• 论文
主办单位:煤炭科学研究总院有限公司、中国煤炭学会学术期刊工作委员会
水化学性质对支撑裂缝中煤粉运移影响的物理模拟实验
  • 作者

    刘子亮魏迎春张琦张双源王安民曹代勇

  • 单位

    中国矿业大学(北京) 地球科学与测绘工程学院中国矿业大学(北京) 煤炭资源与安全开采国家重点实验室中联煤层气国家工程研究中心有限责任公司中石油煤层气有限责任公司

  • 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#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实验,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。实验结果表明: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。6 000 mg/L Na2SO4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,实验样内部相对平衡被打破,煤粉产出量增大,实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,实验样平均渗透率为: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,实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,改善实验样堵塞情况,提高渗透率。根据模拟实验中渗透率波动的上升状态、下降状态和轻微波动状态三个趋势,结合实测渗透率数值,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R方为0.834,说明煤粉运移影响渗透率的波动。研究为提出相应的煤粉管控措施提供理论依据。


  • 引用格式
    刘子亮,魏迎春,张琦,张双源,王安民,曹代勇.水化学性质对支撑裂缝中煤粉运移影响的物理模拟实验[J/OL].煤炭学报:1-11[2022-11-17].DOI:10.13225/j.cnki.jccs.2022.1246.
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