煤层气储层渗透率影响因素及研究意义

压裂和裸眼洞穴造缝方面的例子有：铁法 煤田大兴井田DT1井便经历了裸眼造穴、清 煤田大兴井田DT1井便经历了裸眼造穴、清 水压裂、清水携砂压裂和大规模高砂比高 压力压裂的过程。
其他影响煤层渗透率的因素
除以上所列出的影响因素外，磁场、流变、 煤中水分含量以及化学因素等都会影响渗 透率，至于其影响机理的研究还有待加强。
增大渗透率的方法
目前，主要的储层强化措施是人工造缝。 采用的主要方法有清水加砂或不加砂压裂、 凝胶加砂压裂、洞穴激励造缝等。对于剖 面上煤层不集中分布，单层煤厚不大的多 煤层井，多采用水力压裂的办法。埋深不 大的煤层(小于600m)在压裂时可以不加砂， 大的煤层(小于600m)在压裂时可以不加砂， 埋深大的煤层则必须加砂压裂。对于厚度 较大、渗透性又很好的煤层则采用洞穴激 励造缝的措施。
基质收缩效应
煤层气开发过程中，储层压力降到临界压力以下 时，煤层气便开始解吸，随孔隙压力降低，气体 解吸量增加，基质微孔隙表面自由能增加，基质 发生收缩，产生新的裂隙或割理，孔隙度增大， 从而使得渗透率增高：△K 从而使得渗透率增高：△Kms=α(△V／V) 而△V V=βV 而△V／V=βVd，Vd=VLP／(PL+P) 故有△K αβV 故有△Kms=αβVd=CVd 式中：V为基质体积；△V为基质体积变化量；V 式中：V为基质体积；△V为基质体积变化量；Vd 为解吸量；V 为解吸量；VL、PL分别为Langmuir体积和压力； 分别为Langmuir体积和压力； α、β为取决于煤体性质的常数，C=αβ。 为取决于煤体性质的常数，C=αβ。
图4 煤样的渗透率与气体压力之间 的关系
表1 煤储层渗透率评价表
Klinkenberg效应 Klinkenberg效应
由气体分子和固体分子间的相互作用产生的效应 称Klinkenberg效应。它可以由下式表述： Klinkenberg效应。它可以由下式表述： Ka=K0(1+b/pm) 式中：K 为初始绝对渗透率；K 为渗透率；P 式中：K0为初始绝对渗透率；Ka为渗透率；Pm为 平均气体压力；b Klinkenberg系数。由 平均气体压力；b为Klinkenberg系数。由 Klinkenberg效应所引起的渗透率增量为：K Klinkenberg效应所引起的渗透率增量为：K滑移 =K0*b／pm *b／
电场对煤样渗透率的影响
图3为Q煤样的渗透率与电场强度 E的变化关系。由此可以看出，在 实验电场强度范围内煤样的 渗透率与电场强度成线性关系， 即随着电场强度的增加而呈线性 增加。符合下列关系K=A+B 式中K——渗透率(m3) E——电场强度(KV/m)| A，B为常数。在煤样两端加上电 场后，相当于在瓦斯流动方向煤 体中建立了电势差，煤体中的瓦 斯渗流将出现电动效应，且电场 强度越大，电动效应越显著，从 而瓦斯在煤体中的渗透率随着电 场强度的增高而增大。
煤层气储层渗透率影响 因素及研究意义
汇报提纲
1 2 3 4 选题意义、 选题意义、研究内容 煤层渗透率的影响因素 增大煤层渗透率的方法 结论及展望
选题意义、研究内容
煤层气作为能源开发是我国十一五计划的 内容之一，国家计划在2015年煤层气的利 内容之一，国家计划在2015年煤层气的利 用率达到60%。然而，煤层气开的决定因 用率达到60%。然而，煤层气开的决定因 素是煤层的渗透率。天然气由于渗透率较 高易于开发和利用。研究如何增加煤层的 渗透率对于煤层气的开发具有重大的意义。
渗透率的定义
渗透率是煤岩渗透流体能力大小的度量， 它是煤层气甲烷开采中一个最为关键的参 数，也是最复杂且难以确定的参数。由于 煤具有较软、低弹性模量的力学性质，在 钻井或开采中外界条件的改变可对其产生 强烈的影响。通常所说的煤层渗透率是指 煤层割理渗透率。
煤样的渗透率是根据达西公式计算的，即
式中K——渗流流量(m3/s)， p——测量点的大气压(Pa) P1——进口瓦斯压力(Pa) P2——出口瓦斯压力(Pa) L——试样长度，(m) A ——试样横截面积(m2) ——气体粘性系数(Pa·s)
图3 煤样渗透率与电场的关系
瓦斯解析对煤样渗透率的影响
由图4看出，当增大气体压力时， 在低压阶段(气压小于3MPa)，煤样 的渗透率减小，这是由于克林伯格 效应的结果，同时瓦斯的吸附也使 煤样的渗透率减小；当气体压力大 于3MPa后，煤样的渗透率随着气压 的增大而增大。在降压阶段，煤的 渗透率随着气体压力降低而减小， 当气体压力小于3MPa以后，随着气 压力的降低，煤样的渗透率开始增 大。根据同一煤样做的吸附实验结 果表明，在气体压力达到3MPa左右 时吸附瓦斯达到饱和，也就是说， 在上述渗流实验中，当气体压力降 至3MPa时，吸附瓦斯开始解吸，瓦 斯渗透率的增加是由于瓦斯的解吸 造成的，这与文献的结果是相吻合 的。
渗透率的影响因素
有效应力对煤样渗透率的影响 煤化程度对煤样渗透率的影响 电场对煤样渗透率的影响 瓦斯解析对煤样渗透率的影响 Klinkenberg效应和基质收缩效应对煤层渗透率的影响
有效应力对煤样渗透率的影响
如图1为煤样的渗透率 随平均有效应力的变化 规律。可以看出，煤样 的渗透率K与平均有效 应力呈指数关系，即满 足关系式 式中平均有效应力 a,b为拟合常数。在应力 集中带，由于裂隙及大 孔隙受压而闭台，可使 渗透力降低；在卸压带， 由于原有裂隙的张开、 扩大以及新裂隙的形成， 可使渗透能力急剧提高。
图1 煤样渗透率与平均有效应力的 关系
பைடு நூலகம்化程度对煤样渗透率的影响
由图2可以看出，在同一应力状态 下，随着煤化程度的增高，煤的 渗透率降低。(Q煤样的挥发分最 小，Y煤样的挥发分位子中间，N 煤样的挥发分最大，因随着挥发 分的减少，煤化程度逐渐增高， 所以，煤样Q的煤化程度最高，Y 煤样次之，N煤样的煤化程度最 低)煤样渗透率的这种变化也是由 煤的孔豫度决定的。因为在一定 范围内(碳含量小于60)，孔隙度 随着煤化程度的增加而降低。高 变质的煤结构紧密，孔隙度低， 因而渗透率低。