基质-裂隙相互作用对渗透率演化的影响:考虑基质变形和应力修正

摘要

研究煤储层的渗透率对于合理开采煤层气等能源的适用性和可行性都有指导意义。目前,大量的渗透率模型是基于弹性应变和吸附应变建立。然而,这些模型在考虑这两种应变时常把基质当作刚性体,并认为吸附变形完全由裂隙开度调节。在预测渗透率时不仅忽略了基质变形,还高估了吸附膨胀的影响。为此,提出了一个新的渗透率模型来预测不同边界条件下的储层渗透率。该模型提出内部膨胀系数f来修正基质吸附对裂隙开度及外部应力的影响,且考虑了有效应力对裂隙和基质的变形行为。为比较基质变形和应力修正对渗透率的影响,对比不考虑应力修正的模型和不考虑基质本身变形的模型,用现场数据和实验室数据对不同边界条件下3种渗透率模型进行验证。结果表明:应力修正在单轴应变条件时对渗透率演化的影响更加显著,且不考虑应力修正和基质本身变形的模型所得的内部膨胀系数f较大。最后,进一步将新模型和4种经典模型进行比较,再次说明了新模型的优越性。