兩種鉆井液常規(guī)性能如表2所示，評(píng)價(jià)結(jié)果見(jiàn)圖1和表3～5。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：①CBMD鉆井液降解率達(dá)88.89％，殘?jiān)蕛H0.58％；②降解后，CBMD鉆井液滲透率恢復(fù)率較高，最高達(dá)100％，WGJH鉆井液滲透率恢復(fù)率最高不超過(guò)30％；③CBMD鉆井液污染過(guò)的煤樣解吸量比達(dá)95.89％與清水接近，WGJH鉆井液污染過(guò)的煤樣解吸量比為20.11％；④CBMD鉆井液具好的保護(hù)煤層效果，WGJH鉆井液保護(hù)煤層效果為差。
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國(guó)內(nèi)初期采用WGJH鉆進(jìn)煤層后，絕大多數(shù)井排水階段的排水量極低，如不采取措施基本不產(chǎn)氣。CBMD在山西省沁水進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，目前正處于排水階段，日排水量約為10m3。實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)結(jié)果有效地解釋了現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用WGJH后煤層產(chǎn)氣低甚至不產(chǎn)氣的原因，證明了評(píng)價(jià)方法的可靠性。
3．2 討論
3．2．1煤樣含水飽和度對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響
干濕巖樣解吸實(shí)驗(yàn)對(duì)比表明，清水侵入后煤樣甲烷解吸量降低明顯，下降了2.3mL／g。分析認(rèn)為，清水侵入后煤樣含水飽和度增加足造成解吸能力下降的主要因素。一般認(rèn)為，甲烷主要賦存于煤巖基塊之中，基塊呈弱親水性且孔喉細(xì)小，毛管壓力高，故具有很強(qiáng)的白吸能力[17]。水相侵入后，不易返排，易形成水相圈閉。圈閉致使?jié)B流通道受阻，基塊壓力難于降低，抑制了甲烷的解吸。因此，室內(nèi)實(shí)驗(yàn)時(shí)，要求煤樣具有相近的含水飽和度。
3．2．2基塊空間尺寸對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響
Harpalani等研究認(rèn)為，解吸速率、解吸量與基塊空間尺寸關(guān)系密切，基塊尺寸越小，解吸時(shí)間越短，解吸速率越快，解吸越為徹底[18]。因此，基塊空間尺寸越小，越有利于解吸、擴(kuò)散、滲流及管流的匹配，越有利于煤層氣的高效開(kāi)發(fā)。本文及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)選擇60～80目之間的煤粒作為實(shí)驗(yàn)樣品，就是因?yàn)樵谠摿６认?，煤層甲烷的解吸速率和解吸量滿足現(xiàn)有儀器對(duì)吸附解吸精度和時(shí)間的要求。煤樣粒度大，吸附解吸速率慢，實(shí)驗(yàn)耗時(shí)長(zhǎng)，影響實(shí)際精度。煤樣粒度小，孔滲通道類(lèi)型不完全，實(shí)驗(yàn)代表性較差。現(xiàn)場(chǎng)煤層壓裂及復(fù)雜結(jié)構(gòu)井技術(shù)，在增加單井控制面積、增加井筒與煤層接觸面積的同時(shí)，也減小了控制范圍內(nèi)煤巖基塊空間尺寸，故而在較短時(shí)間內(nèi)，其煤層氣產(chǎn)量可獲得較大程度的提升[19]。
3．2．3CBMD與WGJH保護(hù)煤層效果分析
CBMD鉆井液降解前黏度為27mPa·s，可有效攜巖。降解后，鉆井完井液聚合物長(zhǎng)分子鏈被剪斷，吸附能力大幅降低，表觀黏度降為4mPa·s，流動(dòng)性與清水相近，極易脫附和返排，保護(hù)了煤層的解吸能力(解吸率95.89％)和滲流通道恢復(fù)能力(滲透率恢復(fù)率100.89％)。另外，實(shí)驗(yàn)中部分煤樣實(shí)驗(yàn)點(diǎn)的滲透率恢復(fù)率大于100％，主要是因?yàn)榻到鈩└纳屏烁罾淼陌l(fā)育狀態(tài)。
WGJH鉆井液幾乎不具降解性能，其黏度較高，流動(dòng)性較差，滲透率恢復(fù)率低，因此，侵入煤層后很難從煤層中返排出來(lái)，煤層滲流通道處于堵塞狀態(tài)，解吸能力易受到影響。此外，鉆井液中的高分子聚合物，像致密膜一樣包裹和吸附于煤巖表面，阻礙了煤層甲烷的解吸。
4 結(jié)論與建議
1)基于煤層氣產(chǎn)出及損害機(jī)理，提出了鉆井液損害煤層評(píng)價(jià)方法。方法采用解吸量比和滲透率恢復(fù)率作為評(píng)價(jià)鉆井液損害及保護(hù)煤層效果的兩個(gè)參數(shù)。
2)評(píng)價(jià)了煤層氣自降解鉆井液和常規(guī)無(wú)固相聚合物鉆井液儲(chǔ)層損害與保護(hù)能力，室內(nèi)實(shí)驗(yàn)及現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)結(jié)果表明，方法簡(jiǎn)單、實(shí)用、有效。建議采用解吸量比和滲透率恢復(fù)率作為鉆井液損害及保護(hù)煤層效果的評(píng)價(jià)參數(shù)。
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