煤层气藏强化开采各向异性力学性质分析

针对煤层多重孔隙系统空间非连续分布、力学属性各向异性的特点,综合考虑注气强化开采过程中多组份多过程物质运移特征,构建了正交各向异性等效连续煤层流固耦合模型,据此进一步剖析了煤层各向异性力学性质及其对孔渗参数与注采能力的影响。煤层各向异性的力学属性,导致开发过程中储层水平应力与应变的动态变化存在明显的方向性特征,沿力学强度或杨氏模量大的方向变化相对较大,进而带来裂缝宽度、渗透率及其变化的方向性差异,同时致使孔隙度、渗透率以及气体吸附浓度空间分布的非均质性,最终造成与横观各向同性介质不同的煤层气生产与CO2注入预测结果。研究成果对煤层气开发过程中孔渗参数及注采能力的准确预测具有重要意义。     

基于测井资料定量表征页岩储层非均质性

为了解决页岩储层非均质性影响因素多以及难以综合定量表征页岩储层非均质性的问题,基于洛伦兹曲线理论计算页岩宏观非均质性的总有机碳含量、微观非均质性的矿物组分和有效孔隙度以及岩石力学参数非均质性的杨氏模量和泊松比等影响因素的洛伦兹系数,结合运用层次分析法确定影响因素权重,建立综合定量表征页岩储层非均质性方法。研究表明:该方法表征结果与预测布缝方式和压裂施工曲线吻合较好。该方法为页岩储层非均质性表征提供了一种思路,同时对威远地区压前预测和压后评价具有一定参考价值。     

随机介质固热耦合模型平面轴对称问题的解析解

考虑岩石颗粒的物理力学性质的随机非均匀性,从理论上建立了随机介质固热耦合数学模型,这些方程,奠定了岩石热破裂研究的基础.针对随机介质固热耦合数学模型,考虑平面轴对称问题,利用摄动理论和数学积分方法,在韦泊和指数两随机分布下,提出了岩石物理力学参数作为随机变量在解析分析中的处理方法,采用一种随机概率分布用连续函数表示的方法,得到了平面热应力轴对称问题的解析解.通过算例,讨论了热应力随分布参数m和时间t的变化规律.结果表明:非均匀性对岩石的热应力有一定的影响,热应力随着分布参数m的减小而增加.     

临盘油田临二断块馆陶组储层非均质性研究

对临二断块馆三段储层特性进行了分析，研究表明：平面上该河道砂体厚度横向变化具有明显的方向性，孔隙度与渗透率的分布相对均质，其分布受沉积微相控制;垂向上，孔隙度高且变化较小，变异系数也较小，渗透率略呈正韵律，渗透率单层突进系数、变异系数、渗透率级差相对较小。心滩坝与河道充填储层非均质性属中等，是油田开发最有利的油层；河道边缘储层非均质性较强，是油田开发中较差的油层。河流相相变快是造成平面非均质性的重要因素;不同沉积方式决定了不同微相的层内非均质性；不同时期发育的河道砂体在较短距离内相互叠置，是造成层间非均质性的主要原因。     

华庆地区长8_1储层可动流体赋存特征及孔隙度演化

应用核磁共振、铸体薄片、扫描电镜、恒速压汞、物性等实验资料,分析鄂尔多斯盆地华庆地区三叠系延长组长81储层可动流体的赋存特征及孔隙度演化。结果表明,不同物性的T2谱形态表现为3种类型,可动流体孔隙度非均质性强于可动流体饱和度,渗透率对可动流体参数的敏感性显著强于孔隙度;矿物成分成熟度、胶结及溶蚀作用是可动流体赋存特征的重要影响因素,面孔率是影响可动流体赋存特征的关键参数;粒间孔面孔率与可动流体饱和度呈较好的正相关性,微孔极易于束缚可动流体;溶蚀及中晚期胶结演化强度是影响可动流体赋存的重要特征;计算后可知孔隙度与可动流体饱和度呈较好的正相关性,孔隙度演化路径的数学模型是反映可动流体赋存特征的响应函数,可以直接用来表征油气产能效果。     

砂砾岩体期次内幕非均质表征方法研究

基于单井单期次渗透率曲线,提出了一种砂砾岩体油藏沉积期次内幕非均质表征的新方法,称为渗透率曲线方法.此方法在砂砾岩油藏单井单期次渗透率曲线图上定义基线、突起、突起面积等基本概念,建立非均质表征参数A,B,并根据A、B参数的匹配关系,建立了非均质性依次变强的4种表征砂砾岩体期次内幕非均质类型的理论模型,再结合其他油藏静动态指标,譬如储量丰度、平均单井产能等,建立了砂砾岩体沉积期次内幕综合评价体系.实例研究结果表明,与传统参数表征方法相比,渗透率曲线法在表征砂砾岩沉积期次内幕非均质性,评价储层产油(注水)能力、渗滤能力等特征方面具有显著的优势.     

两种煤样渗透率对轴压及围压变化响应特征的试验研究

针对两种不同煤样在轴压及围压变化作用下的渗透率演化关系,利用自主研发的含瓦斯煤岩热-流-固耦合三轴渗流试验装置,开展变围压及变轴压条件下煤样渗透率的实验研究。实验结果表明:1轴压与围压加载使得两种煤样渗透率均减小,轴压及围压变化对于构造煤软煤样渗透率影响特征均符合负指数函数分布规律;轴压变化与硬煤的渗透率变化符合直线变化规律;围压对于硬煤渗透率影响特征符合负指数函数分布特征,均给出了拟合参数;2轴压变化对于软煤样渗透率的影响大于硬煤,围压变化对于两种不同煤样渗透率的影响远远大于轴压。研究结果为采动条件下渗透率演化提供理论参考依据。     

变温条件下深部煤层瓦斯分布规律的数值模拟

深部煤层瓦斯运移过程及分布规律与温度场、瓦斯渗流场及应力场耦合密切相关.基于深部煤层瓦斯运移的热流固耦合模型,结合实际的煤层条件和实测数据,开展了煤层瓦斯赋存规律的数值模拟,研究了瓦斯压力和瓦斯含量分布规律的影响因素.结果表明:煤层渗透率是影响瓦斯压力分布的主要因素,其中煤体的有效应力系数、初始孔隙率、弹性模量以及吸附应变系数均对渗透率有着重要的影响;煤层瓦斯含量受瓦斯压力和煤层温度的共同影响,不考虑煤层温度预测得到的瓦斯含量结果偏大.     

一种定量描述油藏渗透率水平非均质性的新方法

基于多孔介质中的渗流过程,定义了一个定量评价油藏渗透率水平非均质性的新参数———非均质系数.均质时非均质系数最小,其值为1,非均质时其值大于1.该参数与渗透率数列的统计性质无关,仅取决于渗透率数列的非均质性.分析表明,它能很好地定量评价渗透率数列的非均质性及其对渗流过程的影响.     

各向异性和非均质性对煤层抽采钻孔瓦斯渗流的影响作用机制

为提高深部煤层瓦斯抽采效率,研究抽采钻孔周围煤体的瓦斯渗流规律十分关键。文中基于煤体的各向异性和非均质性,考虑煤体应力变形场和瓦斯渗流场的交叉耦合作用,分析了煤层抽采中水力割缝钻孔周围瓦斯压力以及渗透率的时空演化规律。结果表明:煤体的各向异性和非均质性影响割缝钻孔周围的瓦斯渗流规律。对于瓦斯压力的变化,平行层理方向瓦斯压力降幅大于垂直层理方向,抽采影响范围分布呈现"椭圆形",煤体各向异性表征明显。对于渗透率的变化,平行层理方向的煤层渗透率高于垂直层理方向,抽采初期渗透率的增加幅度较快,随后逐渐减缓,渗透率变化曲线呈现不规则"锯齿形",煤体非均质性表征明显。将数值模拟结果与杨柳矿4~#钻场瓦斯抽采的实际监测情况相互对比,现场实测的瓦斯抽采情况与模拟得到情况基本吻合,从而验证了数值模拟的合理性及工程适用性。     

煤岩裂缝渗流能力实验评价及近井地层等效渗透率分析

煤岩裂缝的渗流能力是影响煤层气产能的重要因素.采用API导流仪及岩心驱替装置,模拟煤层气排采过程中煤层有效应力的连续变化,评价裂缝闭合压力逐渐升高、地层压力连续下降以及频繁开关井(间歇性排采)等工况条件下煤岩压裂裂缝的动态导流能力和含天然裂缝煤心的渗透率变化.实验结果表明,提高裂缝闭合压力、降低孔隙流体压力以及频繁开关井等都会降低煤岩裂缝的渗流能力,尤其对压裂裂缝的导流能力影响更为显著.基于此,利用实验数据分别回归了煤岩压裂裂缝导流能力和含天然裂缝煤岩渗透率与有效应力的经验关系式,建立近井煤层等效渗透率计算模型.利用该模型可以根据现场测算的等效渗透率,初步判断煤层压裂裂缝的有效导流能力或缝长,可以为煤层气压裂效果评价、分析排采过程中煤岩裂缝参数的动态变化提供一种新方法.     

火山岩气藏开发现状综述

根据国内外火山岩气藏勘探开发的成功实例,分析总结了一般火山岩气藏的地质特征和开发特征,即火山岩气藏岩石类型繁多和岩性复杂、孔隙结构复杂、储集空间类型特殊多样、孔隙度小、渗透率低并且孔隙度和渗透率差异大、储层非均质性严重、含气面积和有效厚度变化大、气水分布复杂、双重介质储层。着重分析了升平气田火山岩储层的地质特征和该火山岩气藏开发特点。指出了产量稳定、地层压力下降小,气井产量大小与裂缝关系等火山岩气藏一般开采特征。提出了火山岩气藏增产措施和储层保护措施。     

基于煤演化程度的煤储层渗透率发育机理初探

探讨渗透率的发育机理,将为煤层气的勘探选区提供重要的理论基础。本文以煤岩力学性质为切入点,分析了地应力和煤储层渗透性的相关关系,探讨了不同煤阶演化阶段岩石力学参数（弹性模量、泊松比、体积模量）,提出了煤阶与地应力联合作用下的煤储层渗透率的发育特征。研究表明：地应力控制煤储层天然裂隙开启程度和方向,改变储层的孔隙结构;而煤岩热演化可以改变岩石力学性质。二者共同控制煤储层裂隙的大小,进而影响煤储层渗透率的发育。     

应力对煤岩渗透率的影响

本文对煤、多孔岩石(砂岩)及裂隙岩石(石灰岩)在不同外载下的渗透率进行了实验研究,得出了不同类型试样的指数型渗透率曲线。本文所做的工作,对于了解煤岩渗流特性,渗流计算,瓦斯涌出量预测以及矿井瓦斯抽放系统设计具有一定参考价值。     

吐哈盆地沙尔湖凹陷侏罗系煤层气勘探新认识

为了探讨吐哈盆地沙尔湖凹陷侏罗系煤层气的勘探潜力,应用大量最新分析化验数据和钻井资料,分析了煤层发育特征、煤岩热演化规律和显微组分、煤储层物性、煤层气成因类型、煤岩吸附特征、含气性、构造运动、水动力条件、煤岩直接顶板的岩性等保存条件及前期煤层气井勘探失利原因等。结果表明,沙尔湖凹陷煤岩热演化程度低,具典型的煤层原生生物气特征,均质性差;但煤层厚度大,煤层裂隙及大孔发育,原煤含气量高,煤层气保存条件较好,煤层气总资源量较大。总之,沙尔湖凹陷侏罗系煤层气成藏条件优越,资源丰度高,采用合适的钻井、完井、储层改造措施及排采制度,将会取得一定的勘探成效。     

温度、压力对莺-琼盆地储层岩石物性影响的实验研究

为探讨温度、压力的变化对储层岩石物性的影响,利用高温高压岩石物性参数测试系统对莺-琼盆地中深层砂岩储层岩样进行了气体介质的变温及高温变围压孔隙度和渗透率测试。实验结果表明,莺-琼盆地储层岩石在高温下的热膨胀会造成岩石的孔隙度和渗透率出现轻微下降,热膨胀效应对孔隙度影响很小(变化率3%),对渗透率的影响相对明显(平均变化率8%),且喉道越小,影响越大。在高温条件下(170℃),压力因素引起孔隙度和渗透率的下降幅度要大于单一温度的影响,岩石孔隙度的变化主要受初始孔隙空间大小及泥质含量的控制,而高温条件对岩石的渗透率降低有抑制作用。实验岩石表现出的温度及压力敏感特性主要受岩石刚性颗粒含量及胶结强度的控制。     

鄂尔多斯东缘煤储层渗透性主控因素分析与高渗区预测

在煤层气储层渗透性影响因素的分析基础上,通过煤层地应力、热演化程度、埋藏深度与渗透率的相关性分析,探讨渗透率的发育机理,认为煤储层渗透率是煤阶与地应力联合作用的结果,地应力控制煤储层割理开启程度和方向,改变储层的孔隙结构;煤岩热演化通过改变岩石力学性质来控制割理发育,二者共同控制煤储层割理的大小,进而影响煤储层渗透率的发育,而埋藏深度与渗透率相关性不强.选取煤层渗透率主控因素进行研究,以鄂尔多斯盆地东缘二叠系煤层气储层为例,利用多元回归分析的方法建立了“煤阶与地应力”渗透性二元预测模型,对研究区渗透率的发育情况进行了预测.研究表明,地应力控制了渗透率的分布,而煤岩热演化程度对渗透率分布起到一定的调节作用,煤层气储层高渗区主要分布在研究区斜坡带地应力松弛部位,而在应力相对集中深部煤储层为低渗区.     

低渗岩心物性参数与应力关系的试验研究

地应力是影响低渗油气田地层参数的重要因素 ,尤其直接影响油层的渗透率、孔隙度等。通过室内试验 ,利用围压模拟地层应力 ,研究了有效应力与岩心的渗透率、孔隙度、岩石压缩系数之间的关系。研究结果表明 ,低渗岩心渗透率、孔隙度及压缩系数对有效应力变化较为敏感 ,随着有效应力的增大呈指数递减。试验发现 ,在有效应力的变化过程中发生了岩心弹塑性变形 ,在测量过程中低渗岩心存在启动压力梯度