模拟煤层气储层条件下煤岩渗透性实验研究.pdf

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1、第12卷第11期2012年4月科学技术与工程Vol.12No.11Apr．20121671—1815(2012)11-2543-03ScienceTechnologyandEngineering2012Sci.Tech.Engrg.矿冶技术模拟煤层气储层条件下煤岩渗透性实验研究112张建东王绍平徐先觉12(中国石油长庆油田分公司第二采油厂，庆阳745100;中国石油川庆钻探公司国际工程公司，内江610056)摘要储层煤岩特有的割理结构使其渗透性与常规砂岩储层不尽相同。以山西沁水盆地3#煤作为实验煤心，实验研究了

2、围压、孔隙压力对煤岩渗透率的综合影响规律，并得到3#煤岩的裂缝体积压缩系数范围。研究表明，流体介质不同，储层煤岩渗透率在压降过程中变化趋势不同;储层煤岩裂缝体积压缩系数在整个煤层气开采过程中并非一恒定值。关键词煤岩渗透率双重介质裂缝体积压缩系数中图法分类号TD841.2;文献标志码A渗透率作为衡量多孔介质允许流体通过能力2实验研究的一项指标，直接影响煤层气井钻完井方式及增产［1］激励措施的选择和设计。对煤层气井的排水降2.1不同围压下煤岩渗透率测定实验压起着控制作用，是控制煤层气井产量动态变化、影响煤层气产出量高

3、低的主要因素，其在确定煤层气井最优井距和优化储层动态管理方面也十分重要。由于煤储层自身特有的割理系统及基质、孔隙［2］所构成的双重孔隙结构，使得煤储层渗透性与常规砂岩油气储层和裂缝性气藏储层不尽相同，因为现场勘测煤储层渗透率的后效性及考虑NPV的最优性，通过实验研究储层煤岩的渗透性及其影响因［3］素，对于大规模开发煤层气藏具有重要的意义。图1不同围压下渗透率与孔隙压力关系曲线(甲烷)1实验设计从图1可以看出，当采用甲烷作为实验介质时，在孔隙压力相同的条件下，围压越大，储层煤岩的选取山西沁水盆地3#煤作为实验岩心，

4、沿煤岩渗透率越低。分析其原因主要是随着围压的增大，面割理方向钻取直径为25mm、38mm的煤心，采用储层煤岩被压实，裂缝张开度变小，渗透率减小。无吸附现象的氦气(纯度99.996%)及甲烷(纯度在任意围压条件下，随着孔隙压力的降低，储层煤99.999%)作为实验气体，利用自行研制的煤岩渗岩渗透率呈现先减小后变大的趋势，分析其原因透率测定仪器，进行了不同围压、孔隙压力，温度条是，在孔隙压力下降的初期，孔隙压力减小，有效应件下的煤岩渗透率测定实验。力增大，裂缝张开度变小，表现为渗透率减小，当压力下降至临界解吸压力时，

5、储层煤岩基质中吸附的甲烷气开始大量解吸出来，表现为基质收缩，储层2012年1月16日收到煤岩裂缝张开度变大，当基质收缩引起的裂缝张开第一作者简介:张建东(1982—)，男，汉族，山东临沂人，研究方向:效果超过孔隙压力减小引起的裂缝闭合的效果时，油田开发管理及稳产技术。储层煤岩渗透率开始上升。2544科学技术与工程12卷式中k0—储层煤岩初始渗透率，md;Cf—裂缝体积－1压缩系数，MPa;σ0—初始有效应力，MPa。图2不同围压下渗透率与孔隙压力关系曲线(氦气)从图2可以看出，当采用氦气作为实验介质图3裂缝体积压

6、缩系数与孔隙压力关系曲线(甲烷)时，在孔隙压力相同的条件下，围压越大，储层煤岩从图3可以看出，采用甲烷气作为实验流体介的渗透率越低，渗透率随着围压的增大而减小。因质时，煤岩裂缝体积压缩系数随孔隙压力的变化而为氦气不具有被吸附性，不涉及降压过程中储层煤改变，并不是一恒定值。岩基质内甲烷气的解吸而引起的基质收缩问题，在储层环境条件下，随着孔隙压力的降低，裂缝孔隙压力降低过程中渗透率不存在先减小后增大孔隙空间将随之减小，当压力下降至临界解析压力的现象。时，基质中的吸附的甲烷气解吸出来，基质发生收2.2煤岩裂缝体积压缩系

7、数范围的确定缩，导致裂缝体积空间变大。因此，对于高吸附能储层煤岩为双孔介质结构，基质中的孔隙空间力的气体，压力下降过程中引起的有效应力变化而对整个煤岩的气体流通性贡献不大，煤岩中气体的导致裂缝体积空间被压缩的效果与气体解吸引起流动通道主要为裂缝系统孔隙空间，因此对煤岩渗基质收缩导致裂缝空间增大的效果相互补偿，采用透率敏感性起主要作用的孔隙体积压缩系数需要高吸附能力的气体作为孔隙流体介质时，整个压降用裂缝体积压缩系数来表示。一般采用以下公式过程中裂缝体积压缩系数的变化范围较小。来描述储层煤岩的裂缝体积压缩系数:3结

8、论1VpCf=。Vpp(1)在孔隙压力相同的条件下，采用甲烷或者－1式中Cf—裂缝体积压缩系数，MPa;Vp—岩石的氦气作为试验流体介质时，围压越大，储层煤岩的3裂缝系统空间体积，mm;p—孔隙压力，MPa。渗透率越低。围压相同时，采用甲烷气测储层煤岩煤层气开采过程中储层煤岩的渗透率是一个渗透率，随着孔隙压力的降低，储层煤岩渗透率呈［4，5］动态的变化值，是一个与其内