煤炭学报

作者：刘子亮, 魏迎春, 张琦, 张双源, 王安民, 曹代勇,

关键词：煤粉运移, 水化学类型, 支撑裂缝, 煤层气, 水矿化度,

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号煤层煤岩样品，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试验，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。试验结果表明：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，试验样内部相对平衡被打破，煤粉产出量增大，试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，试验样平均渗透率为：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，试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，改善试验样堵塞情况，提高渗透率。根据模拟试验中渗透率波动的上升状态、下降状态和轻微波动状态3个趋势，结合实测渗透率，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R2 = 0.834，说明煤粉运移影响渗透率的波动。

来源：2023年第9期

《煤炭学报》期刊编辑部

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