构造煤储层物理化学改造实验研究及机理

摘要

自2003年阜新盆地刘家区块实现煤层气商业化地面开发以来，我国各主要含煤盆地投入了大量的人力、财力进行煤层气勘探开发实践和理论研究，但由于大多数煤盆地地质构造的多期次性和叠加作用，形成了广泛分布的构造煤，一方面弱化了储层的力学性质，不利于强化改造；二是破坏了储层内气体的运移通道，渗透性大大降低，不利于排水降压。因此，传统的水力强化措施受到了限制。 本文以山西长治霍尔辛赫矿不同破坏程度的贫煤煤样作为研究对象，选用THF和CS2两种有机溶剂进行实验。将煤中的小分子相溶出，结合现代测试技术，对比分析溶剂作用前后各煤样在化学组成、微晶结构、孔隙性、扩散性以及表面性等方面的差异，研究发现：（1）煤中的有机溶剂可萃取组分主要为与溶剂分子结构相似的小分子化合物，构造煤经过强烈的构造揉搓作用，小分子化合物含量高，烃类和杂原子化合物含量较多，导致有机溶剂萃取率高；（2）有机溶剂改造后煤中各阶段孔隙含量均有所增加，构造煤中扩孔效应明显，开放孔含量大幅增加，有利于气体解吸扩散的进行；（3）经过有机溶剂作用后，煤表面张力降低，亲水、亲 CH4能力下降。导致吸附能力下降，但随着煤体破坏程度的增加，煤表面性和气体分子在煤中扩散性发生复杂的变化现象，但总体上构造煤在有机溶剂作用后扩散量增量明显，扩散能力增强。 基于构造煤的物理化学改造实验分析结果，探讨了有机溶剂的物理化学改造机理，同时对比常规物理改造压裂液和酸化压裂液的特征，对配制以有机溶剂为主的压裂液进行适应性分析。进一步丰富了煤储层的强化改造理论，并为相似地质背景区域的煤层气勘探开发提供借鉴。

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