煤层气储层相对渗透率试验及数值模拟技术研究进展

气水相对渗透率是评价煤层气是否具有工业价值的关键参数之一,测量和估算煤层气储层的相对渗透率是推进煤层气产业化亟需解决的基础问题。通过梳理国内外气水相对渗透率的研究进展,重点从煤储层气水相对渗透率的试验方法、理论模型和数值模拟3方面展开论述,主要取得了4项认识：(1)非稳态法在煤储层相对渗透率的测试中应用范围更广泛,但较少探究原位温度的影响;微流控试验在可视化和量化多相流体渗流行为方面有很大的应用前景。(2)利用核磁共振成像、CT三维扫描试验等新兴技术手段对渗透率试验装置进行改进,可以实时捕获多相流体的驱替过程并使测试结果更为准确。但试验环境较难还原地层的原位条件,且传感器的精度和稳定性仍需要进一步提高。(3)尽管目前针对煤层气储层已建立了多种相对渗透率计算模型,但其之间仍存在不同的假设条件和适用范围,难以统一推广,且未考虑真实孔裂隙结构的几何形态。(4)数值模拟方法破除了物理试验中的样品尺寸限制,在结合煤层气现场开发数据的基础上,可以实现提高采收率过程中相对渗透率变化的动态刻画。最后指出,未来需要将气水相对渗透率的测试环境进一步拓展至原位储层温度条件,探究多类型混合气体与水相流动行为,...     

求取煤储层渗透率的试井方法比较

煤储层渗透率可以通过不同的方法获得，而用试井方法求取煤储层渗透率是目前国内外广泛应用于煤层气勘探过程中行之有效的方法。本文详细地介绍了目前煤层气勘探阶段所采用的4种试井方法以及这些方法的设计、工艺和施工程序，并指出了这些方法的适用范围和优、缺点。     

山西不同煤级储层有效渗透率的实验研究

基于山西不同煤级煤岩体气、水双相渗透率实验,探讨了不同煤级储层的有效渗透性特征、影响因素及随含气饱和度的变化规律。实验研究表明,不同煤岩体相对渗透率显示出"一高五低"的特点,即残余水饱和度高、等渗点相对渗透率低、CH4有效渗透率低、含气饱和度低、两相共流时跨度低、束缚水下CH4渗透率低。给出了各煤级煤气、水渗透率与含气饱和度呈幂函数关系。以此为基础,采用多元非线性回归方法,构建了气、水相有效渗透率随含气饱和度变化的响应模型。     

用试井方法获取煤储层的渗透率

用试井方法获取储层的渗透率，是目前国内外广泛应用于油气及煤层气勘探评价中的有效方法。本文介绍了表皮效应、井筒储集效应、无限作用径向流、储层的边界响应、调查半径和多孔行为等几个有关试井的基本概念，阐述了试井分析模型的建立条件，利用实例说明了根据储层模型响应及实测的储层响应进行参数分析的原理及步骤。     

中国煤储层渗透率分级方案探讨

统计分析了国内外不同煤阶和地区的煤储层渗透率数据,显示国外相同煤阶煤储层的渗透率要比我国高1~2个数量级,且我国不同煤阶煤储层渗透率整体上差异不大。研究表明,煤储层的渗透性主要受现今地应力强度和构造史及与其伴随的流体活动史决定的煤体结构、割理发育程度和割理充填状况等因素控制,高应力、复杂煤体结构和割理充填,是中国低渗透煤储层的基本成因机理。基于我国煤储层渗透率分布特点和不同渗透率条件下单井产量的分析,将有效煤储层的渗透率下限定为0.01×10-15 m2,按渗透率将有效煤储层划分为低渗(k=0.01×10-15~0.1×10-15 m2)、中渗(k=0.1×10-15~0.5×10-15m2)、中高渗(k=0.5×10-15~1×10-15 m2)、高渗(k=1×10-15~5×10-15 m2)和超高渗(k>5×10-15 m2)5个等级,煤层气井的实际产量除受渗透率影响外,还受到煤层厚度、含气量、压裂参数、地质构造、煤系地层含水性和排采工作制度等其他因素的影响,随着我国煤层气开发技术的进步,低渗煤储层(k=0.01×10-15~0.1×10-15 m2)经合理配套的压裂技术和排采方案仍可获得理想的产气量。     

煤储层渗透率与煤层气垂直井排采曲线关系

根据岩石弹性理论分别建立了天然裂隙面上、最大水平主应力方向上形成裂隙的极限压力模型,绘制了压裂过程主裂隙延伸轨迹示意图;根据原始渗透率与改造后渗透率的关系,结合压裂主裂隙几何形态特征,绘制了不同渗透率关系下排采过程压力传播轨迹示意图;根据煤储层原始渗透率、压裂后渗透率不同情况下压力传播轨迹的不同,得出煤层气垂直井排采的“增-减-增”、“增-减”、“增-增”和“增-减-猛增”等4种典型排采曲线.     

利用酸化技术提高煤储层渗透率的室内初探

酸化已是油气田勘探开发中提高油气产量的重要手段,较小规模的酸化措施有可能极大的提高油气产能。但是,在煤层气开发中却极少有对煤储层进行酸化的相关报道。在油气井酸化的基础上,结合煤储层本身物理、化学特征,室内实验对利用酸化技术清除煤层矿物质进行了初探。结果表明,对煤岩心进行酸化能明显改善其渗透性,渗透率可提高20倍以上。因此,将酸化技术应用于清除煤层矿物质是有价值的,并且有待开展更深入、更广泛地研究。     

煤层气产量预测和矿区优化的储层模拟

SIMEDⅡ煤层气储层模拟器是一个高精度的，可以对非稳态的储层状态、多组份气体以及三维立体的储层结构进行模拟的软件。本文具体阐述了SIMEDⅡ模拟器的工作流程。以及如何将它应用于预测气体产量以及模拟储层中煤层气的抽采过程。     

不同煤储层渗透率下煤层气直井极限产气量的确定

为了查明不同煤储层渗透率条件下煤层气井极限产气量,保障煤层气井持续稳定高产,根据煤储层几何模型、启动压力梯度与渗透率关系及气体试井、渗流理论,结合实验室测试,构建了不同煤储层渗透率条件下煤层气直井极限产气量的数学模型。柿庄区块勘探开发资料的验证结果表明:当极限产气量与产气高峰的平均产气量接近时,产气控制合理,稳产期能够保持持续、高产;其他条件相同时,极限产气量随渗透率增加呈乘幂型增加,随单相水流阶段产水时间的延长呈指数型增加;煤储层渗透率相对较低时,尽量延长单相水流阶段的排采时间是提高煤层气井产气量的一项关键措施。     

煤层气储层渗透率影响因素研究

煤层气储层渗透率是煤层气开发生产的关键参数之一。在深入分析煤层气的解吸过程和煤储层孔隙特征的最新研究成果基础上,对与煤层气储层渗透率相关的主要影响因素进行了系统分析,发现:大量水排出后会形成大量与裂隙相连的孔隙,对煤层气的渗透率造成重要的影响; 煤层的成熟度不仅对煤层气储层的孔隙结构造成影响,同时对孔隙表面的粗糙度也有一定的影响; 克林伯格效应对煤层气储层的渗透率影响可以不在研究范围内; 甲烷的溶解度随无机质离子的含量增大呈现一种先增大后减小的趋势。     

注CO2与煤中矿物反应渗透率变化规律

以晋城矿区寺河井田为研究对象,借助扫描电镜和X射线衍射仪得出煤中矿物成分和充填方式;基于煤储层几何模型结合渗流理论,构建了煤体原始渗透率和矿物溶解后渗透率变化的数学模型;在对寺河矿孔径分布、不同矿物溶解度测试基础上,探讨了注CO2后与煤中不同矿物反应渗透率的变化规律。研究结果表明：煤中矿物主要为黏土和碳酸盐矿物;煤中矿物主要以薄膜状附着和完全或半充填于煤层裂隙2种充填方式存在;不同矿物溶解、沉淀时间差异性导致注CO2后煤储层渗透率呈现先增加后减小趋势;在矿物含量相同条件下,在大孔径孔裂隙中附着或充填的矿物含量越高,矿物溶解后煤储层渗透率增加越多。煤层注CO2后煤层渗透率变化实验测试一定程度上验证了数学模型的可靠性。     

煤割理压缩实验及渗透率数值模拟

基于煤割理压缩实验,建立了应力与割理宽度之间的数学模型,通过对山西沁水盆地中－南部煤储层现代地应力的数值模拟,借鉴裂隙岩体渗透率张量公式,结合浅部煤割理观测资料,对该区深部煤储层渗透率进行了预测。     

煤与岩石的渗透率测试研究

介绍了煤与岩石渗透率测定仪的功能、结构、设计原理、技术参数和使用方法，获得了煤系地层各种岩性试样的渗透率。     

不同煤体结构煤储层煤层气排采中渗透率变化规律研究

通过不同煤体结构煤三轴应力条件下渗透率实验,结合煤层气井产气情况,分析了排采过程中渗透率的变化规律。研究结果表明:在轴压和围压一定时,孔隙压力降低,煤储层渗透率先减小、后增加;碎软低渗煤层由于机械力学强度小,前期伴随着液面下降,破碎煤粒之间的粒间孔隙急剧闭合,造成煤层渗透率大幅度减小,后期煤体收缩效应改善渗透率作用较原始结构煤层缓慢。研究认为,煤层气井应采用分段控压、稳步降压的排采方法,使煤储层裂隙与孔隙保持一定的张开度,抵抗煤基质变形,以减缓有效应力对渗透率的损坏,增大供气面积,保证煤层气充分解吸,提高产气量。     

开发过程中煤储层渗透率动态变化特征

为了摸清开发过程中煤储层渗透率动态变化特征,分析了影响煤储层渗透率动态变化的3种效应,引用了P & M渗透率模型,并以沁水煤层气田二叠系山西组3号煤储层为例,模拟了储层压力从初始值降至衰竭压力整个过程中煤储层渗透率的变化.结果显示:渗透率先减小后增大;压力降至临界解吸压力3.8 MPa,渗透率衰减少了34%,降至最低值;继续降压至2.5 MPa,渗透率回弹至初始水平;降压至衰竭压力0.7 MPa时,渗透率增至初始渗透率的2.8倍,预示该区块有较好的产气条件和前景.并通过敏感性分析得出,杨氏模量越大,基质收缩效果越显著,含气饱和度越高,越有利于改善煤储层渗透率.并据此提出2条建议：① 在进行煤层气区块优选时,应加入“动态渗透率”这个关键参数,这样可能会发现“先天”条件差而开发中后期物性易得到改善、开发潜力较大的区块;② 以渗透率动态变化特征为依据,不断调整和优化排水降压幅度和节奏.     

铁法大兴矿低煤阶烟煤应力及滑脱效应对渗透率的影响

以铁法大兴矿低煤阶烟煤煤样为实验对象,通过实验测定了不同应力组合下的煤样渗透率变化规律,分析了滑脱效应对渗透率的影响。     

煤层气井排采时储层渗透率变化特征研究

通过建立煤储层渗透率变化率与体积应变之间关系的数学模型,考察了煤储层的体积应变和渗透率变化率在煤层气开发过程中的变化.结果表明:煤层的体积应变在煤层气开发过程中分为2个阶段,初始阶段体积收缩,体积应变为负,随着有效应力的变化,体积应变逐渐变化为正并持续增加;而渗透率呈先减小后增大的不对称U型变化,最终增加到原来的1.5倍.     

煤层气储层地质与动态评价研究进展

基于对国内外近年来有代表性的学术论著分析,从煤储层描述与评价、储层非均质性、储层研究的试验和测试手段、煤储层多相介质耦合特征及渗透率预测、产能过程相渗变化及预测模型、煤层气储层排采试验动态和产能影响因素分析等6个方面,有重点地综述了煤层气储层地质与动态评价研究的新进展,并指出储层动态变化条件下的多相介质耦合特征和渗透率预测,不同地质背景下的储层渗透率动态预测,全方位、多学科的储层动态渗透率预测,构建定量-半定量的煤储层动态评价和预测体系将是今后储层地质和动态评价研究领域的发展趋势。     

煤储层渗透性研究现状及展望

煤储层渗透率是控制煤层气开采的主要储层参数之一,对研究煤层气的产出及运移规律有着重要意义,总结其影响因素对于有效预测煤储层渗透率、寻找有利勘探区块具有重要的实际价值。在系统整理国内外有关研究资料的基础上,对储层物理模型、煤层气渗流模型、煤储层渗透性影响因素等方面的研究进展进行了梳理总结。对今后的煤储层渗透性研究工作提出了作者的一些看法。     

煤的方向渗透率的实验测定方法研究

为了搞清煤层气储层中煤的方向渗透率,针对煤的方向渗透率进行了理论和实验研究。首先采用瞬态法对多个煤样进行了测量,证实了方向渗透率的存在|其次实验结果表明不同的煤样在相同的有效应力条件下测得的方向渗透率差异较大,该研究表明方向渗透率是有效应力的函数。为准确评价煤层气储层,必须确定主渗透率的方位和大小。通过理论和实验两个方面给出了主渗透率的确定方法。在确定了最大和最小主渗透率之后,其随有效应力的变化也唯一确定|另外,主渗透率方位和主地应力方向密切相关,研究提供的主渗透率方位的确定方法也为主地应力的方位确定提供了理论和实验依据。