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为研究煤储层应力敏感性质对压裂裂缝延伸的影响,以清水为介质对晋城区块煤样采用围压恒定不变、孔隙压力渐变的方式进行了应力敏感试验,分析了净围压与渗透率之间的关系,考虑渗透率动态变化对压裂液滤失的影响,推导了煤层压裂滤失系数计算方程,建立了应力敏感条件下煤层压裂裂缝延伸模型并提出了求解方法,在应力敏感性质考虑前后,进行了现场煤层气井施工对比模拟计算。研究结果表明:围压一定时,随着孔隙压力增加煤样渗透率逐渐增大,孔隙压力从3 MPa增加到9 MPa,煤样渗透率从0.14×10-15m2增加到2.06×10-15m2,渗透率随着净围压的增大呈指数函数规律降低;滤失系数是施工时间与位置坐标的函数,具有动态变化性质,有效应力为7 MPa时,滤失系数为0.000 224 m/min0.5,有效应力为1 MPa时,滤失系数为0.000 554 m/min0.5,滤失系数与有效应力之间同样存在指数递减关系;考虑应力敏感效应前后,模拟计算结果与实际监测值之间的偏差分别为52.8%和26.8%,因此,考虑应力敏感效应的影响可以大幅提高模拟计算的准确度,使计算结果更接近实际情况。
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第
38
卷
第
9
期
煤 炭 学 报
Vol. 38 No. 9
2013
年
9
月
JOURNAL OF CHINA COAL SOCIETY
Sep. 2013
文
章编号
: 0253
-
9993( 2013) 09
-
1634
-
06
应力敏感条件下煤层压裂裂缝延伸模拟研究
程
远方
1
,
吴
百烈
1
,
李 娜
1
,
袁 征
1
,
徐
太双
1
,
杨 柳
1
,
刘
钰川
1
,
王 欣
2
( 1.
中
国石油大学
(
华东
)
石油工程学院
,
山东 青岛
266580; 2.
中国石油勘探开发研究院 廊坊分院
,
河北 廊坊
065007)
摘 要
:
为
研究煤储层应力 敏感性质对压裂裂缝延伸的影响
,
以清水为介质对 晋城区块煤样采用围
压恒定不变
、
孔隙压力渐变的方式进行了应力敏感试验
,
分析了净围压与渗透率之间的关系
,
考虑
渗透率动态变化 对压裂液滤失的影响
,
推导了煤层压裂滤失系数计算方程
,
建立了应力敏感 条件下
煤层压裂裂缝延 伸模 型并提出了求解方法
,
在应力敏感性质 考虑前后
,
进行了现场煤层 气井施工对
比模拟计算
。
研究结果表明
:
围压一定时
,
随着孔隙压力增加煤样渗透率逐渐增大
,
孔隙压力从
3 MPa
增加到
9 MPa,
煤样渗透率从
0. 14
×
10
-
15
m
2
增加到
2. 06
×
10
-
15
m
2
,
渗透率随着净围压
的增
大呈指数函数规律降低
;
滤失系数是施工时间与位置坐标的函数
,
具有动态变化性质
,
有效应力为
7 MPa
时
,
滤失系数为
0. 000 224 m /min
0. 5
,
有效
应力为
1 MPa
时
,
滤失系数为
0. 000 554 m /min
0. 5
,
滤失系数与
有效应力之间同样存在指数递减关系
;
考虑应力敏感效应前后
,
模拟计算结果与实际监
测值之间的偏差 分别为
52. 8%
和
26. 8% ,
因此
,
考虑应力敏感效应的影响可以大幅提高模拟计算
的准确度
,
使计算结果更接近实际情况
。
关键词
:
应力敏感
;
煤层
;
裂缝延伸
;
渗透率
;
滤失系数
中图分类号
: P618. 11
文献标志码
: A
收
稿日期
: 2012
-
09
-
10
责
任编辑
:
韩晋平
基金项目
:“
十二五
”
国家科技重大专项资助项目
( 2011ZX05037
-
004)
;
教育部长江学者和创新团队发展计划资助项目
( IRT1086)
作
者简介
:
程远方
( 1964—)
,
男
,
黑
龙江集贤人
,
教授
,
博士
。Tel: 0532
-
86983599,E
-
mail: yfcheng@ 126. com。
通讯作者
:
吴百烈
( 1986—)
,
男
,
博
士研究生
。E
-
mail: wubailiewubailie@ sina. com
Research on the propagation of hydraulic fract ure under
coal-bed stress sensitivity
CHENG Yuan-fang
1
,WU Bai-lie
1
,LI Na
1
,YUAN Zheng
1
,
XU Tai -shuang
1
,YANG Liu
1
,LIU Yu-chuan
1
,WANG Xin
2
( 1. School of Petroleum E ngineering,China University of Petroleum( Huadong)
,Qingdao 266580,China; 2. Langfang Branch,Research Institute of Petroleum
Exploration and Development,Petrol China,Langfang 065007,China)
Abstract: In order to analyze the influence of stress sensitivity on fracture propagation in coal-bed,a stress sensitivity
experiment was conducted with the coal samples from Jincheng. In the experiment,water was used as medium,the con-
fining stress was maintained constant while varying pore pressure gradually. After the experiment,the relationship be-
tween net confining stress and permeability was analyzed. In addition,with the consideration of the leakoff’s influence
on the dynamic change of coal permeability,an equation for calculating leakoff coefficient was derived. Furthermore,its
solution was founded and a fracture propagation model in coal-bed in terms of stress sensitivity was established. The re-
sults of two simulations with or without the consideration of stress sensitivity were compared. It shows that when pore
pressure increases from 3 MPa to 9 MPa,the permeability of coal samples increases from 0. 14
×
10
-
15
m
2
to 2. 06
×
10
-
15
m
2
. In contrast,coal permeability decreases with the increase of effective stress according to an exponential rela-
tionship. Leakoff coefficient is the function of treatment time and distance. When the effective stress is 7 MPa,the leakoff
coefficient is 0. 000 224 m /min
0. 5
while when the effective stress is 1 MPa,the leakoff coefficient is 0. 000 554 m /
min
0. 5
,which reveals that leakoff coefficient and effective stress have an exponential decline relationship . The calculation
DOI:10.13225/j.cnki.jccs.2013.09.027
中国煤炭期刊网
www.chinacaj.net
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