煤炭学报

作者：李骏, 刘平礼, 李年银,

关键词：水力压裂, 仿生学蒲公英支撑剂, 支撑剂输运, 施工参数,

加快深部煤层气资源勘探开发是煤层气的重点发展方向，随着大规模体积压裂在深部煤层气开发中的应用，深部煤层压裂形成的裂缝复杂程度逐渐提升，但低黏度压裂液携带传统圆球形支撑剂在复杂深部煤层气裂缝中的输运性能和转向性能有限，导致传统圆球形支撑剂对于分支裂缝及远端裂缝的铺置效果差，严重影响深部煤层气体积压裂的效果。在此基础上，基于仿生学的理念，提出了一种能在低黏压裂液中具备高效输运和转向能力的仿生学蒲公英支撑剂，为进一步了解不同施工参数情况下该种支撑剂在深部煤层裂缝中的输运和转向性能，基于深部煤层中常见的T 型裂缝，构建了T型可视化复杂裂缝支撑剂输运试验系统，研究了排量、射孔位置、压裂液黏度、支撑剂粒径、支撑剂浓度等施工参数对于仿生学蒲公英支撑剂在T型裂缝中输运及转向性能的影响，发现随着排量的提升，仿生学蒲公英支撑剂在T型裂缝主裂缝中的砂堤面积和砂堤通道率逐渐提升，同时更多的支撑剂转向进入T型裂缝的分支裂缝中，说明排量增加，仿生学蒲公英支撑剂的输运和转向性能随之提升。仿生学蒲公英支撑剂在不同黏度的压裂液中均能保持较好的输运效率，同时能够堆积形成具有大通道的砂堤；中部单射孔时，仿生学蒲公英支撑剂能够在T型裂缝的分支裂缝和主裂缝中都形成更好的堆积效果；随着砂比的增加，支撑剂在T型裂缝的主裂缝和分支裂缝中的砂堤面积都逐渐增加，但增幅逐渐变缓，同时砂堤的通道率逐渐降低。基于施工因素的定性分析，综合推荐在深部煤层气应用仿生学蒲公英支撑剂时，采用中高排量、低黏度、中部射孔方式、小粒径支撑剂以及7%～11%砂比。本研究能促进仿生学蒲公英支撑剂在深部煤层压裂中的规模化应用，同时也对我国深部煤层气的高效开发具有重要意义。

来源：2025年第2期

《煤炭学报》期刊编辑部

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