煤层气储层变形机理及对渗流能力的影响研究.pdf

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1、第18卷第3期中国矿业Vo1．18，No．32009年3月CHINAMININGMAGAZINEMarch2009煤层气储层变形机理及对渗流能力的影响研究李相臣，康毅力，罗平亚～一一～～．一一一一一一～一一～一～一～～一(西南石油大学，油气藏地质及开发工程国家重点实验室，四川成都610500)摘要：煤层气储层具有双重孑L隙系统，渗透率主要受裂缝控制；煤的吸附特性会_一引耋起训～一基～一质一收．一耋一缩或删一一～～～一一膨胀，从而使煤层气储层不同于常规油气储层。所以，系统地分析储层变形对渗透率的影响是非常必要的。文中将储层变形分为裂缝体积变化引起的变形、基块弹性压缩引起的变

2、形和基质收缩／膨胀引起的变形三类，探讨了影响储层变形的各主要因素。利用室内实验手段，指出了变形发生的可能性及相应条件下的表现。基于实验研究，建立了储层变形与渗透率变化关系的数学模型。本文对储层变形的深入研究，对制定合理的煤层气开发方案和生产措施十分有益。关键词：煤层气；变形；机理；渗透率；应力敏感中图分类号：TD71251文献标识码：A文章编号：1004—4051(2009)03—0099—04RockdeformationmechanismsanditsinfluenceonpoecolationabilityforCBMreservoirsLIXiang—chen，K

3、ANGYi—li。IU0Ping—ya(StateKeyIaboratoryofOilandGasReservoirGeologyandExploitation，SouthwestPetroleumUniversity，Chengdu610500，China)．～～叭一埘一T一一～一～一m劬一一．～一一m一～眦～煤层气是近20年来崛起的优质洁净新能源，这三个过程中，储层将产生不同类型的变形，而储已成为非常规油气藏开发中最为活跃的领域之一。层变形又影响各过程的进行，严重影响煤层气的经中国不仅是煤炭资源大国，而且煤层气资源也极为济开采。丰富，我国政府和有关工业部门高度重视煤层

4、气的本文探讨了煤层气储层变形行为及其主要影响勘探开发，在引进、消化、吸收国外煤层气开发经因素，通过现有实验手段，逐一证明了发生各种变验的基础上，煤层气勘探开发理论与技术等方面也形的可能性及相应条件下的表现，并对储层变形与取得了很大的进展。但我国煤层普遍渗透率低，煤渗透率之间的变化关系进行了深入研究。层气的解吸、扩散、渗流运移过程相互制约；且在1储层变形分类及影响因素1．1储层变形分类收稿日期：2008—11—09根据作为储集层煤岩的性质，其储层变形主要基金项目：中国石油天然气股份有限公司科技风险创新研究项目(06O511-1—6)；四川省青年科技基金项目(02ZQO26—

5、042)资助分为三类：裂缝体积变化引起的变形、基块弹性压作者简介：李相臣(1983一)，男，博士研究生，从事非常规油气缩引起的变形和基质收缩／膨胀引起的变形。藏开发、油气层损害与保护技术研究。1OO中国矿业第18卷(1)裂缝体积变化性增加，即煤岩从脆性向塑性转化。而且，温度的煤层气产出的过程，主要分为解吸一扩散一渗变化也会影响煤层流体的吸附或解吸，随着地层温流，其生产过程为排水、降压、采气。随着储层压度的升高，气体解吸速度加快，从而影响到参与渗力的降低，作用于煤层的有效应力上升，裂缝体积流流体质量的增加。将不断变小；补充储层能量时，与之相反。(3)孔隙流体类型的影响。煤岩

6、气藏天然气(2)基块弹性压缩储层饱含不同的流体，而具有不同的体积弹性模在储层的某一深度上，煤岩承受着内应力和外量，孔隙流体压力的变化规律和吸附一解吸规律也压力的作用。内应力是饱和煤岩流体所产生的静压不同，对多孑L介质的变形会产生很大影响。力，外应力是由该深度以上储层所施加的作用力。(4)煤阶。煤阶的不同，将决定煤的力学性在真实的煤层气藏中，各个基块都是被孔隙空间所质和裂缝(割理)的发育情况有差异，同时也将影包围，且通过有限的接触点将临近的基块固定在原响对气体的吸附能力。气体吸附能力随煤阶的变化地状态，孔隙压力的改变会对基块的弹性压缩产生有两种趋势：一种趋势是甲烷的吸附量呈

7、“U”字很大的影响。可见，在研究煤层气开发过程中的储型发展，在高挥发分烟煤或含碳量85附近(气层变形时，弹性压缩的影响不能忽略。煤)出现最低值；另一种趋势是甲烷的吸附量随煤(3)基质收缩／膨胀阶的升高而增加。煤层气开发过程中，储层压力降至临界解吸压(5)煤岩的显微组分。煤的组成将对吸附能力以下时，煤岩气藏天然气便开始解吸。随煤层气力有较大影响，其主要由三种有机组分组成：镜质解吸量的增加，煤基质就开始了收缩进程。由于煤组、壳质组和丝质组。张新民等(1991)研究了各基质在侧向上受围限制，因此煤基质的收缩不可能种成分煤的吸附能力，