非常規(guī)天然氣是指在成藏機(jī)理、賦存狀態(tài)、分布規(guī)律或勘探開(kāi)發(fā)方式等方面有別于常規(guī)天然氣的烴類(lèi)(或非烴類(lèi))資源，主要指頁(yè)巖氣、煤層氣、致密砂巖氣和天然氣水合物等。1.非常規(guī)天然氣資源概述1.1全球非常規(guī)天然氣資源量世界常規(guī)天然氣總資源量為436萬(wàn)億立方米，2021年產(chǎn)天然氣約3萬(wàn)億立方米，儲(chǔ)采比保持在60以上；世界非常規(guī)天然氣總資源量921萬(wàn)億方，是常規(guī)天然氣2倍多〔其中，致密氣209.6萬(wàn)億方、煤層氣256.1萬(wàn)億方、頁(yè)巖氣456萬(wàn)億方〕，但產(chǎn)量只占1/7左右；天然氣水合物資源量超過(guò)2萬(wàn)萬(wàn)億方，是目前化石能源資源總量2倍以上。其中僅頁(yè)巖氣456萬(wàn)億方就大于常規(guī)天然氣總資源量436萬(wàn)億1.非常規(guī)天然氣資源概述中國(guó)非常規(guī)油氣可采資源1.2中國(guó)非常規(guī)天然氣開(kāi)展前景廣闊種類(lèi)資源量備注非常規(guī)氣(萬(wàn)億方)致密砂巖氣＞12主要包括鄂爾多斯和四川盆地煤層氣36.8國(guó)土資源部新一輪資評(píng)，2006年頁(yè)巖氣30.72008年火成巖氣＞52010年天然氣水合物＞80主要指南海1.非常規(guī)天然氣資源概述2.1

頁(yè)巖氣的概念及儲(chǔ)層特點(diǎn)●儲(chǔ)層低滲致密，納米級(jí)孔隙發(fā)育；儲(chǔ)氣模式以游離氣和吸附氣為主；由于頁(yè)巖氣儲(chǔ)層比外表比常規(guī)砂巖儲(chǔ)層大很多，其吸附氣量遠(yuǎn)大于砂巖吸附氣量，因此需要通過(guò)大規(guī)模壓裂，增大改造體積。●巖性及礦物組分復(fù)雜；儲(chǔ)層所含的硅質(zhì)礦物、碳酸鹽巖礦物、粘土礦物不同，導(dǎo)致儲(chǔ)層巖石的脆性程度不同，從而引起改造模式和改造效果不同；儲(chǔ)層的脆性越強(qiáng)，壓裂時(shí)越易實(shí)現(xiàn)脆性斷裂形成網(wǎng)狀裂縫，從而實(shí)現(xiàn)體積改造。●天然裂縫系統(tǒng)發(fā)育；如果天然裂縫不發(fā)育或不能通過(guò)大型壓裂形成復(fù)雜的多縫或網(wǎng)絡(luò)裂縫，頁(yè)巖氣儲(chǔ)層很難成為有效儲(chǔ)層。脆性和天然裂縫發(fā)育的地層中容易實(shí)現(xiàn)體積改造，而塑性較強(qiáng)地層實(shí)現(xiàn)體積改造比較困難。BHN計(jì)算公式及美國(guó)不同油藏巖心BHN值摘自〔SPE142959〕巖石的脆性指數(shù)表征方式可用巖心或者巖屑的布氏硬度〔BHN〕水力噴射環(huán)空壓裂+支撐劑橋塞水力噴射油管壓裂四口水平井同步壓裂微地震監(jiān)測(cè)圖 摘自SPE〔119635〕通道壓裂施工泵注程序示意圖摘自SPE〔141708〕通道壓裂形成超高導(dǎo)流能力示意圖摘自://slb/hiway.aspx#.頁(yè)巖氣高效經(jīng)濟(jì)開(kāi)發(fā)的必要元素〔SPE123586〕產(chǎn)能影響因素 形成分支縫，促進(jìn)頁(yè)巖氣開(kāi)采的關(guān)鍵參數(shù)〔SPE142959〕儲(chǔ)層巖石非均質(zhì)性〔天然縫、割理、裂隙等〕巖土力學(xué)性質(zhì)〔脆性〕水平井參數(shù)〔井眼軌跡、目的層〕原地應(yīng)力各向異性基質(zhì)滲透率壓裂施工凈壓工作液粘度主裂縫及分支裂縫導(dǎo)流能力頁(yè)巖氣壓裂設(shè)計(jì)選擇標(biāo)準(zhǔn)——壓裂方式選擇

基于巖石性質(zhì)的多級(jí)壓裂選擇原那么〔SPE150949〕不同壓裂方法的施工參數(shù)比較〔SPE150949〕頁(yè)巖氣壓裂設(shè)計(jì)選擇標(biāo)準(zhǔn)——施工參數(shù)選擇

頁(yè)巖氣壓裂液體系 頁(yè)巖氣儲(chǔ)層特點(diǎn)不同，其選擇的壓裂液也不同。目前所使用的壓裂液有滑溜水線性膠、交聯(lián)液和泡沫等，而滑溜水和復(fù)合壓裂液是日前主要壓裂液體系。滑溜水壓裂液體系該液體體系主要適用于無(wú)水敏、儲(chǔ)層天然裂縫較發(fā)育、脆性較高地層。其主要特點(diǎn)為：適用于裂縫性地層；提高形成剪切縫和網(wǎng)狀縫的概率；使用少量稠化劑降阻，對(duì)地層傷害小，支撐劑用量少；本錢(qián)低，在相同作業(yè)規(guī)模下，滑溜水壓裂比常規(guī)凍膠壓裂其本錢(qián)可以降低40%一60%。復(fù)合壓裂液體系復(fù)合壓裂或混合壓裂主要是針對(duì)黏土含量高，塑性較強(qiáng)的頁(yè)巖氣儲(chǔ)層。注入復(fù)合壓裂液既可保證形成一定的縫寬，又保證有一定的攜砂能力。復(fù)合壓裂液的注入順序一般為：前置液滑溜水與凍膠交替注入，支撐劑先為小粒徑，后為中等粒徑，低粘度活性水?dāng)y砂在凍膠液中發(fā)生粘滯指進(jìn)現(xiàn)象，從而減緩支撐劑沉降，確保裂縫的導(dǎo)流能力。微地震監(jiān)測(cè)

監(jiān)測(cè)裂縫的方法包括化學(xué)示蹤劑法、物理示蹤劑法、微地震監(jiān)測(cè)以及測(cè)斜儀監(jiān)測(cè)，應(yīng)用較廣泛的是微地震監(jiān)測(cè)。微地震監(jiān)測(cè)又分為同井監(jiān)測(cè)和鄰井監(jiān)測(cè)，其原理主要是通過(guò)鄰井放置多個(gè)檢波器，記錄在裂縫起裂和閉合過(guò)程中所發(fā)生的微地震事件，計(jì)算壓裂改造所得到的改造體積及預(yù)測(cè)壓后產(chǎn)量。水平井分段壓裂微地震事件16微地震事件解釋172.3

對(duì)中國(guó)頁(yè)巖氣開(kāi)發(fā)的建議煤層氣賦存及滲流狀態(tài)復(fù)雜，單井產(chǎn)量差異大3.1.1煤層氣賦存及滲流特征煤層中四種氣體賦存形式：煤顆粒內(nèi)外表的吸附氣；基質(zhì)孔隙空間內(nèi)的自由氣；水中的溶解氣；割理系統(tǒng)中的自由氣煤層氣滲流特性：基質(zhì)孔隙內(nèi)氣體多為非連續(xù)相，滲流不滿足達(dá)西定律。煤層中氣泡的聚并、膨脹以及運(yùn)移過(guò)程復(fù)雜，并不能用傳統(tǒng)相滲實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)確模擬。壓裂液中有機(jī)物吸附影響煤層氣的滲流。儲(chǔ)滲結(jié)構(gòu)復(fù)雜，壓裂液濾失突出，煤層易傷害煤巖基質(zhì)的孔隙度和滲透率很低裂縫系統(tǒng)〔割理和微裂隙〕發(fā)育狀況復(fù)雜3.1.2儲(chǔ)滲結(jié)構(gòu)特征微孔小孔中孔大孔d<0.01μmd>0.1~0.01μmD∈1-0.1μmd>1μm對(duì)各向裂縫發(fā)育的煤層壓裂：天然裂縫重新開(kāi)啟，使煤層滲透率增加。壓裂液粘度控制的濾失系數(shù)和地層流體壓縮性控制的濾失系數(shù)，都與滲透率和孔隙度的平方根成正比。壓裂液濾失進(jìn)入基質(zhì)孔隙和微裂隙，形成液鎖。3.1.3巖石力學(xué)特征巖石力學(xué)性質(zhì)復(fù)雜，裂縫起裂及延伸規(guī)律復(fù)雜的雙重復(fù)雜性初始階段彎曲，說(shuō)明煤對(duì)煤巖的不斷壓實(shí)過(guò)程；在直線段煤巖接近彈性變形階段；在壓力最高點(diǎn)到達(dá)彈性極限，煤巖存在不可恢復(fù)的塑性變形發(fā)生破裂；巖石內(nèi)薄弱面以及充填物質(zhì)的影響，變形及斷裂模式差異明顯〔如A1、A4〕裂縫延伸受地應(yīng)力和天然裂縫〔割理〕雙重控制，表現(xiàn)為雙翼、單翼和網(wǎng)狀等不同延伸形式人工裂縫擴(kuò)張極不規(guī)那么，曲折延伸且縫面呈階梯狀網(wǎng)狀縫對(duì)稱雙翼縫單翼縫單學(xué)軍等，2005實(shí)際監(jiān)測(cè)的裂縫形態(tài)對(duì)稱不等長(zhǎng)雙翼縫單翼縫水平與垂直交錯(cuò)縫壓裂液活性水壓裂：價(jià)格廉價(jià)，對(duì)煤層傷害小；但攜砂差，難以實(shí)現(xiàn)現(xiàn)有支撐劑的長(zhǎng)距離輸送；線性膠及凍膠壓裂液：粘度高，攜砂強(qiáng)，但有殘?jiān)Υ螅磺鍧崏毫岩海簲y砂好，易破膠，傷害小，但價(jià)格貴且存在外表活性劑化學(xué)吸附；二氧化碳?jí)毫眩簲y砂好，傷害小，價(jià)格貴，有助于煤層氣的解吸。3.1.4工程材料與工藝方法的缺乏砂堵：支撐劑顆粒密度與壓裂液密度差異，壓裂液濾失等控制嵌入：支撐劑幾何、機(jī)械與外表特性影響回流反吐：煤層機(jī)械特性、后期〔抽吸〕排采影響有效支撐有效導(dǎo)流支撐劑陶粒：顆粒相對(duì)密度可達(dá)3.0以上石英砂：顆粒相對(duì)密度2.65纖維加砂、樹(shù)脂包裹：防嵌入與回流反吐核心目標(biāo)：建立導(dǎo)流能力兩道難題：輸送到位、有效支撐美國(guó)從80年代初開(kāi)始進(jìn)行煤層氣的勘探和開(kāi)發(fā)，是世界上第一個(gè)率先成功實(shí)現(xiàn)煤層氣商業(yè)性開(kāi)發(fā)的國(guó)家。以CDX公司羽狀水平井為代表，在西弗吉尼亞石炭系〔焦煤Ro1.5%、煤厚1.22-2m、煤層含氣量3/t、煤層滲透率3-4md〕進(jìn)行開(kāi)采，單井日產(chǎn)氣萬(wàn)m3，較前期產(chǎn)量提高10倍，8年采出可采儲(chǔ)量85%。Mist-FracSM：采用高效泡沫加砂壓裂，壓裂液對(duì)煤層幾乎沒(méi)有傷害，比用純氮?dú)鈮毫勋@得的產(chǎn)量高。優(yōu)點(diǎn)：水與地層接觸的更少最小化儲(chǔ)層的敏感問(wèn)題相比于液氮和二氧化碳?jí)毫眩軌蛱峁└玫臄y砂能力在低溫儲(chǔ)層中能夠更快，更徹底的消泡排液更徹底，有助于提高導(dǎo)流能力需要更少的設(shè)備，人員，液體和化學(xué)劑，減少現(xiàn)場(chǎng)液體處理費(fèi)用使井更快投產(chǎn)SandWedge：在支撐劑外表加上涂層，使煤粉在支撐劑之間的孔隙、喉道間不會(huì)停留，防止煤粉堵塞。優(yōu)點(diǎn)：在更長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)提供更高的產(chǎn)量穩(wěn)定支撐劑充填層和地層外表，阻止地層礦物顆粒侵入充填層提高壓裂液返排能力減小支撐劑沉降速度減小巖化作用的影響與水基壓裂液有很好的配伍適合井溫高達(dá)350oF的情況在阜新煤層氣壓裂中采用了該技術(shù)，效果良好。煤層氣是以吸附在煤基質(zhì)顆粒外表為主、局部游離于煤孔隙中或溶解于煤層水中的烴類(lèi)氣體。對(duì)煤層氣的開(kāi)采主要經(jīng)歷以下三個(gè)過(guò)程Whereshouldwego?3.3.1煤層氣儲(chǔ)層裂縫起裂機(jī)理研究巖石是均質(zhì)各向同性的多孔介質(zhì)，并處于線彈性狀態(tài)。井壁圍巖處于平面應(yīng)變狀態(tài)；忽略壓裂液與巖石發(fā)生物理化學(xué)作用所引起的力學(xué)性質(zhì)變化。假設(shè)條件：裸眼井筒應(yīng)力分布計(jì)算考慮套管完井無(wú)濾失作用下的應(yīng)力分布：3.3.1煤層氣儲(chǔ)層裂縫起裂機(jī)理研究射孔孔眼壁面應(yīng)力分布計(jì)算〔1〕孔眼內(nèi)流體壓力引起的應(yīng)力(考慮了孔眼摩阻)〔2〕井筒切向應(yīng)力和上覆應(yīng)力引起的應(yīng)力〔3〕井筒徑向應(yīng)力引起的應(yīng)力〔4〕壓裂液的濾失引起的應(yīng)力應(yīng)力組成3.3.1煤層氣儲(chǔ)層裂縫起裂機(jī)理研究根據(jù)應(yīng)力疊加準(zhǔn)那么，射孔孔眼周?chē)鷳?yīng)力分布為：令,代入上式，可得孔眼孔壁處應(yīng)力分布為：剪切起裂最大張應(yīng)力準(zhǔn)那么庫(kù)倫莫爾準(zhǔn)那么拉剪復(fù)合準(zhǔn)那么最大張應(yīng)力準(zhǔn)那么本體起裂沿射孔尖端起裂張開(kāi)起裂裂縫起裂射孔孔眼應(yīng)力分布起裂過(guò)程分析射孔完井下破裂壓力計(jì)算實(shí)例計(jì)算四種起裂模式在不同射孔深度交錯(cuò)發(fā)生；當(dāng)射孔深度超過(guò)0.2m后張開(kāi)起裂和射孔尖端起裂占有一定的優(yōu)勢(shì)，而且隨著深度的繼續(xù)增加，尖端起裂壓力繼續(xù)降低；在射孔深度為0m處破裂壓力都較低，其中剪切起裂破裂壓力最低，本體起裂壓力最高；射孔深度小于0.1m時(shí)，所有破裂模式的破裂壓力都隨之增加，當(dāng)超過(guò)0.1m后剪切起裂和尖端起裂的破裂壓力呈現(xiàn)降低的趨勢(shì)；當(dāng)超過(guò)0.3m后，尖端起裂占有絕對(duì)優(yōu)勢(shì)。不同起裂模式與射孔深度的關(guān)系實(shí)例計(jì)算對(duì)巖石本體起裂，隨著射孔方位角的增加其破裂壓力不斷增大的，在射孔方位為90°時(shí)破裂壓力到達(dá)最大；對(duì)于巖石剪切起裂分布相比照較均衡，在45°左右破裂壓力最小；射孔尖端起裂隨著射孔方位的增加也是增加的，在射孔方位90°處到達(dá)最大；張開(kāi)起裂波動(dòng)性比較大，在射孔方位為60°左右和0°處破裂壓力相對(duì)較小。不同起裂模式與射孔方位的關(guān)系裂縫產(chǎn)生過(guò)程憋壓模型由于存在不同裂縫起裂模式，故在同一射孔深度將發(fā)生不同方式的起裂。這樣將在不同的射孔方位，同一個(gè)射孔深度下產(chǎn)生多條裂縫。通過(guò)向井筒中不斷的泵入壓裂液向地層傳遞能量，壓裂液從井下射孔層位流出，此時(shí)射孔孔眼近似于泄壓開(kāi)口，當(dāng)泄壓口處的流出量小于井口的泵入量時(shí)，液體就會(huì)在井筒容器內(nèi)壓縮從而產(chǎn)生反彈力，進(jìn)而使井底壓力不斷增大裂縫產(chǎn)生過(guò)程井筒憋壓壓力變化在t1時(shí)刻，由于液體重力產(chǎn)生靜夜柱壓力P1。t2時(shí)刻，由于泵壓以及井筒反彈力使地層巖石開(kāi)始破裂，即到達(dá)第一條裂縫的破裂壓裂P2。由于射孔摩阻以及煤粉堵塞使壓力繼續(xù)升高，繼而第二個(gè)、第三個(gè)破裂點(diǎn)相繼發(fā)生起裂，但井筒憋壓效應(yīng)降低而使壓力增加幅度下降，最后在ti時(shí)刻趨于穩(wěn)定，井口注入量等于井底的流出量，發(fā)生泄壓，壓力降低為一條主裂縫的延伸壓力P裂縫產(chǎn)生過(guò)程憋壓較高的原因在煤層壓裂過(guò)程中，施工壓力往往比同層常規(guī)儲(chǔ)層壓裂高，即在井底的憋壓較高，而造成憋壓較高的原因主要包括以下幾個(gè)方面：地應(yīng)力影響假設(shè)水平地應(yīng)力接近相等由于沿井眼周向破裂壓力的差異不大，各周向角度處都容易開(kāi)啟裂縫，裂縫起裂位置不確定，裂縫可能在任意位置開(kāi)啟，這些裂縫中有的裂縫的轉(zhuǎn)向角度可能比較大，造成裂縫軌跡的彎曲與摩擦阻力的增加，有可能開(kāi)啟更多的裂縫，因而形成容易形成多個(gè)獨(dú)立開(kāi)展的裂縫。當(dāng)水平應(yīng)力相差較大時(shí)容易開(kāi)啟的方位有限，而且相對(duì)有利于連接，形成一個(gè)大裂縫；但是，當(dāng)井的斜度增大后，裂縫不易于連接而可能形成多裂縫。影響裂縫起裂的其他因素天然微裂隙影響如果射孔孔眼周?chē)嬖谔烊涣严叮敲磧?yōu)先破裂的射孔孔眼就可能是存在微裂縫的射孔，也可能是已經(jīng)破裂射孔的同軸向的孔眼，或者是前面兩種并存，交替交織破裂。裂縫的存在明顯的降低了地層的破裂壓力。如果新開(kāi)啟射孔與前面已經(jīng)開(kāi)啟射孔在周向上存在一定的角度，該處的小裂縫不容易與己經(jīng)開(kāi)啟裂縫在延伸過(guò)程中連接，那么開(kāi)展成獨(dú)立的大裂縫，而且可能是轉(zhuǎn)向的大裂縫。井斜影響井的斜度加大后不利于裂縫在縫口的連接，因此，增大了多裂縫形成的可能性。即使最終連接，各裂縫在連接之前呈現(xiàn)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，流量在各裂縫之間分流，減小了裂縫寬度，增大了流動(dòng)阻力與加砂施工的難度，井的斜度增大會(huì)增加壓裂施工的困難。孔密影響根據(jù)裂縫連接的相關(guān)理論分析，當(dāng)射孔間距減小時(shí)，在有利的地應(yīng)力條件下，可以促進(jìn)各個(gè)小裂縫的連接，從而減少裂縫的條數(shù)。但是在不易連接的位置，增大射孔密度那么增加了裂縫的條數(shù)。支撐劑輸運(yùn)支撐劑鋪置裂縫導(dǎo)流裂縫開(kāi)啟液固兩相流中高密度支撐劑高粘攜砂液砂堵儲(chǔ)層傷害出路：支撐劑密度支撐劑嵌入3.3.2壓裂材料——低密度支撐劑研究支撐劑制作原料選用采用低廉的工業(yè)級(jí)泡花堿〔液體狀〕為漿體主體〔便于噴霧造粒〕，并采用工業(yè)級(jí)二氧化硅、工業(yè)級(jí)二氧化鋁粉體為增強(qiáng)外加材料。已有研究成果成球方式研究在外表張力的作用下，微小液滴自然成球，隨著枯燥機(jī)對(duì)液滴的加熱，首先在液滴外表形成一層對(duì)氣流為半透性的凝膠膜，內(nèi)部液體在蒸發(fā)的作用下，使凝膠膜膨脹，并透過(guò)凝膠膜排出氣體，最終形成空心前驅(qū)體。前驅(qū)球體失水成為不規(guī)則體階段前軀體成球階段玻璃化球體700℃發(fā)泡為空心前驅(qū)球體階段玻璃球體800℃漂珠體式照片

漂珠SEM照片目前實(shí)驗(yàn)室已經(jīng)成功制備密度在1.5-2g/cm3、粒徑在1-2mm的空心玻璃微球；粒徑為的含陶瓷粉體的中空前軀體球。從上圖可以看出，微球的外觀漂亮，光澤度、圓度都是比較高的，而且抗靜壓強(qiáng)度到達(dá)60MPa時(shí)，球體破損率小于10%。現(xiàn)有玻璃體微球樣品以空心微球?yàn)楦椎牡兔芏戎蝿┢潢P(guān)鍵參數(shù)在于壁厚的控制。壁厚的大小直接影響了支撐劑的抗壓強(qiáng)度和支撐劑整體的密度。500μm〔35目〕空心球抗壓強(qiáng)度、壁厚和密度的關(guān)系曲線尾追大粒徑支撐劑，提高近井人工裂縫導(dǎo)流能力的作法，應(yīng)當(dāng)值得反思。活性水壓裂縫寬是否滿足支撐劑輸運(yùn)有待研究。Stim-LabProppantandFluidConsortiaNotes下一步方案沃倫|茹特模型煤層氣儲(chǔ)層是裂縫——孔隙類(lèi)型的雙重介質(zhì)，根本特征是：雙重孔隙度、雙重滲透率、兩個(gè)平行的水動(dòng)力學(xué)場(chǎng)以及在兩種孔隙結(jié)構(gòu)之間有流體交換的“竄流〞作用發(fā)生。3.3.3煤層氣壓裂液濾失機(jī)理及降濾工藝研究煤層氣壓裂液濾失機(jī)理研究形狀因子雙重介質(zhì)運(yùn)動(dòng)方程雙重介質(zhì)狀態(tài)方程雙重介質(zhì)質(zhì)量守恒方程整個(gè)模型共有兩套重疊的壓力系統(tǒng)；基質(zhì)的孔隙度比裂縫的孔隙度大很多，而裂縫的滲透率比基質(zhì)的滲透率大。流體在裂縫和基質(zhì)間的流動(dòng)表現(xiàn)為兩類(lèi)系統(tǒng)之間的“竄流〞。在考慮基質(zhì)自身濾失和基質(zhì)與裂縫濾失雙重因素下，建立濾失數(shù)學(xué)模型：

裂縫中濾失計(jì)算結(jié)果不考慮動(dòng)態(tài)滲透率的濾失量不同濾失距離下的濾失量不同濾失時(shí)間下的濾失量隨著時(shí)間的增長(zhǎng)，Q最終趨于平穩(wěn)隨著距離的增長(zhǎng)，Q逐漸減小考慮動(dòng)態(tài)滲透率的濾失量考慮動(dòng)態(tài)滲透率下的Q為1.59cm3，沒(méi)有考慮下的Q為0.032cm3，前者是后者的50倍。不考慮動(dòng)態(tài)滲透率的濾失量隨著時(shí)間的增長(zhǎng)，Q先增大后減小，這是因?yàn)楫?dāng)Q到達(dá)飽和后就會(huì)逐漸減小隨著距離的增長(zhǎng)，Q逐漸減小基質(zhì)中濾失計(jì)算結(jié)果裂縫中的Q明顯大于基質(zhì)中的Q;裂縫中的Pf極大地影響基質(zhì)中Q的變化趨勢(shì)不考慮動(dòng)態(tài)滲透率基質(zhì)中的Q為12.028×10-4g/(cm3﹒s)，而考慮的Q為8.707×10-4g/(cm3﹒s)，前者是后者的1.4倍，這是因?yàn)閴毫岩捍蠖嘌刂烊涣芽p濾失，相應(yīng)地減少向基質(zhì)中濾失。考慮動(dòng)態(tài)滲透率的濾失量Fruitland儲(chǔ)層巖心降濾失實(shí)驗(yàn)結(jié)果SanJuan盆地Fruitland儲(chǔ)層3.5″-2.9″的煤樣做測(cè)試。實(shí)驗(yàn)結(jié)果說(shuō)明2ppg100目的砂子可有效減少壓裂液在煤樣中的濾失。3.3.3煤層氣壓裂液濾失機(jī)理及降濾工藝研究煤層氣降濾工藝研究基于暫堵裂縫，降低濾失的目的，通過(guò)冷凍介質(zhì)〔液氮〕對(duì)壓裂液進(jìn)行降溫，使其在煤層形成冰水混合物，利用冰晶實(shí)現(xiàn)對(duì)裂縫的暫堵轉(zhuǎn)向，提高壓裂效果。水、冰、溶液的蒸汽壓曲線管柱結(jié)構(gòu)：液氮冷凍盲管〔液氮管+氣態(tài)流動(dòng)環(huán)空〕+套管①下液氮冷凍管柱，注活性水②活性水開(kāi)始進(jìn)入裂縫③開(kāi)始注液氮，對(duì)活性水進(jìn)行降溫凍結(jié)④計(jì)算縫中活性水的溫度分布四個(gè)階段：

井筒溫度場(chǎng)模型：1.濾失帶差分方程：裂縫溫度場(chǎng)模型：2.流體能量守恒方程及連續(xù)性方程的合并方程的差分形式：3.巖石能量方程的差分形式：不同施工排量下井筒內(nèi)活性水溫度分布不同注液時(shí)間下井筒內(nèi)活性水溫度分布注液時(shí)間越長(zhǎng)，施工排量越大，井筒內(nèi)液體溫度下降越快，進(jìn)入裂縫內(nèi)的活性水溫度越低井筒內(nèi)活性水溫度分布不同注液時(shí)間下縫內(nèi)活性水溫度分布

不同施工排量下縫內(nèi)活性水溫度分布注液時(shí)間越長(zhǎng)，施工排量越大，相同裂縫處活性水的溫度也越低，對(duì)煤層氣冰晶暫堵中暫堵物質(zhì)的形成越有利

縫內(nèi)活性水溫度分布注液氮7min換熱段活性水溫度分布

不同注入排量下活性水溫度分布活性水溫度隨液氮注入時(shí)間的增加而逐步降低，活性水的注入排量越大，在相同時(shí)間內(nèi)，溫度下降的速度越慢，越難以形成冰晶

換熱段活性水溫度分布注液氮后裂縫溫度場(chǎng)分析不同注液氮時(shí)刻裂縫內(nèi)活性水溫度分布

隨液氮注入時(shí)間的增加，活性水溫度曲線逐漸下移，即活性水溫度逐漸降低當(dāng)液氮注入一定時(shí)間后，活性水溫度曲線與x軸開(kāi)始相交，交點(diǎn)位置即為是以井筒為中心活性水在裂縫內(nèi)形成冰晶的最遠(yuǎn)距離

在一定條件下，注入液氮能夠使活性水在裂縫處放熱結(jié)冰液氮排量分析液氮與活性水傳熱模型根底：液氮的排量始終能夠維持熱交換過(guò)程中所需要的熱量。由換熱模型即可求得液氮放出的總熱量，再由：即可計(jì)算出維持傳熱過(guò)程中所需的最低液氮排量液氮排量隨液氮注入時(shí)間的變化圖

縫內(nèi)活性水溫度沿縫長(zhǎng)方向逐漸增加，其形成冰晶需要的熱量也逐漸增加，因此，液氮排量隨液氮注入時(shí)間的增加而逐漸增大，即液氮排量不為恒定值，且一直增大7min后，液氮排量為0.2

沁水盆地鄭1-172