煤气储层应力敏感、速敏和水敏性研究

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1、第23卷第4期2006年7月钻井液与完井液DRILLINGFLUID&COMPLETIONFLUID文章编号:1001-5620(2006)04-0077-02煤气储层应力敏感.速敏和水敏性研究郑军】贺承祖】冯文光I孙啥森2（1.成都理工大学，四川成都；2.中联煤层气责:播要研究了煤岩储层的应力敏感、水敏和速敏。结果表明，煤岩:机质，骨架容易圧缩•所以敏感性比砂岩强烈；煤岩疏水接触角为78°〜疏水性微粒脱落和运移，故无速敏；煤岩在不含水敏性粘土矿物时为无.关键词煤层气井地层损害应力敏感速敏水敏中图分类号:TE124.1文献标识码：A对煤气储层仅在应力敏感和压裂液中聚合物敏感性方面做

2、过有限的研究。②，其它敏感性项目研究未见报导。为弥补这方面的不足，除进一步研究了煤岩的应力敏感外•还对水敏和逐敏进行了研究。1卖验部分1.1试剂及材料使用1%和0.5%标准盐水，蒸懈水；用蒸惚水配制不同类型表面活性剂溶液。煤样是晋城无烟煤和韩城有烟煤。1.2实验方法煤气储层敏感性试验方法无行业标准，故参照油气行业标准（SY/T5336,5358,6385）进行试验。将净围压（围压一驱替压力/2）定义为应力，因煤岩比砂岩的应力敏感强•所以试验压力较行业标准低,为避免应力敏感对速敏的影响，试验过程中保持应力不变。各种敏感性因素的损害率D按下式计算。D=Ko-K（i）Ko式中，K。和K分

3、别为损害前后岩样渗透率（研究应力敏感时为气渗透率，速敏和水敏时为水渗透率）。2卖验结果及讨论2.1应力敏感应力对煤岩渗透率的影响如图1所示。前人曾给出砂岩渗透率K与净围压P有如下关系Kp=K°.i（l—Slog右）3（2）式中，K。.】和Kp分别是围压为0.1MPa和净围压时岩样的气测渗透率，S为常数，其值越大，说明应力敏感越明显。80160•围压上升£40M5845•围压下降"=0.9987—拟合曲线20•■0•••♦—■V()123456P/MPa图1煤岩样Y3-1应力敏感实验试验得到的煤岩样渗透率随应力的变化关系按式（2）拟合，其结果见表1。表1应力敏感试验结果煤样K“X10

4、3KolX103SR2d6样本数pm2pm2Y3-10.22228.830.58450.99870.99610W10.81269.890.44540.96100.98914W1-10.50117.590.46550.99680.99513W240.40217.250.54550.99690.98910注：D&为净围压等于6MFa时煤样渗透率损害率。按数理统计原理⑷，相关系数为0.765时，说明两者在1%水平上相关;表1中相关系数R2值为0.961〜0.999,远大于此值，说明该式成立。前人研究表明，常规和致密砂岩储层的S值分别为0・1〜第一作者简介：郑军.1980年生•成都理工大学

5、能源学院在读硕士研究生，从寧储藏槻害与保护研究。地址：四川省成都理工大学能源学院$邮政编码610059；电话13111878106；E-maihouycada@163.com。208801n10.2和0.3〜0.6,说明试验煤岩样S值大小按0.4〜0.6时，应力敏感相当于致密砂岩的下限，如果按其渗透率(克氏渗透率为0.2X10—3〜0・8X107卩mJ大小，仅相当于致密砂岩渗透率(0.0001XIO—?〜0.lXICrIm?)的上限。说明煤岩应力敏感性比渗透率相近的砂岩大。这是由于煤岩是有机质，砂岩是无机质.有机质比无机质的压缩系数大所致。从图1看出，受应力损害的煤岩，在应力消除之

6、后煤岩渗透率不能恢复，说明水力压裂可能会给煤岩留下损害。设净围压为0.1MPa和P时分别为煤岩样应力损害前后的状态，即Kg和Kp分别为K。和K・将(2)式代入(1)式得到煤岩应力敏感损害率与净围压的关系式如下。Dp=l-(1—Slog右尸(3)(3)式的函数关系见图2。由图2可以看出,应力敏感损害率开始随净围压增加上升较快，然后逐渐变慢。由图3看出，1%标准盐水在煤样中的流速增加，渗透率不下降，反而有所上升，说明不存在速敏。原因是煤岩疏水接触角为78°〜85°,水不是润湿性流体，不能使疏水的微粒脱落和运移。在流速大时,实验中观察到有细小煤屑颗粒流出，由于颗粒较小,不足以堵主增加。2

7、.3水每用淡由于地层中粘土矿東喉道，使地层渗透总明(见图4)，流体扎夂叉~人1林Q作Q千矽FHPCPr水敏损害率小于0.25,为无或弱水敏。镜下观察也表明，该煤层不含水敏性粘土矿物。S00600400200标准埜水瑕度/(ng/D00806040201o0246净帼压力/MPa0300250200.150.100.05%代皇、2XZ煤样Y7-3图2煤岩应力皱感损害率与净围压的关系2.2速敏速敏研究结果见图3O020.40.60.81.01.2a/(mL/min)g/(