瓦斯压裂液的研究进展与应用实践

韩文静

（永城职业学院，永城 476600）

瓦斯压裂液的研究进展与应用实践

韩文静

（永城职业学院，永城 476600）

主要阐述瓦斯压裂液研究发展及应用实践进展，重点介绍清洁压裂液在煤层的应用情况，认为使瓦斯压裂液具有“瓦斯桥”功能，发展高效环保、低成本、低成本瓦斯压裂液具有重要的意义。

瓦斯压裂液 清洁压裂液 成本 瓦斯桥

引言

我国区域防治煤与瓦斯突出常采用煤层预抽瓦斯的措施。井下水力压裂作为提高煤层预抽效果的一种有效方法，是借助压裂液传导力进行瓦斯防治。瓦斯压裂液加速甲烷解吸能力，降低煤的毛细管阻力。因而，对瓦斯压裂液发展及应用实践进行研究具有重要的现实意义。

1 瓦斯压裂液的研究进展

瓦斯压裂液主要有活性水压裂液、泡沫压裂液、清洁压裂液和线性胶/冻胶压裂液。四种压裂液性能对比见表1。

研究表明，目前煤矿井下水力压裂常用压裂液以清水为主，存在造缝效率低与滤失量大的问题[1-2]。针对此问题，学者不断进行新型压裂液的优选[3]，下面主要针对线性胶/冻胶压裂液和清洁压裂液情况进行研究。

表1 四种压裂液对比

在线性胶/冻胶压裂液方面，郭建春等[4]利用瓜胶的天然高分子特性，配置了0.55%超高温改性瓜胶瓜胶压裂液。实验结果表明，这种压裂液抗的剪切能力良好。

赵辉等[5]采用人工合成的非离子型聚丙烯酰胺，得到了新型的冻胶压裂液配方(0.400%PAM+0.035%ZrOCl2)。这些新型压裂液取得了一定的增透效果，评价对优选出的冻胶压裂液，发现其具有耐剪切、无残渣、对煤层伤害低的特点。

清洁压裂液具有良好的流变性能和破胶性能，作为一种新型压裂液在天然气井中已经得到了广泛应用。2005年，中联煤层气有限责任公司成功将清洁压裂应用在陕西韩城地区煤层气井压裂中[6]，现在开始逐渐被应用在煤层上[7]。目前，已经有学者针对清洁压裂液的造缝效果进行了试验研究，结果发现清洁压裂液比清水造缝效果更好[3]。

陈尚斌等[8]进行了实验室瓦斯吸附解吸试验，发现清洁压裂液（配方为表面活性剂（0.8%VES）＋胶束促进剂（0.2%SYN）＋防膨剂（盐）（1.0%KCL）），比水更能促进煤层解吸，从而有利于瓦斯抽采。李亭等[9]在煤层现场水力压裂试验中，施工10口煤层气井均获得成功，发现清洁压裂液能有效提高瓦斯抽放效果。这种新型清洁压裂液所具有的特点是能很好地溶解煤层的部分有机物质。

通过研究国内外学者的研究结果[10-12]发现，高压压裂液在煤层中造缝时，在滤失作用下也会进入煤层孔隙中，从而对渗透率产生极大的伤害。卢义玉，杨枫[13]等开展了多组在有效应力作用下三种煤样烘干、含水与含清洁压裂液（表面活性剂（VES）+胶束促进剂（SYN）+放膨剂（KCL））的渗透率对比试验。研究发现：渗透率方面饱和清洁压裂液煤样比饱和水煤样平均高出177.83%；与清水相比，清洁压裂液有效降低了煤体内部孔隙表面液体张力，增大了瓦斯运移通道，有利于煤层气的抽采。车星祥等[14]使用五种液体进行煤岩填砂裂缝导流能力影响实验，发现导流能力由小到大依次为胍胶压裂液、0.5%微乳剂、清洁压裂液、0.3%SFA+0.5%SFB和晋城水源水。在导流能力上，清洁压裂液跟水源水较接近。

康毅力等[15]以川南煤田煤样为研究对象，进行工作液配伍性和顺序接触损害评价实验，发现与钻井完井液接触后，清洁压裂液损害最轻，瓜胶压裂液损害严重。陈德飞等[16]选取宁武盆地9号煤和现场用压裂液，采用氮气吸附和压裂液处理前后煤样的等温吸附实验，发现压裂液体系对煤样孔隙结构的影响程度依次为：清洁压裂液＜活性水压裂液＜瓜胶压裂液。

2 对瓦斯压裂液的发展展望

利用瓦斯压裂液，降低煤裂隙的毛细管阻力，提高压裂效果，并易于返排。充分提高瓦斯压裂液对煤的润湿能，把吸附瓦斯“驱赶”为“游离”瓦斯，使瓦斯压裂液同时具有“瓦斯桥”功能，给瓦斯压裂液中添加一种或几种能够吸附瓦斯的化学试剂（主要是偶极性表面活性剂），使裂隙下方的瓦斯在浓度差的作用下进入水中。在压裂液中，携带瓦斯的表面活性剂大分子做布朗运动，运移到裂隙上部时，在浓度差的作用下，这个过程就像是水中有一个允许瓦斯通过的桥，由此瓦斯进入瓦斯抽放系统。

在未来一段时期，满足控制成本和瓦斯压裂液技术需求的决定因素是瓦斯压裂液主体技术多元化及实现回收再利用。可见，未来瓦斯压裂液发展方向仍然是具备低伤害、低成本、高效环保等技术指标。

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[16]陈德飞，康毅力，李相臣.压裂液处理对煤岩孔隙结构的影响研究[C].中国力学学会，2013.

Research Progress and Application of Gas Fracturing Fluid

HAN Wenjing
(Yongcheng Vocational College, Yongcheng 476600)

Focuses on gas fracturing fluid on the development and application of practice, focuses on the application of clean fracturing fluid in the coal seam, the gas fracturing fluid is considered "gas bridge" function, development, environmental protection, low cost and low cost gas fracturing fluid has important significance.

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