煤层气是一种非常规油气资源,具有非常大的开发潜力,国内外学者对于煤层气的开发开展了大量研究。水力压裂是煤层气开发的主要手段,它主要是通过注入高压压裂液压裂地层形成裂缝,然后用携砂液携带支撑剂充填裂缝以增加裂缝的导流能力。裂缝中支撑剂的沉积与分布对裂缝导流能力至关重要,目前对于煤层裂缝中支撑剂的分布运移规律的研究主要集中在理论研究或数值模拟方面,而煤层中支撑剂的分布运移物理实验研究较少,为此开展煤层中支撑剂的分布规律的物理实验研究十分必要。采用自主设计的支撑剂沉降物理模拟装置进行支撑剂在裂缝中的铺设规律及影响因素的物模实验研究。实验以平衡高度、砂堤前缘坡度和砂堤前缘距离裂缝入口距离三个表征砂堤形态的参数为目标参数,系统研究了泵入排量、支撑剂密度、支撑剂粒径、压裂液粘度、砂比等因素对缝中铺砂分布的影响规律。结果表明,对平衡高度影响最大的是支撑剂粒径,而压裂液粘度对平衡高度的影响较小。平衡高度随着泵入排量和压裂液粘度的增加而减小,随着砂比、支撑剂密度和粒径的增大而增大;平衡时间随着泵入排量和压裂液粘度的增大而增大,随着砂比、支撑剂密度和粒径的增大而减小。同时比较理论计算值与实验测量值发现,实验测量值普遍小于理论计算值,平衡高度的误差为10%~20%,平衡时间的误差为5%~18%。本文研究对于煤层裂缝中支撑剂沉降规律有了更深认识,对煤层现场压裂施工参数优化具有一定的指导意义。