致密储层压裂缝网渗透性变异的影响因素分析

页岩储层的渗透性是页岩气开发过程中的最为重要的指标之一。在页岩气储层压裂后的排采过程中,储层渗透性会随储层压力、孔隙压力等的降低而发生变化。本文从微观层次上对储层基质微纳孔隙收缩效应、气体滑脱效应对页岩储层渗透性影响的力学机制进行了分析,从宏观层次上分析了储层岩体蠕变、裂缝缝面闭合蠕变、储层衰减应力变化对压裂缝网渗透性影响的力学机制。结果表明：在压裂排采期,基质微纳孔隙页岩吸附气体解吸造成的基质收缩效应和气体滑脱效应会在一定程度上增大压裂储层的渗透率,但基质收缩效应对储层岩体渗透性的影响十分微弱,气体滑脱效应在低压条件下会增加储层岩体的渗透性。由于储层水力改造增加了岩体破碎程度,提高了岩体含水率,水力改造区内储层岩体长期蠕变会极大的压缩缝网空间,降低导流裂缝的渗透性。此外,与储层压力减小有关的裂缝壁面闭合蠕变、地层压实变形会致使水力裂隙开度和渗透性进一步降低。     

考虑有效应力和煤基质收缩效应的渗透率模型

针对煤层气的生产过程中所存在的两个相反的效应:(1) 储层压力下降,有效应力增加,煤层裂隙压缩闭合,渗透率降低;(2) 煤层气解吸,煤基质收缩,煤层气流动路径张开,渗透率升高;建立了包含煤基质收缩效应的煤层孔隙度和渗透率理论模型,模型与已有的一些研究结果反映的规律一致.根据模型得出在体积应力恒定条件下,渗透率随孔隙压力变化存在一临界压力,孔隙压力小于临界压力时,渗透系数随孔隙压力的增加而减少,孔隙压力大于临界压力时,渗透系数随孔隙压力的增加而增大,给出了该临界压力的计算式.对不同情形下渗透率对孔隙压力的变化响应进行了讨论,结果表明,临界压力的存在与否与影响渗透率的多种因素有关,应对影响煤层渗透性的众多因素进行动态耦合研究.     

页岩气藏吸附及解吸附特征对产量的间接影响

通过页岩气数学模型模拟,研究吸附、解吸附过程中页岩气藏的物性变化规律。研究表明,页岩气藏物性受压力下降过程中的岩石膨胀作用和吸附气解吸附过程中的岩石收缩作用双重影响。压力的下降,引起岩石基质膨胀,导致基质孔隙度降低;吸附气的解吸附作用会使岩石基质产生一定程度的收缩效应,导致基质孔隙度增大。基质孔隙度在2种效应的耦合作用下逐渐变小;裂缝的渗透率在2种效应的耦合作用下会逐渐变大。裂缝孔隙度和基质渗透率的值很小,其变化可忽略。     

煤层气排采时渗透率动态特征研究

正确认识煤层气井开采过程中的渗透性变化特征是实现煤层气科学高效开发的重要前提.目前,大量的室内实验研究渗透率随排采的变化时仅考虑压力敏感性,而没有考虑在实际生产过程中存在的基质收缩效应的影响.笔者提出一种动态分析方法,利用实际生产数据,分段拟合出不同生产时间下的煤层参数,包括渗透率和地层压力等,并且在前人研究的基础上建立了考虑应力敏感效应和基质收缩效应的渗透率数学模型,通过数据回归获得到模型的具体参数.该方法可以用于描述煤层渗透率的动态特征,预测煤层气产量变化,指导现场配产.     

煤基质收缩对渗透率影响的实验研究

在具有围限压力的情况下进行了煤岩体氦气和甲烷渗透率的平行实验；采用控制有效应力的方法,消除了因流体压力降低和气体解吸引起的渗透率变低问题；同时,利用克林伯格公式，校正了因气体分子沿壁面滑动而影响的渗透率，并定量地推导了煤基质收缩引起的渗透率变化情况。结果表明：渗透率增量随绝对渗透率的增加而增大，随流体压力的减少而呈对数形式减少；煤岩体氦气的绝对渗透率大于甲烷的克氏渗透率，在有效应力不变的情况下，流体压力愈小，滑脱效应愈明显；滑脱效应引起的渗透率增量越大;氦气滑脱效应大于甲烷。     

应力敏感裂缝性油藏不稳态压力动态分析

在试井分析中通常都是假设岩石特性为常数,这个假设条件在许多油气藏的试井分析中取得了很好的解释结果。但是,大量的室内实验发现裂缝性油气藏和致密砂岩油气藏都为典型的应力敏感油气藏,即随着开采的进行,储层的孔隙压力降低,从而导致地层中的有效应力增加,储层渗透率的大幅度降低,因此,必须在试井解释中考虑地层应力对岩石特性即渗透率,孔隙度的影响。根据实验研究结论,建立应力敏感裂缝性油藏的渗流数学模型,并通过数值Laplace反演求解形成了新的试井分析,分析研究其典型曲线特征及其对压力恢复数据解释的影响。     

基于损伤力学的裂缝性储层流固耦合数值模拟

为了研究裂缝性储层裂缝的变形规律以及其对生产动态的影响,采用塑性损伤模型和双重孔隙介质模型相结合的流固耦合数值模拟方法,模拟了裂缝性储层注采过程中的裂缝和产量变化.采用迭代耦合方法模拟流体渗流与裂缝变形的耦合力学行为,并使用损伤变量从数学上表征储层裂缝的渗透率.分析了裂缝性储层开采时的损伤演化,获得了裂缝渗透率和地层压力的分布变化.结果表明,开采过程中地层裂缝逐渐闭合且渗透率降低,对产量造成不利影响.裂缝渗透率降低是导致地层产量下降的重要因素,裂缝性储层数值模拟时应考虑裂缝渗透率变化对生产带来的影响.     

钻井压力对煤层的伤害

钻井施工是造成煤层气储层损害的一个重要环节,钻井压力必然导致煤岩周围应力的改变,由于煤岩易脆易压缩的物理性质和复杂有机沉积物的化学性质以及特殊的基质孔隙和割理组成的孔隙结构,使得煤层气储层更易随外部应力变化使其渗透性遭到损害。本论文首先分析了钻井压力对地层损害的机理;然后通过应力敏感性实验以及渗流规律实验,研究了在钻井过程中压力改变对煤岩渗透率的影响;最后通过固相颗粒侵入实验研究了钻井压力对固相颗粒侵入深度的影响。     

固流耦合作用下煤层气解吸-渗流实验研究

以典型的高瓦斯矿井阜新孙家湾矿为研究对象，利用自主研制的自压式三轴渗透仪，对煤层气解吸和渗流间的相互作用规律进行了实验研究．实验过程中连续进行加载和卸载（改变轴压、围压和孔隙压）并考虑了固流耦合作用影响，模拟了三维应力下煤层气运移过程．实验结果表明，加载条件下，渗透率和渗透系数与孔隙压力、解吸量、解吸时间的关系具有相似性．在此过程中，渗透率和渗透系数随孔隙压增加均呈非线性递减关系，都具有负指数规律，而解吸量和解吸时间均呈多项式形式增加，且渗透率和渗透系数存在某一临界值，当小于此值时渗透率和渗透系数随瓦斯孔隙压力增大而减小．卸栽条件下，有效水平应力与渗透率和渗透系数呈抛物线关系（先减小后增大），而有效水平应力与解吸量和解吸时间均为负指数形式递减，具有典型的煤层气开采的三阶段主导作用特征（有效应力主导阶段、基质收缩主导阶段和滑脱效应主导阶段）．实验结果真实地反映了煤对瓦斯的吸附和解吸作用；实验结论与前人研究结果吻合较好，说明实验方法和步骤是合理的．     

页岩储层应力敏感性实验研究及影响因素分析

页岩气以其巨大的资源量,成为了当今油气藏领域研究的热点内容.为了明确页岩储层渗透率应力敏感程度,选用带裂缝页岩岩样进行变围压应力敏感实验,并对影响页岩气储层应力敏感性的因素进行分析.