皇凡生, 董长银, 康毅力, 管奕婷,尚校森, 周 童, 于乐香

(1.非常规油气开发教育部重点实验室(中国石油大学(华东)),山东青岛 266580; 2.中国石油大学(华东)石油工程学院,山东青岛 266580; 3.油气藏地质及开发工程国家重点实验室(西南石油大学),四川成都 610500;4.中国石油青海油田公司勘探开发研究院,甘肃敦煌 736202)

煤岩储层具有低强度、弱胶结、易坍塌、易碎等特点,在构造运动、钻完井、压裂、排采作业影响下,煤岩极易破坏失稳,导致大量煤粉产生[1]。在煤层气井排采过程中,煤粉随流体启动—运移不但会损害煤层渗透率,导致气井产能降低,而且还将诱发卡泵、埋泵等井下事故[2-3]。因此煤粉问题已构成制约煤层气连续稳定排采和产能提升的关键因素之一。排采实践表明,煤粉问题贯穿于气井生产的各个阶段,尤其以气-水合采阶段最为严重,该阶段出煤粉主要集中在产气初期[4-5]。国内外学者针对排水阶段煤粉启动机制已开展了大量研究,张芬娜等[6]、綦耀光等[7]、马飞英等[8]、皇凡生等[9]基于煤粉受力分析,建立了裂隙内煤粉启动流速/压力梯度模型,分析了煤粉粒径和裂隙宽度对煤粉启动的影响。与排水阶段不同,产气初期阶段裂隙内流型以泡状/段塞流为主,液相中含有一系列移动气泡[10]。迄今,针对移动气泡诱发裂隙内煤粉启动机制的研究还鲜有报道。笔者基于毛细力学、水动力学、扩展Derjaguin-Landau-Verwey-Overbeek (DLVO)理论和Johnson-Kendall-Roberts (JKR)接触理论,构建移动气泡诱发裂隙内煤粉启动力学模型,揭示煤粉启动微观力学机制,并基于此探究产气初期阶段煤粉防控技术对策。……