Experimental study on characteristics of Jiamin damage in high-volatile bituminous coal reservoirs
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摘要:
近年来，新疆高挥发分烟煤储层成为我国煤层气开发的聚焦领域。煤层气修井停抽可导致储层贾敏伤害，进而减小煤层气井单井产能。以新疆高挥发分烟煤岩心为研究对象，通过物理模拟实验研究了高挥发分烟煤储层排采过程贾敏伤害形成特征，并利用低场核磁共振技术分析了伤害过程特征和贾敏伤害后气相占据的孔裂隙空间。结果表明：①单相水流阶段平行层理煤心水相渗透率（0.872×10−3～1.066×10−3 μm2）高出垂直层理煤心水相渗透率（0.064×10−3～0.112×10−3 μm2）1个数量级。贾敏伤害稳态后平行层理和垂直层理煤心渗透率伤害率分别达40.60%、50.00%；②贾敏伤害后煤心部分水不可流动且其体积随时间增大体积增大，导致贾敏后水驱过程渗透率递减；③物理模拟表明，重新开井排采无法通过地层水驱将修井停抽聚集的气体完全驱替出岩心，气体聚集成团位于中孔和大孔及裂隙中，占据渗流孔裂隙空间，导致水相渗透率减小，抑制煤层气井重新打开后排水降压；④建议通过加强气井管理、延长修井检泵周期、保持排采稳定、研制抑制贾敏的消泡剂、实施脉冲激励淘洗等方式弱化近井地带储层贾敏伤害，释放低产煤层气井产能。
Abstract:In recent years, the high volatile bituminous coal reservoir in Xinjiang has become the focus area for Coalbed Methane (CBM) development. The Jamin effect in the reservoir can be caused by well repair and pumping suspension, which in turn reduces the single-well productivity of CBM wells. This paper takes the high volatile bituminous coal reservoir in Xinjiang as the research object, studies the characteristics of Jamin damage formation during the drainage process in high volatile bituminous coal reservoirs through physical simulation experiments, and uses low-field nuclear magnetic resonance technology to analyze the characteristics of the damage process and the pore-fracture space occupied by gas phase after Jamin damage. The results show that: ①The permeability of the water phase in the parallel bedding coal sample (0.872×10−3～1.066×10−3 μm2) in the single-phase flow stage is one order of magnitude higher than that of the vertical bedding coal sample (0.064×10−3～0.112×10−3 μm2). The water phase permeability damage rate after Jia-min in parallel bedding and vertical bedding coal samples at steady-state reached 40.60% and 50.00%, respectively; ② After Jia-min damage, part of the water in coal core becomes non-mobile, and the volume of this part increases over time. This increase in volume leads to a decrease in permeability during the post-Jia-min waterflooding process;③The physical simulation suggests that when a CBM well temporarily halted for maintenance, the accumulated gas within the reservoir cannot be fully displaced by the formation water during subsequent re-opening and waterflooding. The gas tends to cluster in the medium and large pores and fractures, occupying the pore space for fluid flow. This leads to a reduction in water permeability and inhibits the effective removal of water upon re-opening of the CBM well, resulting in reduced drainage efficiency and pressure reduction;④ It is recommended to reduce Ja-min effect in the vicinity of the well and release the productivity of low-yield CBM wells by strengthening gas well management, extending well repair and pump inspection cycles, maintaining stable drainage, developing Jamin-suppressing antifoaming agents, and implementing pulse excitation flushing methods.
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0. 引 言
贾敏伤害指天然气气泡在地层水中运移经过狭窄喉道时，气泡弧面两端毛细管力大小不同引起气泡通过喉道阻力增大，导致储层采出率下降的现象[1-5]。贾敏伤害易发生于孔裂隙结构中的死端、盲角、环状通道等复杂结构[5-6]。大规模气泡堵死气流渠道，会形成储层气锁[7-8]。为便于理解，将贾敏伤害定义为由聚集的天然气气泡堵塞储层喉道造成渗透率下降并导致气−水两相流流动与采出率下降的现象（包括储层贾敏一般定义和储层气锁定义）。
前人多关注于裂隙发育的砂岩储层[4]和缝洞结构的碳酸盐岩储层[5]等常规天然气储层贾敏伤害。纪佑军等[9]发现贾敏伤害泡沫通过孔道时所受压力与其表面张力成正比，泡沫具有优先通过大孔道的微观运移特征；张宇等[10]通过采用水平集方法追踪界面变化，研究了贾敏伤害气泡运移规律，发现贾敏伤害程度与驱动压差、液相黏度、表面张力等因素正相关，低渗透率岩心贾敏伤害更大。
气−水两相流是煤层气开发过程中重要的物理过程。因排采措施不当导致气井停抽或煤储层产气通道出现断流，煤储层中集聚大量气泡，当气泡变大后造成煤储层产气通道堵塞，在喉道处发生贾敏伤害[11]，致使气体不能顺利通过喉道，阻止煤层气继续向井筒运移，造成供气能力不足，产气量下降（图1）。沁水盆地成庄区块煤储层中伊利石的存在切割了大量孔隙喉道，使喉道口变窄，孔隙喉道变窄导致多相流动时贾敏伤害更易发生[12]。频繁或较长时间停抽，使井内液面升高，近井地带煤层气解吸暂停，而远端煤层气并未停止解吸，气体会逐渐增大成气泡，堵塞住孔隙喉道，贾敏伤害形成（图2）。产气高峰期煤层气大量解吸、运移，含气饱和度突变增大， 产气量与产水量剧烈波动导致贾敏产生，将影响煤层气井高产产量与高产时间[13]；张聪等[8]认为利用二次压裂、电脉冲、径向水力喷射等方法解堵，可有效降低由贾敏效应导致的储层伤害。
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尽管前人剖析了煤储层贾敏伤害的现场表现并定性分析了贾敏伤害的微观机理，但尚未系统开展煤储层贾敏伤害物理模拟研究，其伤害实质并未系统揭示，特别是尚未揭示贾敏伤害过程气体阻塞两相流发生的孔裂隙空间尺度。近年来，新疆高挥发分烟煤储层逐渐成为我国煤层气勘探开发新的重要领域[14-15]，本文以新疆高挥发分烟煤储层为研究对象，基于实际排采过程中贾敏伤害形成过程，在实验室条件下利用在线低场核磁共振技术对贾敏伤害进行了物理模拟，分析贾敏伤害后气相占据的孔裂隙空间；在实验研究基础上，提出缓减储层贾敏伤害的应对措施建议，以期为高挥发分烟煤储层煤层气生产提供帮助。
1. 物理模拟方案
1.1 煤 样
在新疆准噶尔盆地南缘中段某煤层气开发目标区煤矿井下工作面采集大块煤样。煤样采集前清理煤岩壁面，使表面新鲜、平整；在井下迅速用厚样品袋包好并用宽胶带将煤样扎紧密封，升井后迅速装箱并在煤样四周用塑料泡沫充填。煤样运回实验室后处理为以下规格（表1）。
表 1 实验项目、制样规格及实验目的Table 1. Experimental project, samples’ specification, and experimental target编号 实验项目 制样规格 S-1 镜质组反射率 25 mm×25 mm×5 mm粉煤光片 S-2 工业分析 <0.2 mm粉末 S-3 煤岩组分 25 mm×25 mm×5 mm粉煤光片 S-4 贾敏伤害物理模拟 直径25 mm，长约45 mm圆柱样 根据国家标准GB/T 6948—2008《煤的镜质体反射率显微镜测定方法》、GB/T 30732—2014《煤的工业分析方法》、GB/T 8899—2013《煤的显微组分组和矿物测定方法》分别对S-1、S-2、S-3煤样开展镜质组反射率、工业分析和煤岩组分测试，煤样规格见表1。测得实验煤样镜质组最大反射率为0.67%，空气干燥基水分0.80%，干燥基灰分产率10.89%，干燥无灰基挥发分产率34.41%；镜质组含量35.22%，惰质组含量63.53%，壳质组含量1.25%。依据美国材料与试验协会标准（ASTM D388—2015），并基于实验煤样干燥无灰基挥发分产率大于31%的事实，认为实验煤样为高挥发分烟煤。
开展贾敏伤害物理模拟的柱塞样煤心，分为平行层理钻取煤心（S18）和垂直层理钻取煤心（C9）各1个；贾敏伤害物理模拟前都需要测量长、宽、质量、气测渗透率等参数（表2），其中气测渗透率测试按照标准SY/T 5336—2006《岩心分析方法》执行，采用岩心柱塞稳态法进行气体渗透率测试。
表 2 平行层理煤心和垂直层理煤心基本信息Table 2. Basic information of parallel stratification sample and perpendicular stratification sample编号 直径/mm 高/mm 干燥样质量/g 气测渗透率/（10−3 μm2） 饱水样质量/g S18 24.44 49.58 29.05 26.658 1 30.12 C9 24.46 49.19 30.52 2.672 4 31.72 1.2 实验仪器
近年来核磁共振技术被广泛运用于煤储层物性研究[16-17]。本次贾敏伤害物理模拟联合了CMPG（Carr-Purcell-Meiboom-Gill）序列T2谱测试技术和核磁共振成像技术（MRI）。CMPG序列测试T2谱参数为：回波时间0.15 ms，等待时间1 500 ms，回波串数为6 000 个。利用射频信号对岩心施加选层梯度磁场，进行频率编码和相位编码，并将得到岩心各点驰豫信息进行数学处理，可得到水相在岩心分布的核磁共振图像[18-19]。以Xoдот孔径分类方案为基础，T2信号分布与孔径分布的临界值为T2<2.5 ms表征微孔—过渡孔段（T2分布图中P1峰），2.5 ms <T2<100 ms表征中孔段（T2分布图中P2峰），T2>100 ms表征大孔及裂隙段（T2分布图中P3峰）[20-21]。
核磁共振驱替系统由氮气（N2）注入系统、水注入系统、围压及温度控制系统、岩心加持系统、射频及信号处理系统、驱替出口控制系统组成（图4）。实验开始前打开真空阀，将管线系统抽真空；储气罐和中间容器中分别存放物理模拟所需的地层水和高纯N2；实验采用驱替专用无磁加持器；通过围压及温度控制系统控制夹持器内氟油压力，以此控制岩心围压；实验温度30 ℃；通过驱替出口控制系统控制回压。采用苏州纽迈公司研发的MacroMR12-150H-I核磁共振仪（图5）开展驱替过程核磁共振及成像实验，磁场强度0.15 T，工作频率12.798 MHz。
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图 4 核磁共振驱替系统逻辑结构示意图Figure 4. Schematic Diagram of the Logical Structure of the Nuclear Magnetic Resonance (NMR) Displacement System1.3 物理模拟步骤
本次物理模拟思路是模拟近井地带储层岩心经历气−水两相流阶段到达稳定产气后，井筒故障导致长期修井停抽，此时地层水停止产出，近井煤层气继续解吸发生聚集；修井完成后重新开井，储层压力恢复重新排水采气而聚集的煤层气导致产水及排水降压受阻的过程。具体步骤如下。
阶段1：单相水流阶段模拟。干燥煤心抽真空、饱和模拟地层水（矿化度10 000 mg/L的KCl溶液），以7 MPa注入压力、3 MPa 出口压力、10 MPa围压进行水相渗透率测试（使用上述地层水），每隔30 min记录一次T2和MRI（不停泵），待核磁共振T2谱稳定且出口流量不变后，记录T2和MRI图，记录出一定时间出水总质量。
阶段2：气−水两相流产气阶段模拟。阶段一完成后岩心不卸载，7 MPa注入压力，3 MPa出口压力，10 MPa围压进行N2驱水测试，每隔0.5 h入口端和出口端降低0.5 MPa压力（模拟单相气开采阶段流压下降过程），每隔30 min记录一次T2和MRI （不停泵），至入口压力为5 MPa、出口压力为1 MPa时，停止驱替，记录T2和MRI。
阶段3：修井停抽过程煤层气聚集模拟。阶段二完成后岩心不卸载，入口端打开，出口端封闭，以5 MPa注入压力向岩心中注入N2，模拟煤层气井停抽后近井储层煤层气聚集过程；观察出口端与入口端压力值，待入口端与出口端压力均在5 MPa时停止，每隔30 min记录驱替过程T2和MRI （不停泵）。
阶段4：重新开井地层水产出模拟。阶段三完成后岩心不卸载，出、入口端打开，以7 MPa压力注入配置的地层水，围压10 MPa，出口压力3 MPa，物理模拟远井储层地层水驱近井聚集煤层气、形成贾敏伤害的过程，每隔30 min记录一次T2和MRI （不停泵），稳定后记录T2并计算相对渗透率。
因重新开井后贾敏伤害将导致地层水产出受阻，进而导致重新开井后排水降压受阻抑制降压漏斗扩展，故以单相水流渗透率与气锁伤害后水相渗透率的差异大小来刻画气锁伤害程度。实际储层岩心尺度下压差较小，为便于观察实验现象本次压力设置适当放大了岩心两端压差。
1.4 渗透率计算
由于在贾敏伤害前后实验条件均为7 MPa入口压力、10 MPa围压及3 MPa出口压力，故贾敏伤害前后水相渗透率测试时有效应力一致，入口及出口端压差一致，再加上为同一煤心（流动横截面积及煤心长度一致）和两次采用相同矿化度地层水测试（黏滞系数一致）。根据达西定律，流量决定了贾敏伤害前后煤心的渗透率大小。煤心贾敏伤害前后水相渗透率可分别表示为
$$ {K_0} = \frac{{{\text{u}}L{Q_0}}}{{\Delta {\text{p}}A}} \times {10^2} $$ (1) $$ {K_1} = \frac{{{\text{u}}L{Q_1}}}{{\Delta {\text{p}}A}} \times {10^2} $$ (2) 式中：K0、K1分别为贾敏伤害前、后的水相渗透率，10−3 μm2；u为地层水黏滞系数，mPa·s；L为煤岩心长度，cm；Q0、Q1分别为贾敏伤害前、后地层水单位时间内通过煤心的体积，cm3/s；Δp为煤岩心两端压差，MPa；A为岩心横截面积，cm2。贾敏伤害前后水相渗透率伤害率（PDR）计算公式可表达为
$$ {{\mathrm{PDR}}} = \frac{{{K_0} - {K_1}}}{{{K_0}}} \times 100\% $$ (3) 2. 单相水渗流特征
单相水流阶段平行层理S18煤心水相渗透率介于（0.872～1.066）× 10−3 μm2（图6a）；随时间增大，S18煤心渗透率逐渐减小，至180 min后趋于稳定。T2谱图显示，在60～120 min内，P3峰信号量有一定程度的下降，表明大孔渗流空间减小；而在120 min后，T2谱趋于稳定（图7a）。
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图 6 煤心单相水渗透率：Figure 6. Permeability of single-phase water in coal: (a) Sample S18; (b) Sample C9C9煤心水相渗透率明显小于S18煤心，介于（0.064～0.112）× 10−3 μm2（图6b），反映垂直层理煤心单相水渗透率小于平行层理煤心；随时间增大，C9煤心渗透率逐渐减小，至240 min后趋于稳定。T2谱图显示，在60～120 min内，P3峰信号量有一定程度的下降，表明大孔渗流空间减小；而在120 min后，T2谱趋于稳定（图7b）。
S18、C9煤心的单相水渗透率分别在180、300 min趋于稳定（图6）。渗透率随时间先下降，主要是由于单相水流动过程颗粒在孔隙中运移堵塞部分渗流通道。随着水相渗流通道逐渐保持稳定，渗透率趋于稳定。因此，将单相水流动阶段稳定后的最后一次渗透率测试点定义为贾敏伤害前的水相渗透率K0。此外，两煤心单相流动过程T2谱P2和P3峰信号量明显大于饱和水煤心，可见驱替过程中煤心大孔渗吸作用明显。
MRI图能够反映多孔介质渗流孔裂隙内流体运移情况。在单相水流阶段，S18、C9煤心的MRI信号量随时间逐步降低至趋于稳定。具体表现为：S18煤心在120 min时，煤心中部信号量明显弱于60 min，而240 min时信号量与120 min接近；120 min信号亮点相对于60 min变得不连续，渗流范围变小；C9煤心在120 min时信号量也明显弱于60 min，240 min时信号量进一步缩小。这些现象表明，从单相水流动启动到稳定过程中，渗流空间逐渐减小。其原因可能是单相水流动过程中，颗粒在孔隙中运并移堵塞了部分渗流通道。此外，对比S18煤心与C9煤心的MRI图发现，煤心渗流空间主要沿层理方向展布（图8），这可能是S18煤心在单相水流阶段渗透率是C9煤心的9.3～10.9倍的重要原因。
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图 8 单相水阶段S18、C9煤心核磁共振成像图Figure 8. NMR imaging of S18 and C9 samples during the single-phase water flow stage3. 气−水两相渗流特征
气驱水压力逐渐下降过程模拟近井地带煤层气采出过程气−水两相流过程，可见气驱30 min后，S18煤心和C9煤心T2谱P2和P3峰信号量显著低于水驱稳定状态T2谱（图9），P1峰信号量略低于水驱稳定状态T2谱，说明气驱过程中孔、大孔及裂隙中的水能够被部分驱替出岩心，而微孔和过渡孔中的水很难被驱替。随气驱压力下降过程中，30～60 min时，T2谱P2峰信号量略下降，60 min后T2谱总体趋于稳定，说明随气驱压力减小，有效应力增大，实验煤心中水很难被驱替出，逐步形成束缚水状态（图10）。
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图 9 气驱水结束阶段（单相气产气阶段）T2谱Figure 9. T2 spectrum at the end of water displacement by gas (single-phase gas production stage)![]()
图 10 气驱水过程S18煤心和C9煤心核磁共振成像图Figure 10. 10 NMR imaging diagrams of Sample S18 and Sample C9 during gas displacing water4. 贾敏伤害特征
贾敏伤害过程后S18煤心水相渗透率介于（0.517～0.662）× 10−3 μm2（图11a），随时间增大，可见S18煤心渗透率逐渐减小，至120 min后趋于稳定；S18煤心单相水驱稳定水相渗透率K1=0.872 × 10−3 μm2，据此计算得S18煤心贾敏伤害水相渗透率伤害率为40.60%。尽管贾敏伤害发生后S18煤心水驱水相渗透率逐步下降，但其T2谱总体趋于稳定，意味着岩心部分水不可流动且该部分体积随时间增大而增大，导致岩心含水量不变但渗透率递减现象（图12a）。
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图 11 煤心单相水渗透率（K0）与贾敏伤害后水相渗透率Figure 11. Water permeability of single-phase (K0) and post-ja-min water-phase permeability in coal cores![]()
图 12 单相水驱稳定状态、气驱稳定状态和气锁过程T2谱Figure 12. T2 spectrum during the steady state of single-phase water flooding, steady state of gas flooding, and gas-locking process贾敏伤害后C9煤心水相渗透率明显小于S18煤心，稳定在0.032 × 10−3 μm2（图11b）；C9煤心单相水驱稳定水相渗透率为0.064× 10−3 μm2，据此计算得C9煤心贾敏伤害水相渗透率伤害率为50.00%。贾敏伤害后C9煤心水驱水相渗透率总体保持稳定，T2谱呈总体稳定局部略微波动态势，说明岩心中渗流空间总体保持稳定、局部略微波动。
结合各阶段T2谱来看（图13），尽管贾敏伤害发生后，S18、C9煤心重新水驱P2和P3峰信号量显著增大，但仍然不及单相水驱稳定状态的P2和P3峰信号量，说明修井停抽期间，煤层气在岩心中聚集。重新打开排采后，这些气体无法被地层水完全驱替出岩心，而是聚集成团，占据中孔、大孔及裂隙中的渗流孔隙空间。这导致水相渗透率减小，进而抑制了煤层气井重新打开排采后的排水降压。
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图 13 单相水驱稳定状态、气驱稳定状态、贾敏伤害后和重新排采后T2谱Figure 13. T2 spectrum of steady-state single-phase water flooding, steady-state gas flooding, post-ja-min effect Damage, and after re-production对比S18、C9煤心贾敏伤害后重新水驱稳定与单相水驱稳定T2谱，可以发现，P1、P2和P3峰信号量均较低（图14），说明因停抽聚集的气体在微孔、过渡孔、中孔、大孔及裂隙中均有存在。由于P2和P3峰信号量主要反映水渗流空间变化，发现聚集气体的主要位于P3峰信号量最高位置附近反映的渗流空间，而P2和P3峰连接部位和P2峰部位反映的渗流空间聚集气量较少，说明气体聚集后主要占据大孔及裂隙水渗流空间，进而导致水相渗透率较低（图14）；平行于层理煤心S18（图14a）气体聚集占据大孔及裂隙水渗流空间的程度大于垂直于层理煤心C9（图14b）。
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图 14 单相水驱稳定状态和重新排采后T2谱Figure 14. T2 spectrum of steady-state single-phase water flooding and after re-production: (a) Sample S18; (b) Sample C9对比S18、C9煤心贾敏伤害重新水驱稳定MRI图与单相水驱稳定MRI图，可以发现，重新水驱稳定后S18煤心渗流通道范围变小且变得相对分散（图15）；尽管C9煤心局部水信号增大明显（因气泡聚集导致该部分水不可流动），但总体渗流范围变小（图15）。
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图 15 单相水驱稳定状态和贾敏伤害重新水驱稳定S18、C9煤心核磁共振成像图Figure 15. NMR imaging of S18 and C9 samples during steady-states of water flooding before and after Jiamin effect5. 建 议
平行层理和垂直层理高挥发分烟煤心贾敏伤害前后水相渗透率演化及T2谱、MRI图显示，贾敏伤害后气相聚集占据了部分中孔、大孔及裂隙，水相渗流空间有较大程度减小，煤岩水相渗透率有较大幅度减小；而修井停抽过程地下水位逐渐恢复，修井结束后重新开井水相渗透率减小将导致排水降压受阻，抑制远井地带供气。据此对高挥发分烟煤储层排采提出以下3点建议.
1）加强气井管理，延长修井检泵周期，保持排采连续、稳定
针对煤层气井抽油机的管理，通过数智化技术延长设备检修周期，减少修井作业的频次；精细化设计排采制度，预防煤粉大规模产出和支撑剂失效；通过在地面上采用安装旋转井口和在井下采用活络防脱器及扶正器的方式，抑制煤层气井偏磨；通过故障预诊断、精细化养护和人员培训等方式提高排采管理能力与设备稳定性，进而延长修井检泵周期；在产气量提升期，应控制流压与套压降幅小幅稳定下降，避免压力剧烈波动和短暂髙峰产气出现。
2）研制抑制贾敏的消泡剂
高挥发分烟煤因表面极性含氧基团较多因而具有较强界面张力和亲水性，水驱过程中易发生因渗吸导致分散气泡聚集占据较大渗流孔空间。本次实验揭示高挥发分烟煤贾敏本质上属于液多气少的“大气泡分散体”，建议研制低伤害、低密度、低成本、具有较强分散性的消泡剂，实现储层渗流孔裂隙气液状态由“大气泡分散体”转为可被采出的“小气泡分散体，从而抑制近井已解吸煤层气气泡聚集现象。
3）通过脉冲激励淘洗解除近井地带贾敏
脉冲激励淘洗通过“注气管注气→环空注水→脉冲精确快速放喷”方式，可在修井阶段和生产阶段实现增加近井地带煤储层裂缝、疏通煤储层通道、缓解贾敏伤害、提高低产井产量的目的。新疆某煤层气开发区块，针对因贾敏伤害和煤粉堵塞的低产井实施了脉冲激励淘洗工艺，工艺实施后低产井煤层气井产量较工艺实施前平均提升了364%。
6. 结 论
通过物理模拟实验研究了高挥发分烟煤储层排采过程贾敏伤害形成特征。得到如下主要结论。
1）贾敏伤害稳态后平行层理和垂直层理煤心贾敏水相渗透率伤害率分别达40.60%和50.00%；
2）贾敏伤害后煤心部分水不可流动且该部分体积随时间增大体积增大，导致贾敏伤害后水驱过程渗透率递减；
3）修井停抽聚集的气体后期重新开井排采无法通过地层水驱完全驱替出岩心，气体聚集成团位于中孔和大孔及裂隙中，占据渗流孔隙空间，导致水相渗透率减小，抑制煤层气井重新打开排采后排水降压；
4）为了提升贾敏伤害低产煤层气井产能，建议加强气井管理，延长修井检泵周期，保持排采稳定，研发针对贾敏伤害的消泡剂，实施脉冲激励淘洗技术。
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图 4 核磁共振驱替系统逻辑结构示意图
Figure 4. Schematic Diagram of the Logical Structure of the Nuclear Magnetic Resonance (NMR) Displacement System
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图 6 煤心单相水渗透率：
Figure 6. Permeability of single-phase water in coal: (a) Sample S18; (b) Sample C9
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图 8 单相水阶段S18、C9煤心核磁共振成像图
Figure 8. NMR imaging of S18 and C9 samples during the single-phase water flow stage
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图 9 气驱水结束阶段（单相气产气阶段）T2谱
Figure 9. T2 spectrum at the end of water displacement by gas (single-phase gas production stage)
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图 10 气驱水过程S18煤心和C9煤心核磁共振成像图
Figure 10. 10 NMR imaging diagrams of Sample S18 and Sample C9 during gas displacing water
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图 11 煤心单相水渗透率（K0）与贾敏伤害后水相渗透率
Figure 11. Water permeability of single-phase (K0) and post-ja-min water-phase permeability in coal cores
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图 12 单相水驱稳定状态、气驱稳定状态和气锁过程T2谱
Figure 12. T2 spectrum during the steady state of single-phase water flooding, steady state of gas flooding, and gas-locking process
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图 13 单相水驱稳定状态、气驱稳定状态、贾敏伤害后和重新排采后T2谱
Figure 13. T2 spectrum of steady-state single-phase water flooding, steady-state gas flooding, post-ja-min effect Damage, and after re-production
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图 14 单相水驱稳定状态和重新排采后T2谱
Figure 14. T2 spectrum of steady-state single-phase water flooding and after re-production: (a) Sample S18; (b) Sample C9
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图 15 单相水驱稳定状态和贾敏伤害重新水驱稳定S18、C9煤心核磁共振成像图
Figure 15. NMR imaging of S18 and C9 samples during steady-states of water flooding before and after Jiamin effect
表 1 实验项目、制样规格及实验目的
Table 1 Experimental project, samples’ specification, and experimental target
编号 实验项目 制样规格 S-1 镜质组反射率 25 mm×25 mm×5 mm粉煤光片 S-2 工业分析 <0.2 mm粉末 S-3 煤岩组分 25 mm×25 mm×5 mm粉煤光片 S-4 贾敏伤害物理模拟 直径25 mm，长约45 mm圆柱样 
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表 2 平行层理煤心和垂直层理煤心基本信息
Table 2 Basic information of parallel stratification sample and perpendicular stratification sample
编号 直径/mm 高/mm 干燥样质量/g 气测渗透率/（10−3 μm2） 饱水样质量/g S18 24.44 49.58 29.05 26.658 1 30.12 C9 24.46 49.19 30.52 2.672 4 31.72
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[1] 何更生. 油层物理[M]. 北京:石油工业出版社,1994:217−218. [2] 吕露,欧阳传湘,张智君,等. 低渗透砂岩储层贾敏效应实验评价及解除措施:以塔里木油田巴什托普东河塘组为例[J]. 地质科技情报,2012,31(2):80−83. LÜ/LV/LU/LYU) Lu,OUYANG Chuanxiang,ZHANG Zhijun,et al. Jamin effect evaluation experiment and release measures of low permeability sandstone reservoir:An example from baxtopu donghetang formation within Tarim oilfield[J]. Bulletin of Geological Science and Technology,2012,31(2):80−83.
[3] 张小琴,王宇池,王永青,等. 减缓低渗透储层贾敏效应的方法研究[J]. 合成材料老化与应用,2013,42(2):28−32. ZHANG Xiaoqin,WANG Yuchi,WANG Yongqing,et al. Study on the method of reducing jamin effect in the low permeability oil field[J]. Synthetic Materials Aging and Application,2013,42(2):28−32.
[4] MO F,DU Z M,PENG X L,et al. Pore-scale analysis of flow resistance in tight sandstones and its relationship with permeability jail[J]. Journal of Natural Gas Science and Engineering,2017,44:314−327. doi: 10.1016/j.jngse.2017.04.024
[5] WANG L,YANG S L,PENG X,et al. An improved visual investigation on gas–water flow characteristics and trapped gas formation mechanism of fracture–cavity carbonate gas reservoir[J]. Journal of Natural Gas Science and Engineering,2018,49:213−226. doi: 10.1016/j.jngse.2017.11.010
[6] 叶礼友. 川中须家河组低渗砂岩气藏渗流机理及储层评价研究[D]. 北京:中国科学院研究生院,2011. YE Liyou. Study on Percolation Mechanism and Reservoir Evaluation of Xujiahe Low Permeability Sandstone Gas Reservoir in Central Sichuan Basin[D]. Beijing:Graduate University of Chinese Academy of Sciences,2011.
[7] 李仰民,王立龙,刘国伟,等. 煤层气井排采过程中的储层伤害机理研究[J]. 中国煤层气,2010,7(7):39−47. LI Yangmin,WANG Lilong,HU Guowei,et al. Study on coal reservoir damage mechanism in dewatering and extraction process of CBM wells[J]. China Coalbed Methane,2010,7(7):39−47.
[8] 张聪,李梦溪,王立龙,等. 沁水盆地南部樊庄区块煤层气井增产措施与实践[J]. 天然气工业,2011,31(11):26−29. ZHANG Cong,LI Mengxi,WANG Lilong,et al. Natural Gas Industry,2011,31(11):26−29.
[9] 纪佑军,王力龙,韩海水,等. 泡沫在孔隙介质中的微观流动特征研究[J]. 西南石油大学学报(自然科学版),2022,44(4):111−120. JI Youjun,WANG Lilong,HAN Haishui,et al. Study on microscopic flow characteristics of foam in porous media[J]. Journal of Southwest Petroleum University (Science & Technology Edition),2022,44(4):111−120.
[10] 张宇,王飞. 微尺度下泡沫贾敏效应数值模拟分析[J]. 能源化工,2023,44(3):49−54. doi: 10.3969/j.issn.1006-7906.2023.03.011 ZHANG Yu,WANG Fei. Numerical simulation analysis of Jamin effect of foam in microscale[J]. Energy Chemical Industry,2023,44(3):49−54. doi: 10.3969/j.issn.1006-7906.2023.03.011
[11] 刘展,张雷,蒋轲,等. 煤层气多分支水平井产能影响因素及增产稳产对策——以鄂尔多斯盆地三交区块为例[J]. 天然气工业,2018,38(增刊1):65−68. LIU Zhan,ZHANG Lei,JIANG Ke,et al. Analysis of productivity influencing factors and strategies for production enhancement and stability of coalbed methane multilateral horizontal wells:A case study of Sanjiao Block in Ordos Basin[J]. Natural Gas Industry,2018,38(Suppl 1):65−68.
[12] 程乔,胡宝林,徐宏杰,等. 沁水盆地南部煤层气井排采伤害判别模式[J]. 煤炭学报,2014,39(9):1879−1885. CHENG Qiao,HU Baolin,XU Hongjie,et al. Discrimination model on damage mechanism in the extraction process of CBM wells in Southern Qinshui Basin[J]. Journal of China Coal Society,2014,39(9):1879−1885.
[13] 刘江,桑树勋,周效志,等. 六盘水地区煤层气井合层排采实践与认识[J]. 煤田地质与勘探,2020,48(3):93−99. LIU Jiang,SANG Shuxun,ZHOU Xiaozhi,et al. Practice and understanding of multi-layer drainage of CBM wells\r in Liupanshui area[J]. Coal Geology & Exploration,2020,48(3):93−99.
[14] 梁运培,朱拴成,陈亮,等. 倾斜碎软煤层群煤层气协调开发关键技术——以艾维尔沟矿区为例[J]. 煤炭科学技术,2024,52(1):211−220. LIANG Yunpei,ZHU Shuancheng,CHEN Liang,et al. Key technologies for coordinated development of coalbed methane in inclined soft coal seam groups:A case study of Aiweigou Mining Area[J]. Coal Science and Technology,2024,52(1):211−220.
[15] 桑树勋,李瑞明,刘世奇,等. 新疆煤层气大规模高效勘探开发关键技术领域研究进展与突破方向[J]. 煤炭学报,2024,49(1):563−585. SANG Shuxun,LI Ruiming,LIU Shiqi,et al. Research progress and breakthrough directions of the key technical fields for large scale and efficient exploration and development of coalbed methane in Xinjiang[J]. Journal of China Coal Society,2024,49(1):563−585.
[16] 刘世奇,桑树勋,杨延辉,等. 基于低场核磁共振的高阶煤平行与垂直层理结构特征[J]. 煤炭科学技术,2018,46(10):110−116. LIU Shiqi,SANG Shuxun,YANG Yanhui,et al. Structure features of high rank coal in parallel bedding and vertical bedding based on low field nuclear magnetic resonance[J]. Coal Science and Technology,2018,46(10):110−116.
[17] 余杰,秦瑞宝,黄涛,等. 基于核磁共振技术的煤层含气量评价方法[J]. 煤炭科学技术,2023,51(11):158−165. doi: 10.12438/cst.QN21-011 YU Jie,QIN Ruibao,HUANG Tao,et al. Evaluating method of gas content of coalbed methane based on nuclear magnetic resonance technology[J]. Coal Science and Technology,2023,51(11):158−165. doi: 10.12438/cst.QN21-011
[18] ZHAO J F,LV Q,LI Y H,et al. In-situ visual observation for the formation and dissociation of methane hydrates in porous media by magnetic resonance imaging[J]. Magnetic Resonance Imaging,2015,33(4):485−490. doi: 10.1016/j.mri.2014.12.010
[19] WERTH C J,ZHANG C Y,BRUSSEAU M L,et al. A review of non-invasive imaging methods and applications in contaminant hydrogeology research[J]. Journal of Contaminant Hydrology,2010,113(1−4):1−24. doi: 10.1016/j.jconhyd.2010.01.001
[20] YAO Y B,LIU D M,CHE Y,et al. Petrophysical characterization of coals by low-field nuclear magnetic resonance (NMR)[J]. Fuel,2010,89(7):1371−1380. doi: 10.1016/j.fuel.2009.11.005
[21] LI Y,TANG D Z,XU H,et al. Experimental research on coal permeability:The roles of effective stress and gas slippage[J]. Journal of Natural Gas Science and Engineering,2014,21:481−488. doi: 10.1016/j.jngse.2014.09.004
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