钻井液对不同煤阶孔结构影响的实验研究

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1、学兔兔www.xuetutu.com第31卷第2期钻井液与完井液V．ol

2、31NO．22014年3月DRlLLINGFLUID&C0MPLETIONFLUIDMar．2014doi：10．3969~．issn．1001—5620．2014．02．001钻井液对不同煤阶孔结构影响的实验研究龙江，杨志远，任晓媛，屈世存，张小宁(西安科技大学化学与化工学院，西安)龙江等．钻井液对不同煤阶孔结构影响的实验研究[J]．钻井液与完井液，2014，3I(2)：1．5．摘要以长治、象山、保德原煤和用2种钻井液浸泡(钻井液1主要成分是KC1，钻井液2主要组成是f面活性剂十八烷基三甲

3、基氧化铵)48h后的煤样为原料，研究了原煤和浸泡后煤样的SEM照片和低温氯气吸j等温曲线，并对其孔隙结构进行了分形分析．探索了钻井液对煤孔隙结构的影响。结果表明：煤的表面孔隙j特性，用氮气吸附等温线可以方便地求算分形维数；钻井液组分易堵塞微孔，造成较小孔以一端封闭的孔为在高压区其吸附等温线的解吸分支与吸附分支分离而形成吸附回线。对于长治煤，钻井液1和钻井液2都能j面变粗糙，其分形维数变大；对于象山煤，钻井液l和钻井液2对表面粗糙度和分形维数影响不大；对于保井液1导致煤表面变粗糙，其分形维数变大，钻井液2对表面粗糙度和分形维数影响不大。关健词吸附等温线；SEM；分形

4、维数中图分类号：TE258TE254_3文献标识码：A文章编号：1001，5620(2014)02．0001-05在煤层气的开采过程中，钻井液起着至关重要入分形维数来讨论其孑L隙特征。的作用，它可能对煤的孑L隙产生影响，而煤中孔隙的1原料与设备性质(如大小、形态及其发育规律)直接关系到煤中气体(主要是甲烷)的吸附性、解吸性及其在煤层中1)原料。该实验采用长治煤、象山煤和保德煤的流动I生。研究煤的孑L隙特征及钻井液对煤的孑L隙特为原料，煤样用多层塑料袋密封包装运回。用网盘粉征的影响已成为一项重要的基础性工作。煤是一种多碎机把原煤粉碎，通过筛分得到小于0．076mm的

5、煤孑L介质，其孑L隙大小多种多样，本文所谓的微孔隙是样用于实验。煤的工业分析和元素分析见表1。指煤储层中小于100am的孑L隙。目前对微孔隙的研表1原煤的工业分析和元素分析究可以通过扫描电镜、核磁共振以及吸附等方法，其中技术比较成熟，描述孑L隙特性比较全面、准确当属煤种————一MadAdV血fFCadCHarN盯StO。盯低温液氮吸附法⋯。但由于煤储层这种多孔介质孑L隙．盯的复杂性及形状的不规则性，使之难于用传统的几何长治煤1．6010．879．6079．5273．113．860．810．348．20等方法加以精确地描述，且无法用固定的尺度来度象山煤l0．11l

6、4．2915．2160．3988．314．241．2O2．563-33量。许多多孑L材料，如活性碳【2】、硅胶以及煤等的孔保德煤7．69l2．2429．5650．5161．953．840．441．087．58隙结构都有比较典型的分形特征[3】。分形理论提出的注：差减法计算得出；M为空气干燥基水分，Ad为十3O多年来，已经建立了吸附法、压汞法、毛细冷凝燥基灰分，V曲为干燥无灰基挥发分，FC为空气f燥基同定碳，C为收到基碳元素含量，H为收到基氢元素含量，N法、x射线小角衍射法以及图像分析法『4等方法来为收到基氮元素含量，s为收到基全硫含量，O为收到基分析不同材料的孑L

7、隙分形特征。陈萍【5等通过研究．氧元素含量。低温氮吸附同线探讨了煤岩孔隙形态，胡宝林、傅雪海[6等分别通过液氮比表面数据分析了煤纳米孔隙显微组分和镜质组反射率分析见表2。钻井液l的BET分形特征。本文用N，吸附法研究煤孑L隙并引和钻井液2由中国石油集团钻井工程技术研究院提供基金项目：国家重大专项“煤层气藏低伤害高效能压裂液”(2011ZX05037．003)。第一作者简介：龙江，1988年生，硕士研究生，主要从事煤岩组分分离工作。地址：陕西省西安市雁塔中路58号西安科技大学；邮政编码710054；电话15829797035；E·mail：Iongj0426@163

8、．com。学兔兔www.xuetutu.com2钻井液与完井液2014年3月(钻井液1主要成分是KC1，钻井液2主要组成是阳径具体形状不同，同一个孔发生凝集与蒸发时的相对离子表面活性剂十八烷基三甲基氯化铵)。压力可能相同，也可能不同，如果凝聚与蒸发时的相镜质体反射率直接反映了煤的变质程度，与煤对压力相同，吸附等温线的吸附分支与脱附分支重叠，的挥发分对应，反射率越高，挥发分越低。由表2可反之，若2个相对压力不同，等温线的2个分支便会知，保德煤、象山煤、长治煤的镜质组反射率分别为分开，形成所谓的吸附回线。0．84％、2．09％、2．26％，分别属于贫瘦煤l／3焦煤、：

9、贫煤、瘦煤