煤层气垂直井排采过程煤储层物性参数变化规律研究

摘要

查明煤层气井排采过程中渗透率的动态变化规律可为气、水产出的准确预测及现场排采工作制度的合理制定提供重要保障。不同地区煤储层孔裂隙结构特征、物性特征、含水/含气性特征、地应力特征等的差异性决定了排采过程中储层渗透率响应敏感度的不同。以往进行的针对某个特定地区的煤样的渗透率变化实验研究对于指导不同地区现场排采工作可能存在局限性和片面性。构建具有普适性的渗透率变化数理模型是解决现场多变储层条件下渗透率动态变化的重要方法。
　　本文总结了煤储层的孔裂隙结构、气/水赋存及产出特征，以相态转变为基础，划分了煤层气垂直井的排采阶段。在构建煤储层几何模型的基础上，应用弹塑性力学、损伤力学及能量平衡等理论建立了排采过程中有效应力、煤体弹性模量、基质解吸收缩数理模型，实验验证了模型的准确性。结合樊庄地区煤层气勘探开发基础数据得出排采过程有效应力及基质收缩变化规律。即：排采整个过程中随着储层压力降低，有效应力和基质变形均呈指数形式增加，气、水两相流阶段有效应力和基质变形增加幅度均比单相水流阶段大。
　　充分考虑排采过程中有效应力对渗透率的负效应和气体解吸对渗透率的正效应，应用吉布斯公式、伯克海姆、Kozeny-Carman方程等理论，构建了煤层气井不同排采阶段渗透率变化数理模型，并进行了实验验证。结合基本参数，得出了不同排采阶段渗透率的变化规律。结果表明：单相水流阶段，随着排采的进行，有效应力的增加，煤储层渗透率不断减小；气、水两相流阶段，随着气体的解吸，有效应力与气体解吸共同作用下渗透率减小幅度降低，并可出现回升。分析了影响排采过程中渗透率变化主控因素，得出弹性模量越大，排采后期渗透率增幅越大。渗透率变化规律的研究为现场排采工作制度的合理制定提供了理论依据。

目录

封面

声明

致谢

中文摘要

英文摘要

目录

1绪论

1.1研究背景

1.2国内外研究现状及存在的主要问题

1.3本文的研究内容

1.4技术路线

2.煤层气垂直井的排采阶段划分

2.1煤层气储集层特征

2.2 煤储层中气水的产出

2.3 煤层气井的排采阶段划分

2.4本章小结

3.排采过程煤储层所受有效应力的变化规律

3.1原始状态条件下煤储层所受有效应力的数学模型

3.2排采时单相水流阶段煤储层所受有效应力的变化规律

3.3气、水两相流阶段煤储层所受有效应力的变化规律

3.4本章小结：

4.排采过程煤基质应变的变化规律

4.1排采过程煤基质应变研究的总体思路

4.2排采过程中煤基质弹性模量变化规律

4.3单相水流阶段煤基质应变变化规律

4.4气水两相流阶段煤基质应变变化规律

4.5本章小结

5排采过程中煤储层渗透率变化规律

5.1排采过程中煤储层渗透率变化数理模型

5.2渗透率模型的验算

5.3排采过程中渗透率变化规律

5.4不同储层条件下渗透率变化规律的差异

5.5本章小结

6.结论与展望

6.1结论

6.2展望

参考文献

作者简历

学位论文数据集