【7A文】沁水盆地南部地应力及其对煤储层渗透率影响.ppt

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1、沁水盆地南部地应力及其对煤储层渗透性影响2内容提要概述沁水盆地南部现今地应力特征沁水盆地南部现今地应力对煤储层渗透性的影响几点认识3一、概述赋存环境因素（地应力、地温和地下水）是地球内能以不同形式的表现；煤层气形成和富集成藏作用过程除受控于“生、储、保”条件外，还依赖赋存环境条件，也就是能量场条件4图1煤储层多相介质多场耦合作用示意图①和②属渗流作用；③属吸附与解吸作用；④属物理化学作用；⑤属物理力学作用；⑥属溶解作用；⑦多场耦合作用煤层气开发是通过特定的工程及其开发方式来改变煤层气赋存环境条件使煤储层条件发生变化的过程。煤层气开发受控于地应力场、地下水压力场和地温场等多场耦合作用。5

2、二、沁水盆地南部现今地应力特征原地应力测试，一般采用微型压裂法。测试时用注入泵以大排量向煤层注水，迅速使煤层产生裂缝，对压降曲线进行分析，获得裂缝的闭合压力。微型压裂一般需要进行三至四个周期的注入压降测试。6表1沁水盆地南部水力压裂试验参数统计表（一）研究区煤储层水压致裂测试结果78（1）压裂裂缝展布方向（2）压裂裂缝延伸长度煤储层压裂的裂缝分布9（二）地应力随深度的变化10最大水平主应力6.42-41.86MPa，平均为17.21MPa，最大水平主应力梯度为1.17-4.79MPa/100m，平均为2.64MPa/100m；最小水平主应力3.30-26.40MPa，平均为11.391

3、MPa；最小水平主应力梯度为0.99-2.85MPa/100m，平均为1.77MPa/100m。11两个水平应力分量不相等。(σH/σh)在1.07～1.71之间，平均为1.46在650m以浅为0.43～1.77，平均为0.95，在650m以深为0.76～1.72，平均为1.03。12如果用侧压系数λ表示两个水平应力的平均值与垂直应力σv之比，侧压系数λ值一般为0.42—1.42，平均为0.82，并且与测点距地表深度有一定的趋向性。（三）垂直应力与水平应力之间的关系ⅠⅡⅢ伸张带过渡带压缩带13（1）在650m以浅最小水平主应力小于12MPa应力状态（2）在650m-1000m最小水平主

4、应力12-20MPa应力状态（3）在1000m以深最小水平主应力大于20MPa应力状态ⅠⅡⅢ伸张带过渡带压缩带14沁水盆地现代地应力作用较弱，煤岩层处于拉张应力场中，煤储层渗透率相对与我国其他地区较高，但与美国、澳大利亚相比，沁水盆地煤储层所承受的现代地应力较大。美国黑勇士盆地最小水平主应力值一般1-6MPa，澳大利亚东部悉尼盆地、鲍恩盆地1-10MPa，少数达14MPa；而沁水盆地南部1200m以浅主采煤层最小水平主应力3.30-26.40MPa，平均为11.391MPa和顺区块15图沁水盆地南部地区煤层气井压裂裂缝监测成果对研究区施工的13口煤层气勘探井的24层煤层压裂裂缝进行了大

5、地电位监测，监测结果统计如图所示.（四）地应力的方向16统计可知，优势方位为NEE向反映本区现今地应力作用方向主要以NEE-SWW方向为特征。从裂缝分布也表明现代地应力强度较弱，不足以控制裂缝的延伸方向。表2裂缝走向分组频率统计表17压裂裂缝开裂位置监测结果根据微地震走时进行震源定位，由微地震震源的空间分布描述裂缝轮廓。微地震震源空间分布在柱坐标系三个坐标面上的投影，可以分别描述裂缝的长度、方位。18根据区域上较大地震震源机制解和分布广泛的小震综合断面解分析，研究区现代地壳构造应力场的主压应力轴方位为NEE向，仰角为10°，近水平；主张应力轴方位为NNW，仰角为30°-50°。其基本表

6、现是以NEE-SWW方向的近水平挤压和NNW-SSE向的拉张应力为特征。19三、沁水盆地南部现今地应力对煤储层渗透性的影响20通过对沁水盆地南部煤储层试井渗透率与地应力进行相关统计分析发现，煤层渗透率与地应力之间呈指数关系：21222324沁水盆地南部煤储层两个水平主应力σhmax和σhmin之比(σhmax/σhmin)在1.07～1.71之间，平均为1.46本区煤储层渗透性表现为沿最大水平主应力方向，也就是沿北东东方向煤储层渗透性高于沿最小水平主应力方向。在煤层气地面开发井间距设计时，应考虑由地应力各向异性导致的煤储层渗透性的各向异性特征。由于主应力的差异性，导致煤储层渗透性的各向

7、异性特征明显，其与地应力的比值有关。25（3）煤储层渗透性与其埋藏深度之间的关系ⅠⅢⅡ26(1)当煤层埋藏深度小于650m时，K=0.015-5.71×10-3μm2，平均1.07×10-3μm2；(2）当煤层埋藏深度650m-1000m时，K=0.013-3.13×10-3μm2，平均只有0.45×10-3μm2;(3)沁水盆地南部当煤层埋藏深度大于1000m时，K=0.013-0.024×10-3μm2，平均0.019×10-3μm2；ⅠⅢ