滲透率在煤層氣開發(fā)過程中的變化規(guī)律及其對(duì)產(chǎn)量的影響

夏 瑜（中石油煤層氣有限責(zé)任公司韓城分公司，陜西韓城 715400）

滲透率在煤層氣開發(fā)過程中的變化規(guī)律及其對(duì)產(chǎn)量的影響

夏 瑜
（中石油煤層氣有限責(zé)任公司韓城分公司，陜西韓城 715400）

煤層氣是一種清潔能源，具有較高的利用價(jià)值，尤其是在能源越來(lái)越短缺的背景下，環(huán)境壓力和煤礦生產(chǎn)的形勢(shì)越來(lái)越嚴(yán)峻，對(duì)其進(jìn)行合理開發(fā)意義重大。主要對(duì)煤層氣開發(fā)過程中滲透率的變化規(guī)律及其對(duì)產(chǎn)能的影響進(jìn)行的詳細(xì)闡述。

滲透率；煤層氣；變化規(guī)律；產(chǎn)能；影響因素

隨著世界經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，對(duì)油氣等能源的需求量不斷增加，非常規(guī)油氣資源的開發(fā)更加吸引了人們的目光。中國(guó)的煤層氣資源相當(dāng)豐富，但開發(fā)基本上屬于起步階段。隨著常規(guī)油氣資源的逐漸短缺，我國(guó)制訂了詳細(xì)的煤層氣開發(fā)計(jì)劃，使非常規(guī)油氣的開發(fā)前景被看好。然而，煤層氣開發(fā)受到多方面因素的影響，其中滲透率的變化是影響煤層氣產(chǎn)量的主要因素之一，隨著煤層氣不斷從地下采出，地層的壓力將會(huì)逐漸降低，這勢(shì)必會(huì)引起煤層應(yīng)力的變化，對(duì)煤層的滲透性和氣（液）體流動(dòng)產(chǎn)生不良影響，導(dǎo)致煤層氣解吸難度變大。

近年來(lái)，人們對(duì)煤層氣的認(rèn)識(shí)逐漸提高，煤層氣的開發(fā)經(jīng)歷了一個(gè)漫長(zhǎng)過程，過去很長(zhǎng)一段時(shí)間，瓦斯都是煤礦開發(fā)過程中一項(xiàng)重大安全隱患，煤礦開發(fā)過程中發(fā)生瓦斯爆炸，將會(huì)造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失和人員傷亡，由于認(rèn)識(shí)上的不足，其經(jīng)常被人們視作有害氣體直接被排放到空氣中，導(dǎo)致其價(jià)值沒有得到體現(xiàn)，并且對(duì)環(huán)境造成了污染。科技的進(jìn)步，使人們認(rèn)識(shí)到了煤層氣的重要性，通過先進(jìn)的開發(fā)技術(shù)對(duì)煤層氣進(jìn)行開發(fā)，能夠使其價(jià)值得到體現(xiàn)，一方面能夠解決全球能源短缺問題，另一方面也能夠改善環(huán)境。

1 滲透率在煤層氣開發(fā)中的動(dòng)態(tài)變化

開發(fā)煤層氣是一個(gè)不斷降壓過程，隨著開發(fā)的進(jìn)行，煤儲(chǔ)層孔隙流體壓力將會(huì)不斷降低，此時(shí)如果上覆巖層壓力始終保持不變，有效應(yīng)力將會(huì)隨著時(shí)間的推移不斷變大，而此時(shí)應(yīng)力敏感性將會(huì)導(dǎo)致滲透率不斷下降。除此之外，由于煤層氣不斷吸解，將會(huì)導(dǎo)致儲(chǔ)層有效孔隙空間被逐漸放大，開發(fā)的進(jìn)行，將會(huì)導(dǎo)致空隙不斷累積，在達(dá)到一定值時(shí)，滲透率將會(huì)發(fā)生反彈，這“正負(fù)”效應(yīng)，將會(huì)使煤儲(chǔ)層滲透率處于一個(gè)動(dòng)態(tài)變化中。

滲透率的改變主要受地層孔隙和裂縫兩方面因素的影響。通過分析可以發(fā)現(xiàn)，隨著裂隙縫寬度和高度的增加，滲透率將隨之增加。導(dǎo)致這一結(jié)果的主要原因是因?yàn)榱芽p寬度和高度增加，導(dǎo)致煤層巖石單位面積裂縫比變大，增加了煤巖孔隙度，同時(shí)因?yàn)榱芽p具有較好的導(dǎo)流性，從而使?jié)B透率逐漸升高，這也是儲(chǔ)煤層在投入生產(chǎn)前，需要做好壓裂改造和重復(fù)壓裂的原因。

隨著對(duì)煤層氣開發(fā)的逐漸深入，孔隙流體壓力將會(huì)逐漸降低，此時(shí)煤儲(chǔ)層滲透率也將會(huì)逐步變小。針對(duì)一個(gè)特定的區(qū)域進(jìn)行研究分析，如儲(chǔ)層受到的上覆巖層壓力長(zhǎng)時(shí)間都保持不變，在開發(fā)過程中，孔隙氣體壓力的逐漸變小，帶來(lái)的直接后果是煤儲(chǔ)層受到的有效壓力將會(huì)變大，從而將會(huì)導(dǎo)致孔隙受到直接壓縮，并且使孔隙度變小，滲透率降低，情況嚴(yán)重時(shí)，有可能會(huì)導(dǎo)致裂縫系統(tǒng)閉合，此時(shí)氣井將會(huì)“自動(dòng)關(guān)閉”，無(wú)法繼續(xù)產(chǎn)氣。

如果裂隙的傾角較大，儲(chǔ)層滲透率將很難降低，這主要是因?yàn)榱严督嵌容^大，將會(huì)導(dǎo)致裂隙延伸方向與有效應(yīng)力的夾角比理想的情況小。通過分析可以發(fā)現(xiàn)，隨著裂隙上有效應(yīng)力作用的減小，裂隙受到的影響也將會(huì)越小，對(duì)滲透率產(chǎn)生的影響也就越小。

如果除煤儲(chǔ)層彈性模量外，其它的各項(xiàng)因素都不發(fā)生變化，那么隨著煤儲(chǔ)層彈性模量的逐漸增大，滲透率能夠發(fā)生的變化范圍將會(huì)逐漸縮小。導(dǎo)致該情況發(fā)生的主要原因是，煤巖層如果具有高彈性模量，其自身將會(huì)具有較強(qiáng)的抗壓能力和強(qiáng)度，有效應(yīng)力每增加一個(gè)單位，煤巖層的變形量將會(huì)減小，同時(shí)孔隙結(jié)構(gòu)變形也會(huì)變小。

儲(chǔ)煤層本身具有應(yīng)力敏感性，因此，隨著孔隙流體壓力的降低，無(wú)因次滲透率也會(huì)降低，而通過觀察分析可以發(fā)現(xiàn)，在煤巖層彈性模量不同的情況下，孔隙流體壓力的改變對(duì)滲透率的影響是不同的，煤巖層彈性模量越大，滲透率受孔隙流體壓力變化的影響就越小。這一現(xiàn)象表明，煤巖層應(yīng)力越敏感，巖石的改變也就越容易，滲透率受到的影響也就越大。

2 滲透率動(dòng)態(tài)變化對(duì)單井產(chǎn)量的影響

煤儲(chǔ)層滲透率的改變勢(shì)必會(huì)對(duì)氣井的生產(chǎn)能力造成一定程度的影響。應(yīng)力敏感主要發(fā)生在穩(wěn)產(chǎn)期和排水后期，而滲透率的反彈現(xiàn)象則主要發(fā)生在遞減環(huán)節(jié)，因此在對(duì)煤層氣開采達(dá)到一定程度后，壓降漏洞不會(huì)繼續(xù)擴(kuò)大，此時(shí)產(chǎn)量將逐步進(jìn)入遞減環(huán)節(jié)，處于泄氣范圍內(nèi)的地層壓力將會(huì)繼續(xù)降低，而累計(jì)解吸量則會(huì)隨著時(shí)間的推移不斷增加，通過一段時(shí)間的累積，煤基質(zhì)孔隙內(nèi)的空間將會(huì)達(dá)到一定范圍，此時(shí)滲透率將會(huì)快速變大。而通過大量的統(tǒng)計(jì)可以發(fā)現(xiàn)，隨著累積解吸量的增多，受解吸作用影響，儲(chǔ)層孔隙將會(huì)再一次變大，滲透率出現(xiàn)了較為明顯的反彈，產(chǎn)量將會(huì)再次回升，提高了煤層氣產(chǎn)量。此外，通過大量的分析數(shù)據(jù)，可以確定，煤層氣開發(fā)過程中，滲透率的反彈不僅具有周期性，而且還具有階段性，因此在具體開發(fā)中要加強(qiáng)對(duì)滲透率反彈特點(diǎn)的研究，從而可以為更好地研究其對(duì)煤層氣產(chǎn)量影響提供支持。

3 結(jié)束語(yǔ)

煤層氣是一種潔凈能源，對(duì)其進(jìn)行開發(fā)對(duì)緩解能源短缺意義重大，這也加強(qiáng)了人們對(duì)煤層氣開發(fā)的研究重視程度。大量的礦產(chǎn)生產(chǎn)證明，我國(guó)煤氣井在生產(chǎn)中受基質(zhì)滲透率和盈利敏感的影響十分明顯。因此，煤層氣開采中，應(yīng)在穩(wěn)產(chǎn)期和排水后期，對(duì)煤層氣的排量進(jìn)行合理控制，延長(zhǎng)氣井壽命，提高產(chǎn)量。

[1] 姜偉，吳財(cái)芳，姜瑋，等.吸附勢(shì)理論在煤層氣吸附解吸研究中的應(yīng)用[J].煤炭科學(xué)技術(shù)，2011，（5）.

[2] 陳振宏，陳艷鵬，楊焦生，等.高煤階煤層氣儲(chǔ)層動(dòng)態(tài)滲透率特征及其對(duì)煤層氣產(chǎn)量的影響[J].石油學(xué)報(bào)，2010，（6）.

[3] 張建博，江澤成，吳世祥，等.中國(guó)煤層氣勘探開發(fā)前景分析[J].石油與天然氣地質(zhì)，1996，17（3）：217-220..

The Change Law of Permeability in the Course of CBM Development and its Influence on the Yield

Xia Yu

Coalbed methane（CBM）is a kind of clean energy with high utilization value.Especially in the background of the shortage of energy，environmental pressure and coal mine production are becoming more and more serious，and reasonable exploitation is of great significance.The author mainly expatiates on the variation law of permeability and its effect on productivity in the process of CBM development.

permeability；coalbed methane；change rule；production capacity；influencing factors

P618.13；TE37

A

1003-6490（2016）12-0008-02

2016-12-15

夏瑜（1988—），男，重慶梁平人，助理工程師，主要從事煤層氣排采工作。