煤岩裂缝导流能力实验研究：单层铺砂影响

"单层铺砂条件下煤岩裂缝导流能力实验研究 (2012年)" 本文详细探讨了煤岩裂缝导流能力的研究，特别是在低铺砂浓度，尤其是单层铺砂条件下的实验成果。实验采用了FCES-100裂缝导流仪，这种设备专门用于测试煤岩裂缝在不同条件下的导流性能。研究中，作者考虑了多种因素的影响，包括嵌入作用、煤岩的力学性质以及天然裂缝的存在。 实验结果显示，在较低的闭合压力下，单层铺砂能够有效地支撑煤岩裂缝，从而提供良好的导流能力。这一发现对于优化煤层气开采过程中的压裂技术具有重要意义，因为高效的导流能力能提高气体产出率。然而，不同类型的煤岩由于其力学特性差异，其单层铺砂后的导流能力表现也有所区别。在高闭合压力下，软质煤岩的裂缝可能会因支撑剂的嵌入而遭受严重损害，降低其导流性能。 时间因素也被证明对单层铺砂煤岩裂缝的导流能力有影响，可能是因为随着时间的推移，裂缝的稳定性或支撑剂的状态会发生变化。此外，实验所用的煤岩板上的天然裂缝同样会影响导流效果，这些裂缝可能会干扰人工裂缝的形态和导流路径，增加流体流动的复杂性。 文中提及了Darin S. R. 和 Huitt J. L. 提出的单层铺砂概念，他们认为部分单层铺砂能提供优于全单层铺砂的导流能力，因为颗粒间的空隙可以作为良好的渗流通道。然而，实际操作中，由于支撑剂沉降、嵌入作用减少缝宽、早期的压裂液伤害以及窄裂缝中的非达西流等问题，实现部分单层铺砂较为困难。近年来，超低密度支撑剂（ULW）的使用在一定程度上解决了这些问题，ULW的引入提高了铺砂的稳定性和裂缝的导流效率。 单层铺砂条件下的煤岩裂缝导流能力受多种因素影响，包括煤岩类型、闭合压力、嵌入效应、时间以及天然裂缝。通过深入理解这些影响因素，可以更好地设计和实施水力压裂作业，以提高煤层气的开采效率和经济效益。未来的研究可能需要进一步探索如何优化铺砂方法和选择适当的支撑剂，以最大限度地提高导流能力和减少对煤岩结构的损害。