活性水压裂液因为具有低伤害、低价格、配制 方便的特点而得到广泛应用,但其在施工中有以下 缺陷[1_2]:高摩阻限制了施工排量和施工规模,进 而影响压裂整体效果;煤层压裂施工中产生的煤粉 不易分散于压裂液中,易聚集起来阻塞压裂裂缝的 前缘,改变裂缝的方向,在裂缝前缘形成一个阻力 屏障,导致压裂处理压力过高,增加施工难度而产 生砂堵风险;此外,压裂施工中产生的煤粉在支撑 裂缝中运移、沉积堵塞支撑裂缝的孔喉通道,使压 裂裂缝导流能力降低,影响煤层气的解吸,最终导 致气产量的降低。因此优化了适合此类储层特征的 活性水压裂液,并投入现场应用,取得了良好效果。
煤中含有多种矿物质,其中黏土矿物分布较广, 主要有高岭石、伊利石、蒙脱石和绿泥石,因此在 压裂过程中应考虑外来液体侵人造成黏土膨胀,从而导致煤储层的伤害问题。考虑到施工成本与效果, 选择了浓度为1.5%的KC1作为煤层气活性水压裂。
煤岩具有杨氏模量低、泊松比高、硬度低、易破碎的特点,在压裂中易因压碎、压实而产生煤粉。 由于煤粉颗粒表面润湿性,在水中无法分散,成团分布,造成压裂过程中泵压高、波动大,进而影响压裂效果。分散剂的加人能使煤粉由疏水性转变为亲水性,并且有助于分散和悬浮煤粉于压裂液中, 阻止煤粉的聚集,降低施工压力。室内用5%煤 粉分别在清水和含有不同浓度分散剂FS-01的100mL量筒进行煤粉分散实验,发现煤粉在清水中聚集成团,漂浮在液体表面。煤粉沉降时间随FS-01浓度的变化曲线。
