考虑自调节效应的煤层气动态渗透率模型

在煤层气开采过程中,煤层的自调节效应将导致煤层渗透率发生显著变化。根据固体表面能与固体变形理论,建立了考虑自调节效应的煤层动态渗透率数学模型。结合Ji-Quan Shi模型,消除了煤体积收缩系数和弹性模量取值对计算结果准确性的影响,使计算结果更接近煤层的真实情况。实例计算结果表明;文中所建模型比Ji—Quan Shi模型的计算误差小,更接近煤层实际;煤层自调节效应引起的煤层渗透率变化量,随煤层压力的降低呈指数递增;随着泊松比的增大,煤层渗透率的增量减小;煤层气中Langmuir体积大的气体浓度越大,气体组分对煤层渗透率的变化影响越大。     

考虑煤自调节效应的煤层气藏物质平衡方程

在研究煤层气藏的物质平衡时,必须考虑裂缝孔隙度的动态变化问题。在考虑自调节效应(即气体吸附到基质表面时,基质膨胀;气体从基质表面解吸时,基质收缩)对孔隙度变化影响的前提下,推导了煤层气藏的物质平衡方程,并通过实例分析发现,若忽略或忽视自调节效应,则运用物质平衡法预测的煤层气地质储量将比真实值偏小。     

多功能煤储层钻井液动态污染评价系统

多功能煤储层钻井液动态污染评价系统是一种模拟煤储层真三轴应力条件下的钻井液对煤储层的侵入、以及侵入储层的深度和程度,同时还可以进行各种真三轴应力条件下的煤储层各向异性特征研究的实验仪器,属煤层气钻井液保护与伤害评价测试技术研究领域。该评价系统具有测量煤层煤心在各向异性应力条件下渗透率变化以及在真三维压力状态下煤储层钻井液动态污染前后的渗流变化规律的功能;能模拟正压差、负压差、平衡钻井过程中的钻井液动态污染过程,实现煤储层污染过程和渗流测试过程一体化,避免多次装夹煤样产生应力效应;适用于煤储层气液两相渗透率测试,解决了目前评价实验中常用的伪三轴夹持器不能在3个轴向上加载不同轴压的问题以及流体驱替实验、钻井液污染试验、气液两相驱替试验要单独进行的缺陷,具有流程清晰、操作方便、实验软件模块化、实验数据标准化等特点。     

煤基质变形影响下含瓦斯煤渗透率动态变化规律

煤层渗透率不仅直接影响着煤层气(俗称瓦斯)抽采的效果,而且还是计算瓦斯涌出量的关键参数。为了明确不同压力条件下含瓦斯煤渗透率的变化规律,通过考虑有效应力和甲烷吸附/解吸对煤渗透率的综合影响,建立不同压力下含瓦斯煤渗透率动态演化模型;进而以山西晋煤集团岳城矿钻取的煤样为样品,开展了三轴应力状态下的渗透率测试实验,并将实验测试结果和模型计算结果进行对比,进而探讨不同压力下含瓦斯煤渗透率的动态变化规律。研究结果表明:①渗透率与压力的关系曲线呈不规则的\"U\"形,在相对低压阶段,随着压力增加,煤基质表面的甲烷吸附量增加,煤岩膨胀变形对渗透率的影响占主导地位,渗透率迅速减低,随着压力逐渐增加,甲烷吸附量达到饱和,有效应力对渗透率的影响占主导地位,渗透率小幅度回升;②实验结果和模型计算结果基本吻合,并且变化趋势也一致。结论认为,所建立的含瓦斯煤渗透率动态演化模型可靠,可以为煤与瓦斯突出防治及煤层气有效开采提供技术支撑。     

考虑孔隙压缩及煤基质收缩效应的煤层气井产能预测模型及影响因素

煤层气井产能预测中仅考虑应力敏感效应而忽略基质孔隙收缩效应导致产能评价误差较大。在分析非达西作用、煤基质收缩作用的基础上,建立了考虑孔隙压缩及煤基质收缩效应的煤层气产能预测模型。结果表明：考虑非达西效应的煤层气井产量明显低于不考虑非达西效应的产量,并且随着生产压差的增大,二者之间的产量差异逐渐扩大;煤层气井井底流压的减小会导致生产压差增加,相应煤层气井的产量增大幅度下降;无论考虑非达西效应与否,随着生产压差的增大,产量差值逐渐增大;随着孔隙压缩系数的增大,煤层相对渗透率逐渐降低,并且相对渗透率与生产压差呈线性关系。实例验证表明,新的产能预测模型比Eclipse模型更接近实际产气量。研究成果可为煤层气井产能预测影响因素分析提供理论指导与技术参考。     

煤层气与常规油气共采可行性探讨――深部煤储层平衡水条件下的吸附效应

在分析煤层气与常规油气共采可行性问题的基础上,采用物理模拟方法,结合地质条件分析,研究了深部煤储层在平衡水条件下的吸附效应,并初步得出一些新的认识:地层温度、埋藏深度、煤级等条件的组合,可能对煤储层平衡水含量发生不同程度的影响;深部地层条件的具体特征,可能会导致深部煤储层吸附性与浅部煤储层有所不同;在地层条件下,煤饱和吸附量随埋藏深度增大而变化的趋势在一定深度发生反转,存在一个“吸附饱和临界深度”,且临界深度随煤级的变化而有所不同,这是地热场深部增温效应与煤储层自身特性共同作用的必然结果;深部较高地层温度与较高地层压力的配置关系可能有利于煤层气的开采,存在实现深部煤层气资源与常规油气资源共采的可能性;深部较高流体压力和较高受热温度的“双重”控制效应,可能是导致深部煤储层吸附性与浅部存在较大差异的根本原因。     

煤岩储层渗透率动态变化模型

煤层气开采过程中,煤岩储层渗透率随压力降低不断变化。在考虑有效应力、基质收缩以及滑脱效应对渗透率影响的基础上,建立煤储层渗透率动态变化模型。研究结果表明：开采初期,储层压力降低,有效应力增大,渗透率降低;煤层气解吸,煤岩基质收缩,渗透率回弹;开采后期,有效应力与基质收缩的影响逐渐减弱,滑脱效应占主导地位,渗透率明显增加。     

考虑基质水的欠饱和煤层气藏物质平衡方程

欠饱和煤层气藏中存在基质水,该类气藏开发过程中的自调节效应会影响基质水的含量,进而影响利用物质平衡方程预测出的地质储量.在分析自调节效应对孔隙度及基质水影响的前提下,推导出考虑基质水情况下的煤层气藏物质平衡方程.通过实例分析得出:考虑基质水时,对预测的吸附气地质储量影响较小,但预测的游离气地质储量明显小于不考虑基质水时的地质储量;随着煤体基质最大收缩系数的增大,预测得到的吸附气和游离气地质储量均呈递减趋势,其中游离气地质储量的递减更为明显.     

构造对高煤级煤储层渗透率的系统控制效应—以沁水盆地为例

以我国目前极具煤层气勘探开发价值的高煤级煤盆地——沁水盆地为例,并基于丰富的煤储层试井渗透率资料和煤层气赋存的构造背景,采用定性分析和定量分析相结合的方法,探讨了构造对高煤级煤储层渗透率系统控制效应。研究结果表明：构造样式对煤储层渗透率起着重要的控制作用;中等构造曲率有利于煤储层渗透率的提高;煤储层渗透率随现代构造应力场主应力差的增大呈指数形式急剧增加,但当埋藏深度大于临界深度时,这种控制作用越来越弱,而垂向应力的控制作用将占据主导地位.     

煤层气藏应力敏感性实验研究

针对煤层气藏储层应力敏感性强的特点,通过改变围压和孔隙压力,进行了煤层气藏干岩心和含水岩心的应力敏感性实验研究。系统地研究了煤层气藏的岩石变形特征,并将应力敏感性的实验数据拟合得到渗透率随有效压力变化的数学方程。研究结果表明：水相的存在使得岩心的应力敏感性更强,并且这一规律可以用指数函数关系来描述。为煤层气有效合理地开发提供了理论依据。