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根据储层压力下降和煤基质收缩效应建立了渗透率变化数学模型,模型应用及参数敏感性分析结果表明:排采过程中,渗透率先减小后增加,并根据水平有效应力变化值将排采过程分为三个阶段;泊松比越大,水平有效应力变化值越趋向于增加,渗透率越趋向于衰减;极限吸附量和吸附常数越大,水平有效应力变化值越趋向于减小,渗透率越趋向于增加;实际排采时,在井底流压降至渗透率反弹点压力之前,要尽量减小排采强度,防止近井处渗透率快速下降阻碍排水降压,在降至渗透率反弹点压力之后,适当增大排采强度,使渗透率尽快反弹。
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doi: 10. 11799 /ce201502032
收稿
日期
: 2014 - 06 - 22
基金项目
:
国家科技重大专项
( 2011ZX05034)
作者简介
:
戚 宇
( 1988 - )
,
男
,
河北张家口人
,
从事煤层气地质和储层数值模拟研究工作
,E - mail: qiuqiuyu@
cumt. edu. cn。
引用格式
:
戚 宇
,
韦重韬
,
邹明俊
.
煤储层渗透率变化新模型及控制因素研究
[J].
煤炭工程
,2015,47( 2) : 9
9 -101.
煤储层渗透率变化新模型及控制因素研究
戚 宇
1,2
,
韦重
韬
1,2
,
邹明
俊
1,2
( 1.
中国矿业大学 资源与地球科学学院
,
江
苏 徐州
221116;
2.
中国矿业大学 煤层气资源与成藏过程教育部重点实验室
,
江苏 徐州
221008)
摘 要
:
根据储层压力下降和煤基质收缩效应建立了渗透率变化数学模型
,
模型应用及参数
敏感性分析结果表明
:
排采
过程中
,
渗透率先减小后增加
,
并根据水平有效应力变化值将排采过
程分为三个阶段
;
泊松比越大
,
水平有效应力变化值越趋向于增加
,
渗透率越趋向于衰减
;
极限
吸附量和吸附常数越大
,
水平有效应力变化值越趋向于减小
,
渗透率越趋向于增加
;
实际排采
时
,
在井底流压降至渗透率反弹点压力之前
,
要尽量减小排采强度
,
防止近井处渗透率快速下降
阻碍排水降压
,
在降至渗透率反弹点压力之后
,
适当增大排采强度
,
使渗透率尽快反弹
。
关键词
:
煤储层渗透率
;
煤层气井
;
排采
;
储层压力
;
煤基质收缩
中图分类号
: TD712
+
. 1
文献
标识码
: A
文章编号
: 1671 - 0959( 2015) 02-0099-03
A New Model for Variation of Coal Seam Permeability and Study on Influence Factors
QI Yu
1,2
,WEI Chong - tao
1,2
,ZOU Ming - jun
1,2
( 1. School of Resource and Geoscience,China University of Mining and Technology,Xuzhou 221116,China;
2. Key Laboratory of Coalbed Methane Resource and Reservoir Formation Process,Ministry of Education,Xuzhou 221008,China)
Abstract: Based on reservoir pressure drop and coal matrix shrinkage effect, a mathematic model was built for
permeability variation. According to the application and sensitivity analysis of the model,it is concluded that,in CBM
drainage,coal permeability increases firstly and then decreases,this process can be divided into three stages based on
different value of effective horizontal stress change; when the Poisson 's ratio increases,the effective horizontal stress
intends to increase,when Langmuir volume and Langmuir constant increase,the effective horizontal stress tends to
decrease; in CBM production,small drainage rate is recommended when reservoir pressure is larger than the pressure at
permeability rebounding point and drainage rate shall be appropriately larger after reservoir pressure drops to the pressure at
permeability rebounding point.
Keywords: permeability; coalbed methane well; drainage; reservoir pressure; coal matrix shrinkage
储
层
渗透率是制约我国煤层气井的重要因素
,
也是煤
层气井产能提高的瓶颈之一
。
地层条件下渗透率变化与多
种因素相关
:
①储层性质
,
包括煤体结构
、
裂隙发育情况
、
煤岩力学性质
、
吸附特性
、
含水饱和度等
;
②地层状态
,
包括上覆地层压力
、
构造应力
、
储层流体压力
;
③排采工
作制度
,
包括排采速率和液面下降速度
[1]
。
从理
论上认识
煤层气井排采过程中煤储层渗透率的变化规律及机理尤为
重要
。
煤层气排采过程中
,
地层流体不断产出
,
一方面储
层流体压力降低
,
吸附甲烷解吸导致煤基质收缩
,
孔裂隙
空间增大
;
另一方面有效应力增加
,
压缩孔裂隙空间
。
两
种效应相互耦合控制储层渗透率的变化
[2]
。
基
于
上述地质现象的渗透率变化模型研究成果非常丰
富
。Schwerer
和
Pavone
等提出了渗透率变化与孔隙度的三
次方成正比的关系式
[3]
,
是很多基于应变的渗透率模型的
重
要
组成部分
。Seidle
等建立了渗透率与水平有效应力的关
系式
。Levine
建立了煤基质收缩应变的
Langmuir
形式方
程
[1]
。
渗透率模型可以
分为基于应变和基于应力的渗透率
模 型
。 Levine
[1]
, P&M
[4]
, R&C
[5]
模 型
均 属 前 者
;
而
S&D
[6]
模型
和
Pan and Connell
[7]
建立的模型则为后者
。
上
述模型中吸附
-
膨胀
(
解吸
-
收缩
)
应变大多采
用经验
公式或实验数据的拟合式
,
本文引入吸附膨胀应变的理论推
导式
,
建立了基于水平有效应力变化的渗透率动态变化模
99
第
47
卷
第
2
期
煤 炭 工 程
COAL ENGINEERING
Vol. 47,No. 2
中国煤炭期刊网
www.chinacaj.net
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weixin_38735899
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