【摘要】 多孔介质中毛细管力作用下的气体/流体流动行为和流体分布对评价煤的孔隙破裂特性至关重要。

多孔介质中毛细管力作用下的气体/流体流动行为和流体分布对评价煤的孔隙破裂特性至关重要。在煤层气增产过程中，毛细管力对水力压裂后的返排效率至关重要。在Yuejian Lu等人的工作[1]中采用原位动态X射线微计算机断层扫描（X射线μ-CT）、场发射扫描电子显微镜（FE-SEM）和压汞孔隙率计（MIP）对两种不同润湿性的煤样进行了自吸行为的研究。使用碘化钾溶液（KI，10%重量）作为自吸液体，在X射线μ-CT成像过程中可视化煤塞的流体自吸过程。首先，利用Avizo 9.0对吸水、裂缝和矿物进行分段和解释。然后讨论了渗吸水的流动特性及渗吸的控制因素。最后，基于分形理论研究了渗吸对气水相对渗透率的影响。结果表明，孔隙破裂和矿物含量都会影响煤的自吸行为，前者起着重要作用。自发自吸过程可分为4个阶段，通过不同时间步长的流体分布来揭示流体流动特征。基于分形理论的毛细管力的结果表明，煤的气体相对渗透率随吸胀时间呈指数衰减（WD的气体相对磁导率从0.72mD降低到0.01mD，WZX的气体相对透射率从0.5mD降低到0.08mD）。压裂液的低回流量会导致严重的渗透率损害。回流排水时间越长，渗透性损害越严重。采用流动水可视化动力学方法研究了煤层气藏的自发渗吸行为及其控制因素。获取了煤塞各XY切片的吸水分布、裂缝孔隙度和矿物含量，以说明吸水行为以及裂缝和矿物对吸水的影响。采用分形理论和原位X射线μ-CT实验相结合的方法，计算了整个自吸过程中的气水渗透率。这项工作可以深入了解复杂的渗吸过程，有利于提高水力压裂的效率。

[1] Yuejian Lu, Dameng Liu, Yidong Cai, Qian Li, Yingfang Zhou, Spontaneous imbibition in coal with in-situ dynamic micro-CT imaging, Journal of Petroleum Science and Engineering, Volume 208, Part A, 2022, 109296.

 

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