延展平直的部位，表面有撞坑的支撐劑數(shù)量少；在壓裂裂縫延展曲折度高等支撐劑移動受阻部位，表面有撞坑的支撐劑數(shù)量多。可能是由于支撐劑顆粒移動過程中發(fā)生了顆粒間、顆粒與煤巖碎粒間的碰撞所導致。

圖3 支撐劑顆粒表面撞坑Fig.3 Craters on the surface of the proppant

1.3 煤粉附著特征

在水力壓裂和煤層氣生產過程中，大量來源于煤巖破裂和軟煤帶的煤粉會沉積在支撐劑間的孔隙空隙中，導致壓裂裂縫導流能力下降[26-29]。在顯微鏡下，井下采集的支撐劑顆粒表面附著有煤粉(圖4，左分圖)，尤其在軟煤帶內、壓裂裂縫彎曲處、壓裂裂縫邊緣部位等水動力較混亂的部位，支撐劑表面附著煤粉較多，甚至是煤粉、支撐劑顆粒、煤巖碎粒之間相互粘附形成更大的團聚集合體(圖4，右分圖)，改變了支撐劑顆粒的原始形狀和大小。

圖4 煤粉附著特征Fig.4 Adhesion characteristics of the pulverized coal

1.4 裂縫壁面痕跡

支撐劑在壓裂裂縫內運移過程中，會與裂縫壁面發(fā)生碰撞或是在裂縫壁面上滑動，在某些條件下會留下撞坑或滑痕(圖5)。根據撞坑的深淺和滑痕的方向，可以分析支撐劑顆粒在此處的動能大小和移動方向。

圖5 滑痕Fig.5 Slide mark

2 水平縫內支撐劑特征

1 號煤層氣井井筒及其壓裂裂縫在晉城寺河礦巷道壁面2 上被揭露，巷道壁面1 上無壓裂裂縫(圖6，圖7a)，壓裂裂縫以水平縫的形式在煤儲層內延伸，井筒W 方向長約2.5 m，E 方向長約8.2 m，在井筒近井端發(fā)生砂堵現(xiàn)象，超過一半的支撐劑堆積在離井筒1 m 的范圍內。在井筒的東西方向上，水平縫延伸進入軟煤帶內，支撐劑與煤粉混合。

圖6 1 號煤層氣井壓裂裂縫在巷道壁面上的展布Fig.6 Distribution of hydraulic fractures of No.1 CBM well on the roadway wall

圖7 1 號煤層氣井支撐劑實景Fig.7 Realistic scene of the proppant of No.1 CBM well

1 號煤層氣井壓裂施工曲線如圖8 所示，1 號煤層氣井破裂壓力不明顯，在壓裂前期，泵注壓力穩(wěn)定在15 MPa 左右，注入液量與壓裂液濾失量幾乎相等，壓裂裂縫在煤儲層內延展正常。后期隨著裂縫延伸距離和摩阻增加，裂縫內部分區(qū)域可能出現(xiàn)支撐劑堵塞，井底壓力出現(xiàn)波動并緩慢上升。

圖8 1 號煤層氣井壓裂施工曲線Fig.8 Fracturing construction curve of No.1 CBM well

2.1 水平縫內支撐劑粒徑特征

在水平縫內不同部位采集了4 組支撐劑樣品(圖9)，分別位于水泥環(huán)外表面(水泥環(huán))、距井筒0.3～0.5 m 的水平縫中上部(取樣點1)、距井筒0.3～0.5 m 的水平縫下部(取樣點2)、距井筒1.2 m 的T 形縫內(取樣點3)。按照粒徑大于1.70 mm(粗顆粒)、1.18～1.70 mm(中顆粒)、小于1.18 mm(細顆粒)將支撐劑顆粒分為3 類[26]。所獲取的樣品中，水泥環(huán)樣品在視域內有77 顆支撐劑顆粒，其中粒徑大于1.7 mm 有13 顆，占16.9%，粒徑小于1.18 mm 有3 顆，占3.9%；取樣點1 樣品在視域內有87 顆支撐劑顆粒，其中粒徑大于1.7 mm 有13 顆，占14.9%，粒徑小于1.18 mm 有3 顆，占3.4%；取樣點2 樣品在視域內有40 顆支撐劑顆粒，其中粒徑大于1.7 mm 有8 顆，占20%，粒徑小于1.18 mm 有3 顆，占7.5%；取樣點3 樣品在視域內有81 顆支撐劑顆粒，其中粒徑大于1.7 mm 有2 顆，占2.5%，粒徑小于1.18 mm 有2 顆，占2.5%(表1，圖10)。

圖9 水平縫內各取樣點支撐劑顆粒Fig.9 Proppant particles at each sampling point in the horizontal hydraulic fracture

表1 水平縫內各取樣點支撐劑顆粒粒徑分布Table 1 Particle size distribution of the proppant at each sampling point in the horizontal hydraulic fracture

圖10 水平縫內各取樣點支撐劑顆粒粒徑分布Fig.10 Particle size distribution of the proppant at each sampling point in the horizontal hydraulic fracture

根據4 個取樣點的支撐劑粒徑對比，4 個樣品內都以中顆粒為主，細顆粒含量都很低，且水泥環(huán)、取樣點1、取樣點2 的粗顆粒含量要高于取樣點3，表明離井筒距離增加，支撐劑粒徑逐漸變細，細顆粒相比粗顆粒更易在壓裂液攜運下移動到更遠沉積。由壓裂施工曲線可知，施工壓力在中后期逐漸上升，推斷由于近井端的砂堵，大量粗顆粒和中顆粒被限制在近井端，難以進入儲層深部填充裂縫，導致該井的壓裂效果并不理想。

2.2 水平縫軟煤帶內支撐劑沉積特征

在井筒西2.5 m 的巷道底部軟煤帶內，水平縫在此處停止延伸，水平縫內支撐劑充填(圖7b)，開度3～5 mm，在此處采集了軟煤帶內支撐劑。支撐劑樣品整體呈黑色，支撐劑顆粒、煤粉、煤巖碎粒混雜嚴重(圖11)。支撐劑顆粒表面可見撞坑并附著煤粉(圖11)，表明支撐劑顆粒在軟煤帶內移動不順暢，沉積前經歷過強烈的碰撞和混亂的水動力。且在沉積后，撞坑和煤粉會降低支撐劑顆粒的圓度，導致支撐劑顆粒呈不規(guī)則形狀，變得棱角分明。不規(guī)則形狀的支撐劑顆粒相互堆砌比圓度較好的支撐劑顆粒有著更差的孔隙空間(圖12)，明顯降低壓裂裂縫的滲透性，抑制壓裂流體繼續(xù)進入裂縫空間[27-30]。

圖11 軟煤條帶煤粉和支撐劑顆粒Fig.11 Pulverized coal and proppant particles in the soft coal zone

圖12 煤粉充填孔隙空間Fig.12 Pore space filled with pulverized coal

2.3 水平縫軟煤帶內支撐劑空間特征

在井筒東1.2 m 的T 形縫區(qū)域(圖13)，水平縫向軟煤帶內延伸約20 cm，軟煤帶厚6～10 cm，軟煤帶中由內向外形成煤粉帶-支撐劑與煤粉混合帶-支撐劑帶的分帶結構[31]，結合混合帶內支撐劑顆粒的顯微特征，可對支撐劑顆粒在軟煤帶內的堆積過程進行還原(圖14)。

圖13 T 形縫區(qū)域示意圖Fig.13 Diagram of T shape fracture area

圖14 水平縫在軟煤帶內延伸過程Fig.14 Extension process of the horizontal fracture in the soft coal zone

當水平縫在軟煤帶內延伸時，煤粉會通過裂縫前緣進入壓裂液中，同時裂縫前緣會有一部分壓裂液濾失進入軟煤帶內(圖14a)。裂縫前緣內的支撐劑顆粒會被濾失的壓裂液攜帶撞擊軟煤帶，加速煤粉進入壓裂液中和降低前緣內支撐劑顆粒的動能。而后續(xù)支撐劑顆粒被壓裂液攜帶持續(xù)進入水平縫內，并向裂縫前緣移動，導致裂縫前緣內煤粉和支撐劑密度增大，支撐劑顆粒之間發(fā)生碰撞的頻率和強度增大，煤粉也易附著在支撐劑顆粒上(圖14b)。而當裂縫前緣內的支撐劑密度增大到一定程度，壓裂液將無法攜帶支撐劑顆粒移動，此時軟煤帶內水平縫停止延伸(圖14c)。但是壓裂液向軟煤帶內的濾失還在進行，濾失的壓裂液會將質量相對較輕、粒徑小的煤粉通過支撐劑顆粒間的孔隙攜帶到水平縫邊緣，在水平縫邊緣形成支撐劑與煤粉混合帶(圖14d)。故水平縫內形成了由內向外的三段式分帶結構。

3 轉向垂直縫內支撐劑特征

轉向垂直縫為壓裂裂縫從水平縫形式轉向垂直縫并在煤儲層內延伸，在轉向點位置往往水動力復雜，對支撐劑顆粒沉積有較大影響[21,23]。

3.1 小型轉向垂直縫內支撐劑特征

1 號煤層氣井井筒東1.2 m 的T 形縫區(qū)域(圖13)，水平縫向上分支出垂直縫，在垂直縫內采集了支撐劑和帶有垂直縫壁面的煤巖。

支撐劑顆粒粒徑均勻，以中顆粒為主；顆粒表面干凈，少有煤粉附著；部分顆粒表面有撞坑，但大部分撞坑較小(圖9d)。

垂直縫面上有2 類差異明顯的滑痕，一類為白色滑痕，痕跡深但稀疏，另一類為灰色滑痕，痕跡淺但密集。在兩塊帶有裂縫面的煤巖上，兩類滑痕具有不同的方向。煤樣A 表面，兩類滑痕在煤巖一端方向相似，在另一端方向相差約15°(圖15)；在煤樣B 表面，兩類滑痕方向相差約70°(圖16)。部分滑痕的一端為撞坑，表明該滑痕是支撐劑顆粒碰撞裂縫壁面后在壁面上滑動的痕跡。

圖15 煤樣AFig.15 Coal sample A

圖16 煤樣BFig.16 Coal sample B

根據支撐劑顆粒的形貌與堆積特征分析小型轉向垂直縫內支撐劑的堆積過程。在壓裂施工期間，壓裂液攜支撐劑移動到轉向點時還具有較大動能，在轉向點附近，支撐劑顆粒易碰撞到垂直縫面上，會降低支撐劑動能，易使支撐劑顆粒沉積，同時小型轉向垂直縫受兩條相連的水平縫影響，縫內流體流動狀態(tài)復雜，支撐劑顆粒移動方向不定。

3.2 大型轉向垂直縫內支撐劑特征

據微地震顯示，2 號煤層氣井壓裂裂縫為以水平縫形式在煤儲層內延伸。在近2 號煤層氣井的巷道內(圖17)，離井筒21.5 m 的巷道壁面1 上發(fā)現(xiàn)有垂直縫，而離井筒16 m 的巷道壁面2 上未發(fā)現(xiàn)有壓裂裂縫，垂直縫高約3.5 m，最大開度達5 cm，內部充填滿支撐劑，支撐劑壓實緊密(圖18)。故2 號煤層氣井壓裂裂縫先以水平縫形式在離煤層底板0～2 m 的范圍內延伸，延伸至離井筒16～21 m 處轉變?yōu)榇怪笨p在煤層內延伸。在垂直縫內采集了支撐劑。

圖17 2 號煤層氣井壓裂裂縫延展Fig.17 Fracture surface extension of No.2 CBM well

圖18 巷道壁面1 上垂直縫Fig.18 Vertical fracture on wall 1

2 號煤層氣井在晉城成莊礦揭露，鉆遇3 號煤層埋深段為384.86～391.26 m。該井壓裂施工曲線如圖19 所示，由于壓裂初期，形成了垂直水力裂縫，溝通了煤儲層中發(fā)育的內生裂隙和外生裂隙，壓裂液濾失量增大，泵注壓力顯著下降。在壓裂后期，隨著裂縫延伸距離和摩阻增加，裂縫內部分區(qū)域可能出現(xiàn)支撐劑堵塞，井底壓力出現(xiàn)波動并緩慢上升。

圖19 2 號煤層氣井壓裂施工曲線Fig.19 Fracturing construction curves of No.2 CBM well

在顯微鏡下，支撐劑分選差，各種粒徑支撐劑顆?；祀s在一起；支撐劑顆粒上凹坑較多，內部充填滿煤粉(圖20)；部分支撐劑顆粒表面附著較多煤粉，甚至少量支撐劑顆粒與煤粉相互粘附，形成大粒徑的團聚集合體(圖21)。

圖20 大型轉向垂直縫內支撐劑Fig.20 Proppant in the large steering vertical fracture

圖21 大粒徑的團聚集合體Fig.21 Large agglomerated particles

根據支撐劑顆粒的形貌與堆積特征對大型轉向垂直縫內的支撐劑堆積過程進行分析。在壓裂期間，此處水動力復雜，支撐劑顆粒的大量動能消耗在支撐劑顆粒之間、支撐劑顆粒與煤巖碎粒之間、支撐劑顆粒與裂縫壁面之間的碰撞上，導致各種粒徑支撐劑都在此處沉積[21]。同時在轉向點之前，水平縫內條件較好，壓裂流體流動順利，攜砂能力較高，在轉向點處還能攜帶粗顆粒，支撐劑顆粒能被壓裂液攜帶到更遠沉積[32-33]。

以上通過對2 個不同轉向垂直縫內支撐劑的分析，壓裂裂縫延伸形式轉變會在轉向點附近形成復雜的水動力微環(huán)境，擾亂壓裂液攜帶支撐劑移動，降低支撐劑的前進動能，造成支撐劑提前沉積，甚至可能會造成砂堵，不利于壓裂裂縫在煤層內延伸。同時，轉向點之前水平縫延展狀況、轉向點離井筒距離、轉向點規(guī)模大小等因素，也會造成轉向垂直縫內支撐劑的分選性、煤粉附著特征、支撐劑顆粒移動到轉向點時的動能等具有明顯區(qū)別[33]。

4 認 識

筆者利用已開挖煤層氣壓裂井，以及在壓裂裂縫內采集的支撐劑為第一手資料開展研究，獲得了與前人研究結果和壓裂施工效果預期不同的支撐劑新認識，有以下幾方面。

第一，煤層中支撐劑石英砂的分布遠比預期復雜，非均質性強。部分井近井筒堆積的支撐劑超過總量的一半；充填支撐劑的裂縫長度受到煤儲層內原生裂隙系統(tǒng)的嚴格控制，其次是壓裂施工參數(shù)的影響。

第二，在壓裂裂縫中，支撐劑顆粒不會理想規(guī)律地分布在裂縫內，且支撐劑流動條件苛刻，難以運移沉積到預期指定位置。煤儲層壓裂裂縫的延伸形式、裂縫前緣的煤體結構、裂縫壁面粗糙程度、壓裂液濾失性等因素都可能造成支撐劑提前沉積，導致實際充砂裂縫長度普遍短于預期長度。只有少數(shù)條件極好的壓裂裂縫，其內部支撐劑鋪展范圍能達預期。

第三，筆者認為，大部分導流裂縫仿真模擬實驗僅在理想環(huán)境下考慮支撐劑顆粒的移動和沉積，忽略了煤巖碎屑和煤粉混入壓裂液、支撐劑顆粒碰撞、壓裂液濾失等因素的影響。井下獲取的支撐劑特征參數(shù)，有利于仿真模擬實驗參數(shù)的科學設定，從而縮小模擬與實際效果差距。

第四，在生產中，支撐劑運移和沉積的最遠位置對煤層氣井有效改造和儲層中關鍵導流通道的控制范圍具有決定性作用。而大部分低產井受煤儲層地質條件和現(xiàn)有技術的制約，支撐劑基本堆積在井筒周圍，壓裂裂縫遠端(20～50 m)少有支撐劑堆積。因此，對于不同的煤儲層條件，應當制定相應的壓裂施工方案，同時在壓裂作業(yè)中也應當根據壓裂曲線響應，靈活調整壓裂施工參數(shù)，以保證支撐劑具有足夠遠的運移距離且在壓裂裂縫內均勻有效地鋪置。

5 結 論

a.在水平縫內，隨著距井筒距離增加，支撐劑粒徑逐漸變細。在水平縫內軟煤帶中，支撐劑顆粒表面有撞坑和附著煤粉，表明支撐劑顆粒在沉積前經歷過強烈的碰撞和混亂的水動力。同時，支撐劑顆粒沉積在軟煤帶內，由內向外形成煤粉帶-支撐劑與煤粉混合帶-支撐劑帶的3 段式分帶結構。

b.轉向垂直縫內支撐劑受轉向點影響，支撐劑顆粒移動方向變化大，且易發(fā)生碰撞，會導致支撐劑顆粒提前沉積。而轉向點前水平縫延展狀況、轉向點離井筒距離、轉向點規(guī)模大小等因素，也會導致轉向垂直縫內支撐劑具有不同的形貌與堆積特征。

c.注入煤儲層支撐劑受壓裂裂縫類型、延展空間范圍、壁面粗糙度、壓裂施工參數(shù)等因素影響，不同裂縫部位內支撐劑顆粒的分選性、完整性、煤粉附著特征以及裂縫壁面痕跡等形貌與堆積特征往往不同，對支撐劑的堆積過程和壓裂流體的流動特征具有指示意義。本研究能夠為仿真模擬實驗的參數(shù)設定提供科學依據和實驗結果的有力驗證。同時，對于現(xiàn)場同類型壓裂施工設計及壓裂效果預測具有一定的借鑒意義。

d.壓裂裂縫內支撐劑受礦井下觀測條件限制，加之裂縫形態(tài)的復雜性，需要加強不同部位支撐劑顆粒特征和空間分布的精細化和定量化研究，深入挖掘支撐劑展布與煤層條件和施工參數(shù)之間的關系。