煤储层造缝及卸压增透实验研究

煤矿井下瓦斯抽采难易程度取决于煤体渗透性,煤体增透是瓦斯抽采研究的关键之一。以煤岩体加载作用下的渗透率测试实验为前提,揭示了不同结构煤体水力强化的造缝和卸压两种增透机理;提出了硬煤(原生结构煤和碎裂煤)可通过水力压裂造缝提升渗透率,软煤(碎粒煤和糜棱煤)可通过冲孔出煤卸压增透或顶底板围岩水力压裂抽采的两种工艺,从而形成了基于煤体结构的水力强化增透瓦斯抽采技术。现场应用结果充分说明了实验室研究结论的正确性。     

煤储层压裂液滤失计算模型

为揭示煤储层天然裂缝开启后的动态滤失过程,将裂缝的动态渗透率和煤储层裂缝-孔隙型双重介质的特性结合,建立煤储层压裂液的滤失模型,模型的拟合结果表明裂缝渗透率的动态变化导致天然裂缝中的滤失量几十倍的增加,而由于弹性储容比的影响,天然裂缝向基质中的窜流量反而减少。通过对比不同模型下的滤失量,可以得出动态滤失量是PKN和CGD模型下滤失量的4.5倍左右。为验证滤失模型的准确性,利用压裂酸化动态滤失仪进行实验,实验结果表明模型的数值拟合曲线与实验曲线有较一致的变化趋势,模型能较好地模拟煤储层天然裂缝中随时间变化的滤失过程。     

多组分酸对不同煤阶煤储层化学增透实验研究

查明酸液对不同煤阶煤的酸化效果,能够为提高煤储层导流能力提供一种化学方法。通过对不同煤阶煤样酸化前后煤表面观察、矿物质含量和渗透率测试,得出不同煤阶煤酸化后表面变化特征、矿物质含量变化及渗透率变化规律。结果表明:多组分酸能与煤中的矿物质发生反应,提高煤储层的导流能力。煤中原始裂隙发育程度及矿物质的含量共同影响着增透效果;酸化使煤中的碳酸盐矿物和硫化物减少最多,其次是蒙脱石、绿泥石和伊利石,石英和高岭石减少最少;煤体裂隙越发育,与酸液反应的碳酸盐和硫化物含量越高,酸化增透效果越好。研究结果为多组分酸在煤储层水力压裂中的应用提供了实验支撑。     

工作面采动煤体卸压增透效应研究与应用

为研究采煤工作面前方煤体卸压增透效应,提高煤体卸压瓦斯抽采量,分析了采煤工作面前方采动煤体变形破坏与渗透率变化过程的相关性,在工作面前方卸压区,煤体发生滑移破坏,有明显的扩容及卸压增透效应。现场实测了工作面前方煤体应力及钻孔瓦斯流量随工作面推进过程的变化规律,确定了支承压力区、卸压区分布范围。在卸压区内,因煤体渗透率增大,钻孔瓦斯平均流量提高2~3倍。基于工作面前方煤体卸压增透效应,根据不同钻孔失效距离及卸压区宽度,给出了不同偏角(钻孔与垂直煤壁方向夹角)下的预抽钻孔卸压瓦斯抽采量计算式。分析结果表明:钻孔偏角越大,卸压瓦斯抽采量越大。结合某矿N2105工作面现场条件进行计算,得出钻孔偏角最大可为21.4°,相比原垂直煤壁钻孔,单孔卸压瓦斯抽采量可增加978.5 m3,预期可有效提高本煤层瓦斯抽采率。     

煤层气物性参数随埋深变化规律研究

针对深部煤层煤层气的"高地应力、低渗透性"特性导致开发难度大的问题,分析了沁水盆地南部煤层气井岩心试验数据和测井、试井、压裂、生产等实际资料,研究了主要储层物性参数与埋深的关系。研究结果表明:不同储层物性随埋深变化规律各不同,具有跃变式变化特征;拐点变化值并不是一个确定埋深。利用BP神经网络模拟物性参数变化拐点的结果表明:选取的关键参数不同,得到的物性随埋深变化拐点值是不一致的。以力学参数为关键参数的深部煤层埋深拐点为1 043 m;侧重物性参数的埋深拐点为659~950 m;以产能因素为关键参数的埋深拐点为927~1 171 m。     

不同煤阶煤的微生物增透效果和机理分析

为研究不同煤阶煤的微生物增透效果及其机理,采集不同煤样进行生物甲烷模拟实验,并分别采用光学显微镜、压汞仪、FTIR和XRD进行测试,对比分析煤在生物甲烷代谢前后的表面孔裂隙、孔隙结构、官能团和微晶结构的变化特征。实验结果表明:生物甲烷代谢后煤光片的表面裂隙数量、长度和宽度增加;煤样孔容显著增加,孔隙连通性增强,孔隙结构得以改善,而孔比表面积降低;煤的含氧官能团增多,芳香环部分被打开,并在断裂处引入羟基,其含量也相应增加;芳香核层间距d002增加,芳香层数Nc、堆砌度Lc和延展度La相应减小。微生物不仅能利用煤作为碳源代谢产生甲烷以增加煤层气资源量,还可以改善煤的孔隙结构,有利于提高储层渗透性,同时降低了煤的比表面积,从而有利于煤层气解吸。     

低孔隙度低渗透率岩石孔隙度与渗透率关系研究

孔隙度越高渗透性越好的观点一直指导中-高孔隙度渗透率储层生产作业,但在低孔隙度低渗透率储层中常出现与该观点相违背的现象,孔隙度基本一致的储层产能差异非常大.通过256块岩样实验发现,低孔隙度低渗透率岩石的渗透率受总孔隙度控制作用不明显,传统的孔隙度—渗透率计算方法已经不再适用;低孔隙度低渗透率岩石渗透率主要受控于孔隙结构,不同孔径尺寸孔隙对渗透率贡献不同,渗透率大小受孔径尺寸大小及其相对应孔隙的比例高低共同控制.提出利用核磁共振测井刻画孔径尺寸区间,根据岩石压汞实验中的孔隙分布直方图数据,参考实验室毛细管压力测量孔隙半径(R)分级方法,将孔隙分为4个区间,分别建立4个区间孔隙与岩样渗透率交会图.利用区间孔隙度计算渗透率的方法不仅提高了低孔隙度低渗透率储层渗透率计算精度,同时也是对传统公式的改进和完善,对低孔隙度低渗透率储层产能评价有很好的指导作用.     

基于流动单元用多参数方法预测火山岩渗透率

火山岩储层岩性变化快,矿物组分种类多,裂缝、溶孔发育,孔隙结构复杂,储层"四性"非匀质性强等特点为火山岩储层物性的定量评价带来了极大的困难。采用聚类分析方法,利用同一地区多口取心井的岩心数据进行地层流动单元的划分,在每一种流动单元下建立相应的渗透率模型。在未取心井中建立流动分层指标与多项测井参数的回归关系,为流动单元的划分建立判别函数。采用密度-核磁共振孔隙度方法确定火山岩储层有效孔隙度。用松辽盆地南部长岭、英台断陷深层火山岩储层数据对该方法进行验证,获得了较好的应用效果。     

声电效应对自然电位测井曲线的影响

自然电位测井是最早实现的常规测井项目之一,直到现在,自然电位测井曲线在油气勘探中仍然起着重要的作用.测井采集时发现当声波、侧向、自然电位并测时自然电位曲线有分辨率增加的现象.究其微观机理与声电转换有关,而声电转换与地层的双电层结构有关.因此通过声波、侧向对地层的双电层结构产生的微扰,能够根据微扰前后的自然电位曲线差异,得到地层孔隙结构信息,从而提供新的测井方法,进而得到渗透率等参数.这对于完善地评价地层结构有着重要的意义.     

相对渗透率曲线标准化方法评价研究

通常实验室会提供若干条各不相同的相对渗透率曲线,然后进行平均相对渗透率曲线的标准化处理,得到具有代表性的相对渗透率曲线。然而几乎没有学者将各方法的标准化结果与实际油田开采特征及油水运动规律相结合来评价这些方法的合理性。基于此,文中结合油田实际生产动态,从含水上升规律、驱油效率及采收率等3方面对各方法的标准化结果进行分析研究。结果表明,多条曲线平均标准化方法确定的油水相对渗透率曲线更符合实际油藏渗流特征。