準(zhǔn)南區(qū)塊煤層氣井排采階段儲(chǔ)層傷害及其控制

范毅剛，王 乾，2，夏大平，山 拓，孫俊義，余莉珠，王大猛

（1.河南理工大學(xué)資源環(huán)境學(xué)院，河南焦作 454003；2.河南省瓦斯地質(zhì)與瓦斯治理重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室-省部共建國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室培育基地，河南焦作 454003；3.中石油煤層氣有限責(zé)任公司臨汾采氣管理區(qū)，山西太原 030032）

煤層氣作為一種重要的非常規(guī)天然氣和低碳能源，其高效開發(fā)對“碳達(dá)峰、碳中和”目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)具有重要意義[1-2]。我國在20 世紀(jì)80 年代開始了對煤層氣的勘探開發(fā)，到2020 年煤層氣井?dāng)?shù)量約21 000余口，而年產(chǎn)氣量僅為58.2×108m3，遠(yuǎn)低于“十三五”煤層氣勘探開發(fā)規(guī)劃預(yù)期值100×108m3[3]。地質(zhì)條件與開發(fā)技術(shù)匹配性差是導(dǎo)致煤層氣井低產(chǎn)的主要因素。排采作為獲取煤層氣資源的重要環(huán)節(jié)，對煤層氣井產(chǎn)量有重要的控制作用，而排采階段嚴(yán)重的儲(chǔ)層傷害不僅會(huì)降低煤儲(chǔ)層滲透率，還會(huì)對煤層氣解吸擴(kuò)散產(chǎn)生抑制作用，引發(fā)煤層氣井低產(chǎn)[4-5]。排采階段儲(chǔ)層傷害類型多樣，包括應(yīng)力敏感傷害、速敏傷害、水鎖傷害等[6-8]。其中，應(yīng)力敏感傷害強(qiáng)度與煤儲(chǔ)層埋深、力學(xué)性質(zhì)和氣井排采強(qiáng)度等因素有關(guān)，表現(xiàn)為煤儲(chǔ)層埋深越大、力學(xué)強(qiáng)度越低、排采強(qiáng)度越高，應(yīng)力敏感傷害越顯著[9-10]。另外，受地質(zhì)時(shí)期煤體破碎、壓裂階段壓裂液和支撐劑對煤體的沖刷、打磨作用以及支撐劑破裂影響，煤儲(chǔ)層裂縫內(nèi)存在大量微粒，排采階段這些微粒容易在流體攜帶下發(fā)生運(yùn)移，進(jìn)而引發(fā)裂縫吼道堵塞、儲(chǔ)層滲透率降低，即儲(chǔ)層速敏傷害；同時(shí)，產(chǎn)出的微粒沉降在井筒，容易引發(fā)埋泵、卡泵現(xiàn)象，對正常生產(chǎn)造成極大危害。一般來說，煤儲(chǔ)層滲透率越高、排采強(qiáng)度越大，越容易引發(fā)高強(qiáng)度的速敏傷害[11-14]。此外，壓裂液在滲吸作用下侵入煤儲(chǔ)層基質(zhì)孔隙，并產(chǎn)生孔隙毛管壓力。排采階段，煤層氣需要克服毛管壓力的阻礙作用才能夠解吸產(chǎn)出，否則將導(dǎo)致煤層氣解吸率降低、擴(kuò)散困難，引發(fā)儲(chǔ)層水鎖傷害，進(jìn)而降低氣井產(chǎn)量。儲(chǔ)層水鎖傷害程度與孔隙發(fā)育特征密切相關(guān)，一般孔隙結(jié)構(gòu)越復(fù)雜、水鎖傷害強(qiáng)度越高[15-16]。同時(shí)，不同類型壓裂液所引發(fā)的儲(chǔ)層水鎖傷害程度差異較大，而壓裂液優(yōu)化正是抑制儲(chǔ)層水鎖傷害的有效途徑之一[17]。

前人針對各類儲(chǔ)層傷害開展了大量實(shí)驗(yàn)研究，并從排采控制、壓裂液優(yōu)化等方面提出了相應(yīng)的技術(shù)對策，為煤層氣井排采階段儲(chǔ)層傷害的防控提供了重要依據(jù)。然而，不同地區(qū)、不同地質(zhì)條件下的儲(chǔ)層傷害差異性極大，需要地質(zhì)工程一體化分析，才能確定傷害的主因以及防控措施。為此，在室內(nèi)實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上，結(jié)合準(zhǔn)噶爾盆地南緣某區(qū)塊煤層氣井實(shí)際排采情況，對排采階段儲(chǔ)層傷害進(jìn)行綜合分析，評(píng)價(jià)其對開發(fā)的影響，并探討應(yīng)力敏感傷害、速敏傷害、水鎖傷害的綜合防治辦法，以期為煤層氣開發(fā)方案的制定、工藝的優(yōu)化提供實(shí)驗(yàn)和理論依據(jù)。

1 研究區(qū)概況

研究區(qū)位于準(zhǔn)噶爾盆地南緣，區(qū)內(nèi)主要含煤地層為侏羅系中統(tǒng)西山窯組（J2x）及侏羅系下統(tǒng)八道灣組（J1b），煤層氣開發(fā)主力煤為西山窯組43#煤、45#煤。西山窯組含煤地層總厚812.78～917.33 m，其中，43#煤和45#煤厚度分別為18.38 m 和21.83 m，厚度相對較大；最大鏡質(zhì)組反射率0.59%～0.74%，平均含氣量相對較低，分別為5.69 m3/t 和5.77 m3/t，煤層氣資源豐度一般可達(dá)2×108m3/km2，資源條件普遍良好；另外，煤層煤體結(jié)構(gòu)以原生結(jié)構(gòu)和碎裂結(jié)構(gòu)為主，煤層具有可改造性。

研究區(qū)普遍采用活性水作為壓裂液并對煤層實(shí)施水力壓裂，壓裂施工曲線顯示部分井儲(chǔ)層改造效果較好。然而，即使在良好的地質(zhì)條件和可改造性下仍有較多煤層氣低產(chǎn)井存在，全區(qū)產(chǎn)量低于500 m3/d 的井占比達(dá)60%以上。分析認(rèn)為，排采階段嚴(yán)重的儲(chǔ)層傷害是導(dǎo)致該區(qū)大量煤層氣井低產(chǎn)的原因之一，主要包括儲(chǔ)層應(yīng)力敏感傷害、速敏傷害以及水鎖傷害。為此，結(jié)合室內(nèi)實(shí)驗(yàn)，探討3 類儲(chǔ)層傷害機(jī)制及其綜合防控辦法。

2 實(shí)驗(yàn)與結(jié)果

2.1 材料準(zhǔn)備

采集準(zhǔn)噶爾盆地南部某區(qū)塊侏羅系西山窯組43#煤、45#煤樣品，按照不同實(shí)驗(yàn)要求制備成不同規(guī)格的樣品。煤的工業(yè)分析和反射率見表1。另外，分別制備清水、活性水壓裂液（清水+1.5%KCl）、低傷害壓裂液（清水+1.5%KCl+0.07%AN）作為實(shí)驗(yàn)液體，其中KCl 為黏土穩(wěn)定劑，AN 為復(fù)配型親水性表面活性劑。

表1 煤的工業(yè)分析和反射率Table 1 Industrial analysis and reflectivity of coal

2.2 抗壓強(qiáng)度測試

依據(jù)GB/T 23561—2010 國家標(biāo)準(zhǔn)，將采集的煤巖樣制備為?50 mm×100 mm 的樣品，并用巖石力學(xué)試驗(yàn)機(jī)（RMT-150B）測試樣品單軸抗壓強(qiáng)度。

西山窯組43#煤、45#煤及煤層底板抗壓強(qiáng)度如圖1。測試結(jié)果表明，西山窯組煤層抗壓強(qiáng)度遠(yuǎn)低于其頂?shù)装迳百|(zhì)泥巖層，其中43#煤、45#煤抗壓強(qiáng)度分別3.8 MPa 和5.1 MPa，而43#煤、45#煤頂板砂質(zhì)泥巖與底板泥質(zhì)砂巖抗壓強(qiáng)度分別達(dá)13.5～27.9 MPa 和10～17.5 MPa。

圖1 西山窯組43#煤、45#煤及煤層底板抗壓強(qiáng)度Fig.1 Compressive strength of 43# and 45# coal

2.3 潤濕性實(shí)驗(yàn)

在碎樣機(jī)內(nèi)破碎43#煤、45#煤，篩取粒徑為0.074 mm 煤粉，于769YP-24B 手動(dòng)粉末壓片機(jī)（40 MPa 壓力）下，壓制直徑約為10 mm、厚度約1 mm的煤片。

采用JC2000D 型接觸角測量儀于25 ℃恒溫條件下開展?jié)櫇裥詫?shí)驗(yàn)，分別通過懸滴法和量角法測試各實(shí)驗(yàn)液體的表面張力和液體與煤樣接觸角，具體實(shí)驗(yàn)步驟見文獻(xiàn)［18］。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，清水、活性水壓裂液均具有較高的表面張力，而且對煤樣潤濕性較差，其表面張力分別為70.91 mN/m 和75.98 mN/m，與煤樣間接觸角分別為62.5°～63.5°和65.25°～66.75°。另外，加入親水性表面活性劑AN 后，液體表面張力、與煤樣接觸角均有顯著降低，分別為26.04 mN/m 和18.13°～19.75°。

由Laplace 方程計(jì)算煤孔隙毛管壓力pc如下：

式中：pc為毛管壓力，MPa；σ 為溶液與空氣的界面張力，mN/m；θ 為溶液與煤巖的接觸角，（°）；r為毛管半徑，μm。

結(jié)果表明，清水、活性水壓裂液均在煤孔隙內(nèi)形成較高的毛管壓力，其在100 nm 孔隙內(nèi)的毛管壓力分別達(dá)1.26～1.31 MPa 和1.2～1.27 MPa；然而，低傷害壓裂液形成的孔隙毛管壓力明顯降低，其在100 nm 孔隙處為0.98～0.99 MPa，有利于煤層氣產(chǎn)出。潤濕性實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表2。

表2 潤濕性實(shí)驗(yàn)結(jié)果Table 2 Experiment results of wettability test

2.4 沉降實(shí)驗(yàn)

分別取粒徑為0.074 mm 的43#煤、45#煤的煤粉0.5 g 置于3 只25 mL 的試管內(nèi)，分別加入清水、活性水壓裂液、低傷害壓裂液20 mL，震蕩均勻后放置于實(shí)驗(yàn)臺(tái)，觀測并記錄煤粉絮凝沉降情況[19]。

煤樣靜置沉降實(shí)驗(yàn)如圖2。結(jié)果顯示，相較于清水、活性水壓裂液，低傷害壓裂液內(nèi)的煤粉絮凝沉降速率快且沉降更為完全。靜置30 min 后，清水和活性水壓裂液內(nèi)煤粉依然渾濁，試管中煤粉沉降效果差，低傷害壓裂液內(nèi)的煤粉懸浮顆?；境劣谠嚬艿撞?。靜置180 min 后，清水和活性水壓裂液上部依然存在明顯積聚煤粉且無法沉降，而加入表面活性劑0.07%AN 的溶液中煤粉已全部沉于試管底部。

圖2 煤樣靜置沉降實(shí)驗(yàn)Fig.2 Static settlement experiment of coal samples

2.5 直剪實(shí)驗(yàn)

將43#煤破碎并篩取粒徑為0.2～0.3 mm 煤粉，縮分為7 份備用。以不同含液率（3%、6%、9%、12%、15%、18%、21%）向煤粉內(nèi)拌入清水、活性水壓裂液與低傷害壓裂液并攪拌均勻，裝袋密封保存24 h。依據(jù)GB/T 4934—1996 國標(biāo)，采用ZJ 型應(yīng)變控制式直剪儀進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，試樣使用常規(guī)環(huán)刀制備，體積約60 cm3。在不同的豎向荷載作用下，對試樣施加等速剪應(yīng)變，通過測量系統(tǒng)測定出相應(yīng)的剪應(yīng)力和水平位移，得到不同豎向荷載作用下破壞時(shí)的剪切力，根據(jù)庫侖定律確定試樣的黏聚力和內(nèi)摩擦角[20]。

直剪實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表3，3 種溶液處理后煤粉黏聚力的變化如圖3。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，不同液體處理后煤粉的黏聚力均隨含水率的增加呈先增后降的趨勢，而內(nèi)摩擦角差異較小；清水和活性水的黏聚力分別為3.61～9.87 kPa 和13.59～19.86 kPa，而低傷害壓裂液的黏聚力顯著高于清水和活性水溶液為24.31～41.32 kPa。上述結(jié)果說明親水性表面活性劑AN 的加入使得煤粉黏聚性高，有利于煤粉的固定。

表3 直剪實(shí)驗(yàn)結(jié)果Table 3 Results of direct shear test

圖3 3 種溶液處理后煤粉黏聚力的變化Fig.3 Changes in cohesion of pulverized coal after treatment with three solutions

2.6 吸附解吸實(shí)驗(yàn)

將43#煤、45#煤破碎并篩取粒徑0.3～0.45 mm煤粉，分為4 份。1 份煤粉保持干燥，另3 份煤粉分別以含液率15%拌入清水、活性水壓裂液和低傷害壓裂液，裝袋保存。采用氮?dú)鉃閷?shí)驗(yàn)氣體，對各樣品開展吸附解吸實(shí)驗(yàn)，具體實(shí)驗(yàn)步驟見文獻(xiàn)［21］。

吸附/解吸實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表4，煤樣殘余氣百分比如圖4。結(jié)果顯示，經(jīng)氣體吸附、解吸過程后，干燥樣殘余氣百分比最低，為10.74%～11.41%；拌清水樣和活性水壓裂液煤樣的殘余氣百分比明顯增大，分別為16.24%～17.22%和16.38%～16.69%；而拌低傷害壓裂液的煤樣殘余氣飽和度為10.91%～12.61%，接近于干燥樣的值。幾種液體中，低傷害壓裂液最有利于減緩水鎖效應(yīng)對吸附氣解吸過程的不利影響。

表4 吸附/解吸實(shí)驗(yàn)結(jié)果Table 4 Results of the sorption/desorption experiments

圖4 煤樣殘余氣百分比Fig.4 Percentage of residual gas in coal samples

3 分析與討論

3.1 排采階段的儲(chǔ)層傷害

3.1.1 CBM-01 井儲(chǔ)層傷害

以CBM-01 井為例進(jìn)行儲(chǔ)層傷害的實(shí)例分析。CBM-01 井排采曲線如圖5。

圖5 CBM-01 井排采曲線Fig 5 Drainage curves of well CBM-01

起抽后105 d，井底流壓由9.76 MPa 降至3.48 MPa，平均降速為0.06 MPa/d，最大降速為0.32 MPa/d，排采強(qiáng)度相對較高。進(jìn)入產(chǎn)氣階段后，250 d 產(chǎn)氣量達(dá)到峰值1 700 m3/d，排采過程中由于該井受煤粉產(chǎn)出的影響導(dǎo)致20 d 內(nèi)降低至0。反復(fù)修井作業(yè)后，該井產(chǎn)水量由14.9 m3/d 降低為2.5 m3/d，700 d 后該井產(chǎn)氣量降低至0。

分析可知，CBM-01 井的低產(chǎn)是過快且不穩(wěn)定的排采引發(fā)了嚴(yán)重的儲(chǔ)層應(yīng)力敏感傷害和速敏傷害所致。由于該井排采強(qiáng)度較大、近井地帶壓降漏斗較陡，導(dǎo)致有效應(yīng)力快速增加，進(jìn)而造成近井地帶煤儲(chǔ)層裂縫開度降低，不利于流體的產(chǎn)出。根據(jù)單軸抗壓強(qiáng)度實(shí)驗(yàn)結(jié)果，主采煤層煤樣的抗壓強(qiáng)度為5.1 MPa 左右。然而，CBM-01 井煤儲(chǔ)層埋深為1 017.03 m，最小水平主應(yīng)力和儲(chǔ)層壓力為17.53 MPa 和8.2 MPa，初始有效應(yīng)力為7.76 MPa，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于煤層抗壓強(qiáng)度，隨著儲(chǔ)層內(nèi)部流體的排出，有效應(yīng)力進(jìn)一步增加。根據(jù)排采階段有效應(yīng)力高于煤層抗壓強(qiáng)度情況判斷，該井容易發(fā)生支撐劑鑲嵌入裂縫壁面，進(jìn)而造成近井地帶裂縫閉合，通道導(dǎo)流能力降低；同時(shí)，沿儲(chǔ)層方向降壓范圍減小，導(dǎo)致煤層面積小、供氣范圍有限。計(jì)算如下：

式中：K 為排采過程中儲(chǔ)層滲透率，μm2；q 為產(chǎn)水量，m3/d；μ 為水的黏度，mPa·s；B 為體積系數(shù)；m為壓降曲線直線段斜率；h 為煤層（壓裂段）厚度，m。

式中：pw為排采階段井底壓力，MPa；pw0為原始井底流壓，MPa；ts為生產(chǎn)時(shí)間，d。

式中：v 為單相流階段流體流速；ρ 為液體密度；g 為重力加速度，m/s2；I 為水力梯度。

式中：Vt為顆粒的自由沉降速度，m/s；g 為重力加速度，m/s2；ρs、ρm分別為顆粒密度和混合氣液密度顆粒密度，kg/m3；ds為球形顆粒直徑，m；η 為混合氣液黏度，Pa·s。

由式（2）、式（3）計(jì)算CBM-01 井排采初期（單相水階段）儲(chǔ)層滲透率為0.38×10-3μm2[21]，代入式（4）得到排采初期（單相水階段）流體的流速為0.000 873～0.023 5 m/s[22]。根據(jù)式（5）計(jì)算得到煤儲(chǔ)層裂縫內(nèi)最大直徑沉降顆粒的臨界啟動(dòng)流速為0.000 86 m/s[23]。

上述結(jié)果表明，在過高的排采強(qiáng)度下，該井排采初期裂縫內(nèi)流體流速遠(yuǎn)超過煤粉等已沉降微粒的啟動(dòng)流速，造成大量微粒被流體攜帶運(yùn)移。此外，該井儲(chǔ)層改造采用了配比為清水+1.5 %KCl 的活性水壓裂液，而沉降實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示煤粉在該壓裂液中難以完全沉降，大量煤粉以懸浮、漂浮態(tài)存在，并且容易在流體的攜帶下發(fā)生運(yùn)移。受上述情況綜合影響，CBM-01 井排采階段儲(chǔ)層應(yīng)力敏感傷害和速敏傷害嚴(yán)重，卡泵情況頻繁，進(jìn)而造成該井產(chǎn)氣周期短，1 000 d 內(nèi)平均產(chǎn)氣量僅為290 m3/d，開發(fā)效果差。

3.1.2 CBM-02 井儲(chǔ)層傷害

以CBM-02 井為例，對43 號(hào)煤層進(jìn)行儲(chǔ)層傷害的實(shí)例分析。CBM-02 井排采曲線如圖6。

圖6 CBM-02 井排采曲線Fig.6 Drainage curves of well CBM-02

井起抽后26 d，井底流壓由4.51 MPa 降低至3.79 MPa，其平均降速為0.03 MPa/d。之后進(jìn)入產(chǎn)氣階段，25 d 后產(chǎn)氣量達(dá)到峰值537 m3/d，此后產(chǎn)氣量始終保持在500 m3/d 以下且不斷降低，240 d 后產(chǎn)氣量下降至0，產(chǎn)水量保持在2 m3/d 左右。

該井排采階段井底流壓平均降速保持在0.01 MPa/d 左右，排采強(qiáng)度較低，并且在排采階段未出現(xiàn)卡泵、埋泵等現(xiàn)象，儲(chǔ)層應(yīng)力敏感傷害和速敏傷害相對較弱。然而，根據(jù)體積法估算得到該井壓裂影響范圍內(nèi)的煤層氣儲(chǔ)量為1.8×107m3，而520 d 內(nèi)總產(chǎn)氣量僅5.5×104m3，煤層氣采收率不足1%；同時(shí)，該井在儲(chǔ)層改造時(shí)壓裂液總量為1 280 m3，但該井產(chǎn)氣量達(dá)到峰值時(shí)（55 d）累計(jì)產(chǎn)水量僅為90 m3，在產(chǎn)氣量降至0 時(shí)（240 d）累計(jì)產(chǎn)水量為345 m3，壓裂液返排率分別為7%和26%，大量壓裂液滯留于煤儲(chǔ)層。CBM-02 井儲(chǔ)層改造采用配比為清水+1.5%KCl 的活性水壓裂液，而潤濕性實(shí)驗(yàn)和吸附解吸實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該壓裂液具有較高的表面張力和孔隙毛管壓力，其引發(fā)的儲(chǔ)層水鎖效應(yīng)相對較強(qiáng)，容易對煤層氣解吸造成較大的阻礙。由上述情況分析，CBM-02 井排采階段的水鎖傷害嚴(yán)重，導(dǎo)致其產(chǎn)氣階段平均產(chǎn)氣量僅為100 m3/d 且采收率極低，開發(fā)效果差。

3.2 儲(chǔ)層傷害防控措施

1）應(yīng)力敏感傷害防治。排采階段中受到的應(yīng)力敏感傷害不可避免，但是可以有效緩解。首先，排采初期的單相水流階段應(yīng)嚴(yán)格控制壓降速率，使漏斗曲線盡可能平緩，壓降范圍盡可能擴(kuò)大，為增大煤層氣井解吸范圍提供前提條件。同時(shí)，隨著煤層氣開始解吸，從單相流階段到兩相流階段，也應(yīng)該保持較低的壓降速率，以保證近井與遠(yuǎn)井地帶維持較為均勻的降壓幅度，并促使壓降漏斗進(jìn)一步向遠(yuǎn)端延伸，使煤層氣解吸面積最大化。另外，該地區(qū)煤層氣井具有較高的地應(yīng)力，且煤儲(chǔ)層的最大抗壓強(qiáng)度始終小于煤儲(chǔ)層的最小水平主應(yīng)力。但煤儲(chǔ)層頂?shù)装蹇箟簭?qiáng)度一般為10～27.9 MPa，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于煤儲(chǔ)層抗壓強(qiáng)度，排采過程中抗支撐劑鑲嵌能力強(qiáng)。因此，該地區(qū)煤層氣井需要對煤層圍巖進(jìn)行改造并進(jìn)行開發(fā)。對煤層的圍巖及夾矸進(jìn)行增產(chǎn)改造，不僅能夠通過縫網(wǎng)溝通煤儲(chǔ)層，而且在煤巖層中易形成長期不易發(fā)生應(yīng)力敏感通道，為煤層氣高效產(chǎn)出提供高速通道。

2）速敏傷害防治。煤層氣井排采過程中排采速率過大，容易造成沉降在裂縫底部的煤巖粉隨流體運(yùn)移產(chǎn)出，這無疑增加速敏傷害的風(fēng)險(xiǎn)。因此，排采過程中需要嚴(yán)格控制排采強(qiáng)度，使裂縫內(nèi)流體運(yùn)移速度限制在微粒發(fā)生運(yùn)移的啟動(dòng)流速以下。另外，除沉降的煤巖粉外，煤儲(chǔ)層裂縫內(nèi)還存在漂浮和懸浮狀態(tài)的煤巖粉，只要流體運(yùn)移，煤巖粉隨之運(yùn)移堵塞通道，這些煤粉無法通過控制排采強(qiáng)度抑制其運(yùn)移。根據(jù)潤濕性實(shí)驗(yàn)、沉降實(shí)驗(yàn)、直剪實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，低傷害壓裂液（清水+1.5%KCL+0.07%AN）具有較強(qiáng)的煤粉潤濕能力，能夠促使漂浮、懸浮態(tài)煤粉快速沉降；同時(shí)，可以增加煤巖粉顆粒的表面親水性，并且在煤巖粉顆粒的接觸點(diǎn)及其附近形成液橋，液橋的形成改變了煤巖粉顆粒之間的作用力，有利于增強(qiáng)顆粒間的液橋力，促使顆?？紫缎纬梢欢ǖ呢?fù)壓將煤粉的距離拉近而團(tuán)聚，使顆粒具有極強(qiáng)的黏聚性。由于液橋力的增加，煤巖粉顆粒間的黏聚力和內(nèi)摩擦角增大且相互作用，彼此間不容易發(fā)生相對移動(dòng)，從而起到固定煤粉作用[24]。因此，通過低強(qiáng)度排采并采用低傷害壓裂液，能夠促使煤粉長期沉降、積聚于裂縫底部，防控煤粉運(yùn)移，進(jìn)而抑制儲(chǔ)層速敏傷害并促使煤層氣高效產(chǎn)出。

3）水鎖傷害防治。針對儲(chǔ)層水鎖傷害，煤層氣井排采前期需要保持較低的排采強(qiáng)度促使煤儲(chǔ)層壓降漏斗盡可能平緩，壓降范圍盡可能擴(kuò)大，并且在煤層氣解吸前，促使煤層水在較高的液相滲透率下更大限度地產(chǎn)出，減緩產(chǎn)氣階段由于液相滲透率降低而造成的液相滯留，從而減緩儲(chǔ)層水鎖傷害。另外，根據(jù)潤濕性實(shí)驗(yàn)和吸附解吸實(shí)驗(yàn)結(jié)果，親水性表面活性劑AN 的加入能夠顯著降低溶液的表面張力和孔隙毛管壓力，進(jìn)而促進(jìn)煤層氣解吸、產(chǎn)出。因此，在保持排采初期低強(qiáng)度排采的同時(shí)，煤層氣井儲(chǔ)層改造可采用低傷害壓裂液，實(shí)現(xiàn)對儲(chǔ)層水鎖傷害的防控。

4 結(jié) 語

通過對準(zhǔn)南區(qū)塊2 口煤層氣井的排采情況分析，發(fā)現(xiàn)儲(chǔ)層應(yīng)力敏感傷害、速敏傷害和水鎖傷害均會(huì)對氣井產(chǎn)量造成極大影響。煤儲(chǔ)層力學(xué)強(qiáng)度低、壓裂液不當(dāng)或排采速率過快是造成上述傷害的重要原因。排采階段堅(jiān)持“連續(xù)、緩慢、穩(wěn)定”的排采方針,一方面增大壓降漏斗擴(kuò)展范圍，促進(jìn)儲(chǔ)層水高效產(chǎn)出，抑制水鎖傷害，同時(shí)強(qiáng)化解吸收縮滲透率正效應(yīng)而抑制應(yīng)力敏感傷害；另一方面保持裂縫流體流速在微粒啟動(dòng)流速之下，減緩速敏傷害。同時(shí)，低傷害壓裂液能夠顯著降低孔隙毛管壓力，并促使微?？焖俪两怠⒎e聚，有助于儲(chǔ)層水鎖、速敏傷害防治。另外，利用煤層圍巖力學(xué)強(qiáng)度高的優(yōu)勢，通過圍巖壓裂并由圍巖水力裂縫作為煤層氣產(chǎn)出通道，將有助于減緩儲(chǔ)層應(yīng)力敏感傷害。