煤層氣近井部位鉆完井液侵入形成的煤縫壁面濾餅結(jié)構(gòu),對壓裂裂縫的起裂和延展具有較為復(fù)雜的制約關(guān)系。為了弄清煤縫壁面濾餅的結(jié)構(gòu)與力學(xué)性狀及其對壓裂裂縫起裂延展的控制作用機(jī)制,基于礦井解剖、界面區(qū)微觀結(jié)構(gòu)SEM及元素EDS分析、礦相XRD測試以及界面硬度壓痕法試驗等手段,分析研究了煤層氣近井煤縫壁面濾餅的組合方式、界面搭接結(jié)構(gòu)、界面力學(xué)性狀等制約壓裂裂縫延展的關(guān)鍵因素。研究結(jié)果表明:①煤層氣近井煤縫壁面與濾餅界面主要有煤巖—固井水泥濾餅搭接型、固井水泥濾餅—鉆完井液濾餅—煤巖搭接型兩種形式,前者界面結(jié)合相對更為緊密;②上述兩種濾餅界面區(qū)的基材沒有發(fā)生顯著的物理化學(xué)變化,界面清晰、分界明顯,均屬于惰性接觸界面;③壓痕結(jié)果顯示,煤巖—固井水泥濾餅搭接型界面材料維氏硬度規(guī)律為固井水泥濾餅>煤巖>搭接界面,而固井水泥濾餅—鉆完井液濾餅—煤巖搭接型界面材料維氏硬度規(guī)律為固井水泥濾餅>鉆完井液濾餅>搭接界面,硬度值能夠較好地指示界面組合中的力學(xué)薄弱面;④從礦井解剖現(xiàn)場采集的樣品證實(shí),水力壓裂期間壓裂裂縫優(yōu)先突破煤巖—鉆完井液濾餅的界面。結(jié)論認(rèn)為,該研究成果可以為煤儲層水力壓裂裂縫...

【文章頁數(shù)】：7 頁

【部分圖文】：

圖5煤層氣近井煤縫壁面濾餅界面區(qū)壓裂裂縫延展模式圖

圖5-b所示為煤縫壁面固井水泥濾餅控制下的壓裂裂縫延展及支撐劑充填模式。由于固井水泥濾餅與煤巖界面結(jié)合強(qiáng)度接近、部分大于煤巖基質(zhì)部位的強(qiáng)度，因此當(dāng)近井煤儲層內(nèi)構(gòu)造節(jié)理縫內(nèi)為固井水泥濾餅與煤巖結(jié)合界面時，此時煤儲層壓裂裂縫的延展在基本服從平行最大主應(yīng)力的前提下[19-20]，壓裂裂....

圖2煤層氣近井煤壁—固井水泥濾餅界面區(qū)元素分布能譜特征圖

圖2為采自沁水盆地南部礦井解剖現(xiàn)場的煤層氣近井壓裂裂縫內(nèi)固井水泥煤縫壁面濾餅樣品的元素能譜分析（EDS）結(jié)果，其中該界面上半?yún)^(qū)靶點(diǎn)（綠色十字絲位置，圖2-a）元素分布特征為：C元素比重94.05%（原子百分率），以及少量的O元素（5.51%，未特別注明均為質(zhì)量分?jǐn)?shù)），其余為Si(....

圖3煤層氣近井固井水泥—鉆完井液濾餅界面區(qū)元素分布能譜特征圖

圖3為沁水盆地南部礦井解剖現(xiàn)場采取的煤層氣近井壓裂裂縫內(nèi)的固井水泥—鉆完井液濾餅界面樣品的元素分布能譜分析（EDS）結(jié)果，其中該界面的上半?yún)^(qū)靶點(diǎn)（綠色十字絲位置，圖3-a）元素分布特征：O(57.73%，原子百分率）、C(19.51%）、Ca(11.76%）為主要組成元素，其余還....

圖4鉆完井煤縫壁面濾餅區(qū)維氏硬度（Hv）值分布特征規(guī)律圖

圖4為界面區(qū)的硬度打點(diǎn)圖。近井煤儲層壓裂裂縫內(nèi)固井水泥煤縫壁面濾餅硬度打點(diǎn)情況如圖4-a所示，從固井水泥濾餅區(qū)向煤壁區(qū)方向上布置5個壓點(diǎn)，壓痕測試結(jié)果顯示：該樣品的材料維氏硬度（Hv）值與距界面距離之間的關(guān)系具有以下關(guān)系：在遠(yuǎn)離結(jié)合界面的固井水泥濾餅基質(zhì)部位材料Hv值較高為96.....

本文編號：4006437