煤中不同尺度裂隙鉆井液污染程度定量評價

作者：張徑碩,倪小明,李陽,李宗源,曹運興

摘要：煤層氣鉆井時,鉆井液會對煤層孔–裂隙造成污染堵塞。為了查明鉆井液對煤中不同尺度孔–裂隙的污染程度差異及不同尺度孔–裂隙對滲透率的貢獻率,以晉城礦區長平礦井的煤為研究對象,應用掃描電鏡(SEM)與Image Pro Plus(IPP)圖像處理技術,定量表征煤中不同尺度裂隙污染前后的平均長度、平均寬度、總面積、總周長等參數;基于分形理論構建了污染前后不同尺度孔裂隙的滲透率數學模型,定量評價了污染前后滲透率變化,并與實驗測試的滲透率結果進行對比,驗證計算方法的可行性。結果表明:污染后不同尺度裂隙的平均長度和平均寬度均有所減小。減少程度從大到小依次為:毫米級>納米級>微米級。不同尺度裂隙被污染程度不同,從大到小依次為:毫米級>微米級>納米級;不同尺度裂隙對滲透率的貢獻不同,一般情況下,毫米級裂隙是壓裂液優先滲流通道,對滲透率的貢獻最大,所占比例為46%~72%;微米級次之,所占比例為27%~53%;納米級的貢獻微乎其微,一般不超過2%。當煤中毫米級和微米級裂隙較多,且彎曲度、寬度非均質性較強時,可能存在大尺度向小尺度轉化、小尺度裂隙增加現象。不同注入條件(如注入壓力、注入時間)及鉆井液類型對煤中不同尺度裂隙污染程度需要進一步深入研究。

發文機構：河南理工大學能源科學與工程學院 中國石油天然氣集團有限公司煤層氣開采先導試驗基地 河南理工大學資源環境學院

關鍵詞：裂隙鉆井液污染程度滲透率ImageProPlus(IPP)分形理論fracturedrilling fluidcontamination degreepermeabilityImage Pro Plus(IPP)fractal theory

分類號： P618.13[天文地球—礦床學]