煤层气-水两相三孔介质渗流规律研究

我国煤层气资源丰富,为研究煤层气开采机理,探讨了煤层气基质孔隙及裂缝系统的双孔孔渗动态变化规律,建立气-水两相渗流模型。气体在基质微孔中的吸附遵循Langmuir定律,由基质微孔向基质孔隙中的扩散视为拟稳态并服从Fick第一定律。应用COMSOL Multiphysics进行数值模拟研究,并进行参数敏感性研究,同时研究开采过程中基质及裂缝系统孔渗的变化规律。本研究对煤层气储层结构孔隙认识及煤层气开采具有重要意义。     

渗透率动态变化对煤层气井产量的影响

渗透率是影响煤层气井产量的重要因素之一,在实际生产过程中,煤层渗透率受地应力以及基质收缩的影响发生动态变化。为此,基于鄂尔多斯盆地东南缘延川南煤层气田的地质特征,对Y5井的生产特征从理论和数值模拟两个方面进行了深入分析,并基于Y5井的地质参数建立数值模拟模型,进而分析煤层气储层孔隙度和渗透率的变化规律。研究结果表明：①Y5井后期煤层气产量上升可能是受基质收缩的影响;②随着生产时间的增长,煤层气储层孔隙度、渗透率存在着一定程度的增大现象;③地应力以及基质收缩对煤层气井产量有着重要的影响。     

煤层气储层渗透率特征研究

采用煤岩渗流试验装置,研究了煤层气储层中气体的渗流规律,以及气体滑脱效应、有效应力对煤岩渗透率的影响。从理论上研究了煤岩孔隙系统特征。研究结果表明,由于煤岩特殊的双重孔隙介质特征,有效应力对渗透率影响非常严重。岩石总有效应力增大,煤岩渗透率下降。而卸压时渗透率只能得到一定程度的恢复,从而造成渗透率的损失。     

煤层气井渗透率时空变化规律研究及应用

针对煤层气井排采过程中渗透率变化规律认识不清的问题,利用煤层气产出过程中的正、负效应,渗流及等温吸附理论,得到排采过程中煤储层渗透率随时间及距离变化的数学模型。研究表明：单相水流阶段,液面降速越慢,负效应导致的渗透率降幅越小;气水两相流阶段,适当提高液面降速,正效应越显著;在排采过程中,渗透率呈非对称“V” 型变化;对于临储压力比较高的煤储层,采取“低降幅憋套压”的方式能够扩大煤储层的气体解吸范围。研究成果为煤层气井的现场排采控制提供理论指导。     

高煤阶煤层气井不同排采阶段渗透率 动态变化特征与控制机理

煤层渗透率动态变化规律是煤层气开发地质领域的研究热点之一。根据无因次产量分析方法,基于沁南地区15口高煤阶煤层气井排采数据,采用无因次产气率指标,将排采阶段定量划分为排水阶段、不稳定产气阶段、稳定产气阶段和衰减阶段;引用物质平衡方法,利用生产数据,计算并分析了各井不同排采阶段渗透率变化值。从渗透率变化趋势、主导机制、体系能量、相态构成和产能动态5个方面,阐释了高煤阶煤层气井不同排采阶段煤层渗透率动态变化特征与控制机理。研究结果表明,在高煤阶煤层气井排采过程中,煤层渗透率呈现降低—恢复—升高的特征;有效应力效应和基质收缩效应直接控制了煤层渗透率的变化特征;吸附与解吸特征从根本上控制了基质收缩效应的作用时间与强度。     

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。     

煤层气储层渗透率变化规律的物理模拟实验研究

煤层气勘探中存在着煤变质程度差异性大和储层物性变化规律差异大的特点,这些特点直接制约着我国煤层气产业化的进程。利用煤层气成藏模拟装置模拟了煤层气成藏过程,探索了煤层气储层物性变化规律,分析了储层物性变化对煤层气成藏过程的影响。认为渗透率是影响高、低煤级煤层气成藏的主要因素之一,对其它影响成藏的因素仍需进行物理模拟,以完善成藏理论。     

煤层气赋存规律机理分析

本文从煤层生气、储气、保气三个方面,对煤储层吸附性、含气量影响因素和煤层气保存条件的分析研究,得出了影响煤层气赋存规律的因素。     

压敏储层渗透率分布规律研究

通过定义压敏油藏的无量纲变异系数,得到油藏渗透率变化的控制方程。在采用零维近似解的基础上,结合Laplace变换和Stehfest数值反演求解了无限大边界、定压边界和封闭边界3种外边界油藏单井生产的渗透率变化模型,并预测了这3种模型的渗透率变化趋势。结果表明,在油藏压力下降的同时渗透率会明显下降;随着压力不断减小,压力下降对渗透率变化的影响也逐渐减弱。而不同的油藏外边界会使渗透率呈现出不同的变化规律。     

变形介质煤层气双渗流动压力分析

研究了应力敏感煤层气中双孔隙度/双渗透率渗流问题的压力不稳定响应,不仅考虑了煤层气藏的双孔隙度/双渗透率介质特征,而且考虑了介质的变形,建立了应力敏感煤层气双孔隙度/双渗透率的数学模型,采用全隐式差分和N ew ton迭代法求得了圆柱面井源情况下定产量生产时无限大地层、有界封闭地层的数值解,探讨了双孔隙度/双渗透率参数和变形参数变化时压力的变化规律并给出几种情况下典型压力曲线图版。     

煤炭资源枯竭矿井煤层气运移及富集规律研究

基于煤层气吸附（解吸）机理与“三带” 发育理论,对煤炭资源枯竭矿井煤层气运移及富集规律进行了研究。结果表明：残气主要赋存于采空区、邻近煤岩层裂隙带、本煤层残煤及存在应力释放的邻近层残煤中。矿井关闭后,近水平煤层采空区内煤层气垂向上由采空区经垮落带向裂隙带方向运移,并在裂隙带与弯曲下沉带交界面下部形成高浓度富集区;倾斜煤层相邻采空区,煤层气向煤层上倾方向裂隙带运移,并形成富集区。若相邻采空区垂向裂隙贯通,则在上部采空区煤层上倾方向裂隙带内形成统一的富集区。     

煤层气气驱吸附及解吸规律实验研究

为研究煤层气的赋存形式和气驱原理,通过实验测量了煤层气注气开采中主要涉及的3种气体CH4、CO2和N2的吸附及解吸量,并利用Langmuir模型和BET模型进行实验处理拟合等温曲线,比较3种气体吸附性的强弱和模型的适用性,得出气驱煤层气的机理。此外,还通过实验研究了注入不同气体后煤岩渗透率的变化情况,定性分析了不同气体驱替煤层气时流量的大小以及不同气体驱替的效果。研究结果表明,开采煤层气时可利用CO2和N2的竞争吸附将煤层气采出,N2具有增渗作用,CO2具有减渗作用。     

煤层气高产富集规律及开采特征研究新进展

中国煤层气高产富集区有五大类型,即：富煤区构造高点、直接盖层稳定的上斜坡、凹中隆的火山岩活动区、封闭好的浅层低煤阶厚煤层区及断裂活动次生割理发育区。煤层气高产富集基本条件是三控论：封盖层控制含气量;应力场控制渗透率;构造体和煤体控制富集带。重点分析了沉积环境对煤层气高产富集的控制作用,从成煤原始母质、封盖能力、储集物性3个方面进行了阐述。木本植物为主的母质比草本植物为主的母质对煤层气的生成和保存更为有利。在各种沉积体系中,浅海一障壁海岸和湖泊2种类型,对煤储层的封盖能力较强。灰分含量越低、镜质组含量越高、微裂隙越发育,煤储层的物性越好。此外,还分析了煤层气高产富集的关键参数。阐述了煤层气开采特征,特别进行了定向羽状水平井高产条件分析,重点阐述了煤层水的类型及特点,包括层内水、层间水和外源水。     

三重介质底水气藏非稳态水侵规律研究

裂缝水窜是三重介质底水气藏主要的水侵特征,水侵规律受储层特征、水体大小及生产压差影响显著。通过将气藏简化为"上气下水"的圆柱形物理模型,并将底水侵入气藏的过程抽象为溶洞系统和基岩系统中的地层水向裂缝系统窜流,沿裂缝系统经气水界面侵入气层,建立了底水非稳态水侵渗流数学模型,采用分离变量法、贝塞尔函数及拉普拉斯变换等现代数学分析方法对模型进行求解,求取了该模型裂缝系统压力的精确解,并利用加权平均法获得了气水界面处的平均压力。在此基础上,运用Duhamel原理建立了气水界面处水侵速度和气藏累计水侵量的计算方法。通过数值反演得到了三重介质底水气藏非稳态水侵典型曲线,将非稳态水侵过程划分成"裂缝系统早期线性流、裂缝系统径向流、溶洞系统向裂缝系统窜流、缝—洞系统径向流、基质系统向裂缝系统窜流及孔—缝—洞系统径向流"6个阶段,分析了水体大小、储层物性、裂缝系统水平渗透率和垂直渗透率之比及生产工作制度对非稳态水侵规律的影响,研究方法和结果对合理分析三重介质底水气藏水侵动态特征及优化气藏治水开发方案具有一定的指导意义。     

低渗岩石孔渗及相对渗透率测试方法综述

孔隙度、渗透率以及相对渗透率是开发实验中基本的测量参数,但现有的开发实验方法主要都是针对中高渗油藏的,对低渗油藏岩心样品缺乏统一、规范的测试方法和手段。在参考大量相关文献的基础上,分析了近年来国内外低渗岩石的孔隙度、渗透率及相对渗透率的测试方法和技术,总结了测试过程中存在的问题,并提出了初步的解决方案。     

中低孔隙度渗透率储层钻井液侵入规律研究

针对中低孔隙度渗透率储层钻井液侵入特征的研究较少,没有形成有效的规律性认识。提出了利用5岩心联测实验进行钻井液侵入规律研究的新思路,将动态联测实验数据与实际测井资料相结合,形成了中低孔隙度渗透率储层钻井液侵入规律认识。并建立了不同孔隙度渗透率条件下中低孔隙度渗透率储层钻井液侵入速率计算模型,进而得到钻井液侵入储层深度。在研究区进行了应用,为测井解释、射孔参数优化设计和压裂施工设计提供了指导性建议。     

煤层气储层煤粉运移规律试验研究

在研究煤粉形成及运移规律的基础上,通过室内人造裂缝的方法,开展了不同粒径的煤粉在不同裂缝宽度、不同流动速度下的运移规律试验,研究了裂缝宽度、流动速度、煤粉粒径与出粉量、渗透率的关系,对制定生产中煤粉控制措施具有重要的指导意义.研究结果表明,随着流量的增大,煤心出口端煤粉含量增多,煤岩的渗透率下降,渗透率伤害率升高;在排...     

注水对低渗透多孔介质渗透率影响的研究

国内外关于注水对地层渗透率影响的研究主要集中在应力变化上,对注水温度效应的研究非常少。室内实验表明:随着温度降低,流体通过低渗透多孔介质的渗透率也随之降低,降低的幅度与实验温度和介质的初始渗透率有关,并且这种降低是部分不可逆的。该实验研究结果对低渗透油田的注水开发和施工作业中是否会产生冷伤害提供部分依据,在今后油气田的生产实际中应引起高度重视。     

渗透率非均质对水平井入流规律影响分析

基于水平井段三维拟稳态等效井径模型、水平井井筒变质量流动模型、渗透率非均质拟表皮系数模型,利用势叠加原理及质量守恒原理,建立非均质油藏渗流与水平井筒管流耦合模型,研究分析沿水平井筒渗透率非均质对水平井入流动态的影响规律.结果表明:沿水平井筒渗透率非均质对整个水平井筒入流速度剖面影响显著,对沿井筒不同位置处的压力影响不明显,对水平井产能指数影响显著.该研究对水平井产能预测具有重要意义.     

基于孔渗关系的渗透率粗化方法分析

用测井解释孔隙度、基于岩心分析的孔渗模型可以得到渗透率; 粗化渗透率可按厚度加权算术平均或按厚度加权几何平均。研究证明, 用厚度加权算术平均孔隙度基于孔渗模型计算得到的渗透率, 等于渗透率直接按厚度加权粗化的几何平均值, 并不是按厚度加权的算术平均值; 按厚度加权的渗透率几何平均值小于或等于按厚度加权的渗透率算术平均值。这表明, 在测井解释或地质模型对渗透率粗化时, 不同的粗化方法所得的粗化渗透率值不同。