煤層水鎖效應的消除及其對甲烷解吸特性的影響

劉 軍，楊 通，王立國,2，陳向軍

(1.河南理工大學 安全科學與工程學院，河南 焦作 454003；2. 河南省瓦斯地質與瓦斯治理重點試驗室，河南 焦作 454003；3. 煤炭安全生產與清潔高效利用省部共建協同創新中心，河南 焦作 454003)

0 引 言

我國作為世界上已知的第三大煤層氣儲量國，總量約3.7×1013m3，擁有龐大的煤層氣資源[1-2]。然而，我國煤層“三低一強”——低壓力、低滲透率、低飽和度及非均質性強的特征導致瓦斯采前抽采困難[3-4]。目前，多數高瓦斯突出礦區采用水力壓裂[5-6]、水力割縫[7-9]、水力擠出[10]以及水力沖孔[11-12]等水力措施作為一種增加煤層透氣性、提高抽采效果的技術措施。

由于毛細管力引起水鎖效應的產生，在水力化措施研究與應用過程中，在一定程度上抑制瓦斯抽采。從水鎖機理上進行分析，含瓦斯煤為水鎖效應提供了自然條件、物質條件和壓力條件[13]。胡友林[14-16]、吳家浩[17]等通過試驗對不同含水率煤樣的解吸時間與滲透率的變化情況進行評價，從中分析煤層氣儲層水鎖損害機理；宋金星等[18-19]提出壓裂液中加入親水性表面活性劑，減小壓裂液與煤表面的接觸角，降低毛管壓力，增強壓裂液的可排性，進而減緩水鎖效應。然而，親水型表面活性劑僅能在一定程度上減小毛細管力，并未消除毛細管力產生的阻礙作用，甚至實現將毛細管力由阻力向助力的轉變，進而促進瓦斯的抽采；同時，對于孔徑較小的微孔及納米級的孔徑而言，其產生的毛細管力仍較大，不利于瓦斯抽采。

在凝析……