煤层气近井煤缝壁面滤饼的结构与硬度特征及工程意义

发布时间：2024-10-02 22:35

　　 煤层气近井部位钻完井液侵入形成的煤缝壁面滤饼结构,对压裂裂缝的起裂和延展具有较为复杂的制约关系。为了弄清煤缝壁面滤饼的结构与力学性状及其对压裂裂缝起裂延展的控制作用机制,基于矿井解剖、界面区微观结构SEM及元素EDS分析、矿相XRD测试以及界面硬度压痕法试验等手段,分析研究了煤层气近井煤缝壁面滤饼的组合方式、界面搭接结构、界面力学性状等制约压裂裂缝延展的关键因素。研究结果表明:①煤层气近井煤缝壁面与滤饼界面主要有煤岩—固井水泥滤饼搭接型、固井水泥滤饼—钻完井液滤饼—煤岩搭接型两种形式,前者界面结合相对更为紧密;②上述两种滤饼界面区的基材没有发生显著的物理化学变化,界面清晰、分界明显,均属于惰性接触界面;③压痕结果显示,煤岩—固井水泥滤饼搭接型界面材料维氏硬度规律为固井水泥滤饼>煤岩>搭接界面,而固井水泥滤饼—钻完井液滤饼—煤岩搭接型界面材料维氏硬度规律为固井水泥滤饼>钻完井液滤饼>搭接界面,硬度值能够较好地指示界面组合中的力学薄弱面;④从矿井解剖现场采集的样品证实,水力压裂期间压裂裂缝优先突破煤岩—钻完井液滤饼的界面。结论认为,该研究成果可以为煤储层水力压裂裂缝...

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【部分图文】：

图5煤层气近井煤缝壁面滤饼界面区压裂裂缝延展模式图

图5-b所示为煤缝壁面固井水泥滤饼控制下的压裂裂缝延展及支撑剂充填模式。由于固井水泥滤饼与煤岩界面结合强度接近、部分大于煤岩基质部位的强度，因此当近井煤储层内构造节理缝内为固井水泥滤饼与煤岩结合界面时，此时煤储层压裂裂缝的延展在基本服从平行最大主应力的前提下[19-20]，压裂裂....

图2煤层气近井煤壁—固井水泥滤饼界面区元素分布能谱特征图

图2为采自沁水盆地南部矿井解剖现场的煤层气近井压裂裂缝内固井水泥煤缝壁面滤饼样品的元素能谱分析（EDS）结果，其中该界面上半区靶点（绿色十字丝位置，图2-a）元素分布特征为：C元素比重94.05%（原子百分率），以及少量的O元素（5.51%，未特别注明均为质量分数），其余为Si(....

图3煤层气近井固井水泥—钻完井液滤饼界面区元素分布能谱特征图

图3为沁水盆地南部矿井解剖现场采取的煤层气近井压裂裂缝内的固井水泥—钻完井液滤饼界面样品的元素分布能谱分析（EDS）结果，其中该界面的上半区靶点（绿色十字丝位置，图3-a）元素分布特征：O(57.73%，原子百分率）、C(19.51%）、Ca(11.76%）为主要组成元素，其余还....

图4钻完井煤缝壁面滤饼区维氏硬度（Hv）值分布特征规律图

图4为界面区的硬度打点图。近井煤储层压裂裂缝内固井水泥煤缝壁面滤饼硬度打点情况如图4-a所示，从固井水泥滤饼区向煤壁区方向上布置5个压点，压痕测试结果显示：该样品的材料维氏硬度（Hv）值与距界面距离之间的关系具有以下关系：在远离结合界面的固井水泥滤饼基质部位材料Hv值较高为96.....

本文编号：4006437