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吉林大学学报(地球科学版) ›› 2025, Vol. 55 ›› Issue (4): 1061-1076.doi: 10.13278/j.cnki.jjuese.20230291

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深层煤岩孔隙结构表征及压裂缝导流能力影响因素

王梓麟1,2，时婧玥1,2，杨英3，徐栋1,2，曾泉树4，张益畅5   

  1. 1. 中石油煤层气有限责任公司工程技术研究院， 西安 710082

    2. 中联煤层气国家工程研究中心有限责任公司， 北京 100089

    3. 陆相页岩油气成藏机理及高效开发教育部重点实验室（东北石油大学）， 黑龙江 大庆 163318

    4. 中国石油大学（北京）石油工程学院， 北京 102200

    5. 东北石油大学非常规油气研究院， 黑龙江 大庆 163318

  • 收稿日期:2023-10-30 出版日期:2025-07-26 发布日期:2025-08-05
  • 通讯作者: 徐栋（1993—），男，硕士，工程师，主要从事储层改造工作液方面的研究，E-mail: xudong04182023@163.com
  • 作者简介:王梓麟（1997—），男，硕士，工程师，主要从事储层改造方面的研究，E-mail: wangzilin22@petrochina.com.cn
  • 基金资助:
    中国石油天然气股份有限公司前瞻性基础性技术攻关项目（2021DJ2004）

Pore Structure Characterization and Influencing Factors  of Fracture Conductivity in Deep Coal Rock#br#

Wang Zilin1,2, Shi Jingyue1,2, Yang Ying3, Xu Dong1,2, Zeng Quanshu4, Zhang Yichang5   

  1. 1. Institute of Engineering Technology, PetroChina Coalbed Methane Company Limited, Xi’an 710082, China

    2. China United Coalbed Methane National Engineering Research Center Company Limited, Beijing 100089, China

    3. Key Laboratory of Continental Shale Hydrocarbon Accumulation and Efficient Development (Northeast Petroleum University),

    Ministry of Education, Daqing 163318, Heilongjiang, China

    4. School of Petroleum Engineering, China University of Petroleum (Beijing), Beijing 102200，China

    5. Unconventional Oil and Gas Research Institute, Northeast Petroleum University, Daqing 163318, Heilongjiang, China

  • Received:2023-10-30 Online:2025-07-26 Published:2025-08-05
  • Supported by:

    the Prospective Basic Technology Research Project of China National Petroleum Corporation (2021DJ2004)

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摘要： 压裂缝导流能力是决定深层煤层气储层压裂效果的重要指标。本文综合利用高分辨率CT扫描技术和Avizo可视化软件先进的数学算法构建了大宁区块深层煤岩储层的三维数字岩心，从多个维度开展了不同类别煤岩储层的微观孔隙结构表征研究。在此基础上，辅以线性流裂缝导流能力实验装置开展煤岩压裂缝导流能力评价实验，系统研究了支撑剂粒径、铺砂浓度、不同支撑剂粒径组合、闭合压力、支撑剂嵌入和孔喉结构等对煤岩压裂缝导流能力的影响规律。结果表明：研究区不同类别煤岩样品的孔隙结构特征差异显著，孔喉展布形态主要以连片状或孤立状为主，孔隙半径主要为5.23~34.85 μm，喉道半径大多为1.31~12.27 μm，孔喉配位数较小；随着渗透率降低，孔喉连通性变差，非均质性变强。大粒径支撑剂支撑下裂缝导流能力更强，但小粒径支撑剂支撑下裂缝导流能力更稳定；裂缝导流能力随铺砂强度增加而显著增大，而随闭合应力升高逐渐减小；支撑剂嵌入煤岩层时将导致裂缝中流体的流动空间被压缩堵塞，裂缝导流能力降低12.2%；在不同支撑剂粒径组合比例下，大粒径支撑剂占比越高时其导流能力越大。综合来看，该区煤岩压裂缝导流能力的主控因素为铺砂浓度、支撑剂粒径和裂缝闭合应力。

关键词: 煤岩')">

煤岩, 孔隙结构, 导流能力, 支撑剂粒径, 铺砂浓度, 闭合应力

Abstract:

The fracture conductivity is an important index to determine the fracturing effect of deep coalbed methane reservoirs. The three-dimensional digital core of a deep coal-rock reservoir in Daning block was constructed by using high-resolution CT scanning technology and the advanced mathematical algorithm of Avizo visualization software, and the microscopic pore structure characterization of different types of coal-rock reservoirs was carried out from multiple dimensions. On this basis, the linear flow fracture conductivity experimental device was used to evaluate coal rock fracture conductivity. The effects of proppant particle size, sanding concentration, different proppant particle size combinations, closure pressure, proppant embedding and pore throat structure on the fracture conductivity of coal rock were systematically studied. The results show that the pore structure characteristics of different types of coal rock samples in the study area are significantly different. The distribution form of pore throat is mainly continuous or isolated. The pore radius is distributed primarily in 5.23-34.85 μm, the throat radius is mostly 1.31-12.27 μm, and the pore throat coordination number is small. With the decrease in permeability, the connectivity of the pore throat worsens and the heterogeneity strengthens. The fracture conductivity under the support of large particle size proppant is stronger, but the fracture conductivity under the support of small particle size proppant is more stable. The fracture conductivity increases significantly with the increase of sanding strength but decreases with the increase of closure stress. When the propping agent is embedded in the coal and rock strata, the flow space of the fluid in the fracture will be compressed and blocked, and the fracture conductivity can be decreased by 12.2%. Under different proppant particle size combination ratios, the higher the proportion of large particle size proppant, the greater the conductivity. In general, the main controlling factors of fracture conductivity of coal-rock pressure in this area are sanding concentration, proppant particle size, and fracture closure stress.

Key words: coal rock')">

coal rock, pore structure, fracture conductivity, proppant particle size, sanding concentration, closure stress

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