煤炭学报

作者：肖贺成, 梁卫国, 李文达, 王在勇, 柴望阳,

关键词：煤系储层, N₂泡沫压裂, 泡沫干度, 裂缝形态, 导流能力,

低用水量、低储层伤害、高返排效率的泡沫压裂是低压、低渗、强水敏煤系储层开发的潜在技术之一，但相关研究与应用主要聚焦于泡沫稳定性与流变性能优化，其压裂增渗特征研究不足。鉴于此，开展了不同泡沫干度(泡沫中气体体积分数)的N2泡沫、清水与N2气体压裂煤系致密粉砂岩的裂缝起裂扩展规律对比研究，并评价了裂缝面形态和导流能力特征。结果表明：① 泡沫为气液混合物，其压缩性介于清水和N2气体之间，且泡沫干度越高，压缩性越强，压裂增压时间越长；② 泡沫呈现高黏、低滤失特性，其岩石破裂压力高于清水和N2气体，且岩石破裂压力与泡沫干度正相关，泡沫干度越高，岩石破裂压力越高；③ 压裂液排量影响岩石破裂压力，40、20 mL/min排量下，90%干度泡沫的破裂压力分别高于清水15.66、6.08 MPa；④ 泡沫压裂的水力输入能量和声发射能量高于清水，且随着泡沫干度升高，其破裂时的最大和累积声发射能量均越大；⑤ 纯N2气体压裂致密粉砂岩的水力输入能量最高，但主要用于气体压缩，其破裂时的声发射能量最低，压后重注压力高，造缝能力弱。泡沫干度提高，无因次裂缝面积和粗糙度均增加，进而泡沫压裂裂缝导流能力高于清水和N2气体。强水敏储层泡沫流体可替代常规水基高黏压裂液，形成粗糙度和面积更大的高导流裂缝，可为强水敏煤系储层高效压裂增渗开采提供理论指导。

来源：2025年第3期

《煤炭学报》期刊编辑部

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